本文介紹了車間制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)在機械加工行業(yè)精益化生產(chǎn)中的作用，闡述了機械加工行業(yè)實施MES項目的應(yīng)用過程，包括MES的功能模塊和實施步驟。系統(tǒng)的應(yīng)用幫助機械加工行業(yè)降低成本、改善物料流通性能、按期交貨，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。機械加工行業(yè)MES實施的過程和經(jīng)驗具有一定的借鑒意義。
概述
當(dāng)前發(fā)達(dá)國家大力推行精益制造、智能制造、柔性制造、敏捷制造、制造全球化等先進制造理念，并制定了21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，國外工程技術(shù)信息化應(yīng)用結(jié)果表明，其信息化應(yīng)用程度深淺是現(xiàn)代企業(yè)競爭取勝的關(guān)鍵。實施車間制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，簡稱MES)可以支持MRP／ERP系統(tǒng)向制造過程延伸、實現(xiàn)企業(yè)計劃管理與控制系統(tǒng)集成已提上企業(yè)信息化建設(shè)的日程。
MES是位于上層計劃管理系統(tǒng)與底層工業(yè)控制之間的、面向車間層的管理信息系統(tǒng)。MES的目的是把上層的ERP計劃和車間生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備控制連接起來，解決上層生產(chǎn)計劃管理與底層生產(chǎn)過程脫節(jié)的矛盾，提高企業(yè)對生產(chǎn)信息的快速反應(yīng)能力。
機械加工行業(yè)面臨的問題
1、機械加工行業(yè)產(chǎn)品制造的特點
(1)產(chǎn)品零部件數(shù)量多，部件幾十種，零件甚至有上千種。
(2)生產(chǎn)工藝和過程復(fù)雜，技術(shù)難度大，質(zhì)量要求苛刻。
(3)生產(chǎn)模式為單件、小批量和中批量共存且種類繁多。
(4)生產(chǎn)柔性高，按訂單生產(chǎn)。
2、機械加工行業(yè)生產(chǎn)車間管理需求
車間生產(chǎn)制造模式還是采用傳統(tǒng)的管理方式，車間的管理制度也存在很多執(zhí)行不規(guī)范的地方，生產(chǎn)現(xiàn)場也沒有一個完整的信息反饋過程。主要存在以下幾個方面的問題：
(1)車間管理人員無法準(zhǔn)確掌握在制品的數(shù)量和存貯位置。
(2)車間生產(chǎn)過程和管理狀態(tài)不明晰，工藝路線和設(shè)備使用非常靈活，計劃頻繁變更，計劃的預(yù)見性差。
(3)生產(chǎn)管理自動化水平較低，人工進行設(shè)計更改和工藝更改，反應(yīng)遲緩，產(chǎn)品過程質(zhì)量缺乏有效監(jiān)控，產(chǎn)品不良率很高。
(4)車間的信息傳遞與反饋仍以人工為主，傳遞慢，反饋不及時，信息量損失大，而且易出差錯。
(5)車間領(lǐng)導(dǎo)習(xí)慣于傳統(tǒng)的人工管理模式，對現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用不熟悉。車間生產(chǎn)管理急需提高生產(chǎn)技術(shù)、精確度標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量監(jiān)控以提高整體產(chǎn)品的質(zhì)量、效率和降低成本，縮短制造周期。
機加工功能模塊設(shè)計
根據(jù)對機械加工行業(yè)的產(chǎn)品制造模式和需求的調(diào)查開發(fā)出了符合機械加工行業(yè)自身情況的MES系統(tǒng)，MES系統(tǒng)具備了車間計劃編制、作業(yè)調(diào)度、制造資源、檢驗信息、工藝信息、生產(chǎn)信息的集成管理等功能。主要包括8個模塊，MES系統(tǒng)運行示意圖。如圖所示。
圖：機械加工行業(yè)MES系統(tǒng)運行示意圖
MES系統(tǒng)運行圖說明：
(1)數(shù)據(jù)集成接口同步PDM的工藝信息和ERP下達(dá)的生產(chǎn)計劃信息，作為MES系統(tǒng)運行的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。ERP與MES成功運用的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)的實時共享并保持一致性。
(2)生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理是從產(chǎn)品、組件到零件，定義物料編碼、物料名稱、物料BOM結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)，定義物料的特有屬性，如承制單位等，定義生產(chǎn)最關(guān)心的批次號，便于質(zhì)量追溯，全面維護生產(chǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
(3)在生產(chǎn)計劃排程模塊中，計劃員通過集成接口從ERP系統(tǒng)獲取廠制造部向車間下達(dá)的總的月完成任務(wù)，并結(jié)合車間實際在制品生產(chǎn)情況，編制出月生產(chǎn)計劃。在系統(tǒng)中，采用灰藍(lán)綠等顏色標(biāo)志，很容易查看每個訂單和工序的狀態(tài)，包括是否編制零部件計劃、工序計劃、已派工和是否檢驗等，所有信息一目了然。當(dāng)有臨時插單或生產(chǎn)異常發(fā)生時(如設(shè)備故障、物料到貨不及時等)，系統(tǒng)允許計劃員調(diào)整作業(yè)計劃，對于生產(chǎn)作業(yè)計劃中出現(xiàn)的緊急插單進行隨時調(diào)整，包括進行零件分批、生產(chǎn)訂單拆分、外協(xié)加工等調(diào)整。
(4)當(dāng)零部件計劃完成后，調(diào)度員接收計劃訂單，編制工序作業(yè)計劃，合理安排和分配任務(wù)，平衡車間生產(chǎn)能力，根據(jù)工序計劃進行作業(yè)派工，并自動生成包括產(chǎn)品名稱，工作中心、批次、工序、加工數(shù)量、要求時間等各種信息的派工單。派工單是MES的核心單據(jù)，作為計劃執(zhí)行、跟蹤和反饋的介質(zhì)，可將產(chǎn)品整個制造過程中全部業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集于一體。
(5)班組長或調(diào)度員在工段管理模塊中接收生產(chǎn)計劃并對工人進行任務(wù)派工，工人掃描派工卡，推送NC程序和工藝文件到現(xiàn)場設(shè)備端。在生產(chǎn)現(xiàn)場，工人通過現(xiàn)場終端登錄MES系統(tǒng)進行任務(wù)接收、瀏覽、生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢以及相關(guān)信息的反饋。
(6)質(zhì)檢管理模塊可以通過現(xiàn)場終端錄入和管理首檢、工序間檢驗和機加成品檢驗等結(jié)果。操作者提交檢驗后，檢驗員可以自動收到任務(wù)信息。
(7)庫存管理模塊是對現(xiàn)場領(lǐng)料、半成品、成品入庫進行管理。建立統(tǒng)一的車間庫存管理平臺，將車間半成品庫存和成品庫存數(shù)字化、可視化。
(8)信息看板模塊顯示生產(chǎn)過程中的物料、設(shè)備、檢驗、人員和任務(wù)執(zhí)行信息，實時反映生產(chǎn)實際情況。信息看板會發(fā)布生產(chǎn)變更通知、生產(chǎn)異常情況、重要信息發(fā)布、企業(yè)內(nèi)部信息交流等信息。
機械加工行業(yè)數(shù)字化車間MES系統(tǒng)的實施步驟
搭建好的MES系統(tǒng)要應(yīng)用到車間制造中，應(yīng)對MES的推進過程做總體的規(guī)劃。通過數(shù)字化車間的建設(shè)，解決企業(yè)車間管理信息技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的融合問題，機械加工行業(yè)根據(jù)“總體規(guī)劃、分步實施、以點帶面、整體推進”的原則，首先在某個產(chǎn)品生產(chǎn)線上進行試點，然后在全廠全面推廣應(yīng)用。
1、確定需求與調(diào)研
在數(shù)字化車間實施之前，確定機械加工行業(yè)的生產(chǎn)信息化的具體需求是首要的任務(wù)，MES的實施涉及到企業(yè)生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)，部門與人員之間的協(xié)調(diào)非常重要，成立的項目小組對機加和裝配車間進行了生產(chǎn)組織過程差異分析和生產(chǎn)過程調(diào)研。
2、制定機加工MES系統(tǒng)實施方案
企業(yè)的情況各有不同，項目組配合中標(biāo)軟件公司做好MES的業(yè)務(wù)需求調(diào)研，與中標(biāo)公司一起制定出了機械加工行業(yè)MES系統(tǒng)實施方案。
3、網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)和硬件部署
數(shù)字化車間的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是串聯(lián)各項業(yè)務(wù)，使之互相協(xié)作的保障，部署了包括觸摸一體機、新增數(shù)控機床、對刀儀、坐標(biāo)儀、機床推送一體機等設(shè)備所需聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。
4、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的規(guī)范性和準(zhǔn)確性是保證項目成功實施的關(guān)鍵。聯(lián)系車間、工藝處相應(yīng)管理人整理、核查、錄入部門人員基本資料、設(shè)備、工藝路線、定額等信息，并進行了相應(yīng)角色的權(quán)限劃分，以及系統(tǒng)上線前的動員培訓(xùn)和使用培訓(xùn)。
5、功能測試及試運行
MES系統(tǒng)開發(fā)基本完成后，項目組對系統(tǒng)中的計劃排產(chǎn)、分廠調(diào)度、計劃編輯修改、追加零件計劃、待派工任務(wù)、反饋結(jié)果等過程管理、生產(chǎn)追蹤等功能 進行了測試，并在車間進行了試運行。
6、系統(tǒng)集成
MES需要和ERP、PDM／CAPP系統(tǒng)進行集成，更需要和底層設(shè)備之間進行集成，MES系統(tǒng)集成的ERP系統(tǒng)下發(fā)的生產(chǎn)制造計劃和反饋執(zhí)行的結(jié)果，以及集成接收的PDM／CAPP的工藝文件和作業(yè)指導(dǎo)文檔，通過車間DNC網(wǎng)絡(luò)平臺能夠及時、準(zhǔn)確地被推送到加工現(xiàn)場。
7、培訓(xùn)和應(yīng)用推廣
培訓(xùn)參與項目的各單位人員MES的配置和操作流程，全面落實系統(tǒng)的使用。召開車間制造執(zhí)行系統(tǒng)上線運行大會，共同推進生產(chǎn)過程管理信息化建設(shè)，為公司全面推廣MES起到示范作用。
機械加工行業(yè)MES解決方案
1、MES實施的主要經(jīng)驗
機械加工行業(yè)車間制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)項目的成功實施，是關(guān)鍵用戶配合和團隊共同努力的結(jié)果?？梢钥偨Y(jié)為以下幾點經(jīng)驗：
(1)系統(tǒng)選型與功能取舍
量體裁衣，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)特點，選擇最適合的廠商，選擇實力強、軟件技術(shù)水平高可集成性好，可定制開發(fā)的廠商；考慮與現(xiàn)有系統(tǒng)的配套性，與車間設(shè)備控制的兼容性。
(2)業(yè)務(wù)部門參與度
系統(tǒng)的最終使用者是工藝部門和生產(chǎn)車間，因此在設(shè)計流程和二次開發(fā)時一定要和使用系統(tǒng)的部門進行充分的溝通，真正掌握企業(yè)現(xiàn)狀，才能進一步改善、定制出合理的系統(tǒng)，如果系統(tǒng)實施只是簡單地錄入數(shù)據(jù)或者根據(jù)用戶的使用情況進行簡單電子化定制，那么就失去的項目實施的真正意義。
(3)科學(xué)的引導(dǎo)和推廣
MES上線后，對現(xiàn)有流程會有較大的改變。改變后的流程是否具有可操作性，能否為廣大的生產(chǎn)管理和操作人員所認(rèn)可和接受，需要科學(xué)的引導(dǎo)和推廣。很多企業(yè)在推廣信息化系統(tǒng)時會走兩個極端：一個是“太硬”，企業(yè)管理層高舉考核、懲罰的大斧，結(jié)果使得用戶雖然在用，心里卻不斷地抗拒，難免會出現(xiàn)一些問題；一個是“太軟”，車間管理人員和生產(chǎn)人員很忙，交貨進度催緊，于是放松考核，最終MES系統(tǒng)的使用只能浮于表面。因此，系統(tǒng)推廣應(yīng)以激勵為主，考核為輔。
2、項目建設(shè)的建議
針對不同企業(yè)的特點，在實施MES車間信息系統(tǒng)時應(yīng)該有所側(cè)重，關(guān)注車間的實際需求。一定要選擇適合各廠的，生搬硬套別人的所謂先進管理技術(shù)和經(jīng)驗往往達(dá)不到自己想要的結(jié)果。一個企業(yè)生產(chǎn)管理方式的變化不是一朝一夕就可以完成的，應(yīng)該遵循循序漸進的原則朝正確的方向前進。任何信息化系統(tǒng)充其量只是一個工具，企業(yè)必須在提升管理手段的前提下，利用好信息化系統(tǒng)。
MES的實施會對原有的傳統(tǒng)工作流程、工作習(xí)慣和工作思路產(chǎn)生沖擊，需要進行適當(dāng)轉(zhuǎn)換。隨著工業(yè)生產(chǎn)過程的日益復(fù)雜與規(guī)模的大型化，要求計算機系統(tǒng)不僅要完成直接面向過程的控制和優(yōu)化，而且要在獲取生產(chǎn)全部過程信息基礎(chǔ)上進行指揮調(diào)度和綜合管理，MES的實施就是經(jīng)歷如何利用計算機系統(tǒng)平臺開展業(yè)務(wù)，提高企業(yè)的管理水平的過程。
企業(yè)充分了解自己管理上存在的問題，實施了MES后能很快看到問題解決后帶來的效益，而MES的某些功能對企業(yè)來說近期不必要或是管理達(dá)不到適用這個功能的水平，實施后可能會對現(xiàn)有生產(chǎn)方式造成一些沖擊。對于這些不太符合企業(yè)當(dāng)前需求的功能模塊，短期看不到很好的益處，但如果有些企業(yè)希望根據(jù)MES提供的專業(yè)的想法和管理觀點來改變自身的生產(chǎn)流程，獲得長遠(yuǎn)的效益，可以對這些功能模塊逐步滲透。
機加工MES系統(tǒng)實施效果
通過機加工MES系統(tǒng)相關(guān)項目的實施，數(shù)字化地整合了機械加工行業(yè)機加、裝配等整體生產(chǎn)線的信息以及車間現(xiàn)場的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。強化和規(guī)范了流程控制，大大提高了工作效率，建立了風(fēng)險評估與預(yù)警機制，可做到協(xié)同有序、調(diào)度有效，實現(xiàn)了統(tǒng)計精準(zhǔn)化，也是公正和科學(xué)的考核體系與實施手段。
MES技術(shù)應(yīng)用實施是建立低成本、高效率的現(xiàn)代化生產(chǎn)線的必然要求，同時實現(xiàn)企業(yè)信息化是一個長期的過程，不可能一蹴而就。在實踐過程中，各種系統(tǒng)之間會越來越契合、合理、及時、有效地協(xié)助企業(yè)提高管理水平。
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