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如何建立一个成功的MES?

归档日期:08-31       文本归类:制造执行系统      文章编辑:爱尚语录

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  蓝海汇科技隶属云创科技集团旗下,是中国领先的IT解决方案与服务提供商,以卓越的产品经理与技术为核心,专注高端软件开发和APP定制业务, 坚持创新,开放,合作的经营理念。

  MES制造执行系统主要用来解决整体优化中,生产计划与生产过程的脱节问题——这一问题长期以来不仅直接影响企业的生产效率,而且成为制约现代企业内部信息集成和企业之间供应链优化的瓶颈。

  目前,MES关键技术的发展都己至相当成熟的地步,要开发一个MES就制作技术而言,并不是问题,困难的是如何订出系统功能规格,及如何成功地使用MES以发挥它的功能。

  (1)工厂本身尚未有完整的制度,人员流动性大,组织变更也大,前者定的规格,制作完成后,变更负责人员,其规格也随之改变。

  (2)MES在国内还属于起步阶段,缺乏专业的实施公司和监管机构,存在一定实施乱象。

  (3)工厂性质多属少量多样,订单式生产型态,生产现场多混乱,经常有例外状况,作业上较难配合。

  (4)要达到实时精确的监控管理功能,须现场作业人员充份的配合,一般而言,作业人员忙于生产,较难要求其确实输入数据。而一般MIS或ERP系统多是on-line批次作业,而非 Real-time 作业,执行上较具弹性。

  (5) MES 现场第一线管理者(如组长)可能难以正确理解MES导入的意义,反而因透明化使权力有被剥夺的感觉。

  (7)因MES 强调 real-time数据收集、监督及控制较诸一般数据处理的应用系统,其技术难度较高,须有专业计算机系统技术经验者才足以胜任。对使用者而言,此系统包含现场实时作业的软件、硬件,维护上也较困难些。

  MES的应用,要充分考虑到企业的具体情况,以谋求最合适的信息化解决方案。

  企业的生产方式,主要可以分为按定单生产、按库存生产或上述两者的组合。从生产类型上考虑,则可以分为批量生产和单件小批生产。从产品类型和生产工艺组织方式上,企业的行业类型可分为流程生产行业和离散制造行业。

  典型的流程生产行业有医药、石油化工、电力、钢铁制造、能源、水泥等领域。这些企业,主要采用按库存、批量、连续的生产方式。典型的离散制造行业主要包括机械制造、电子电器、航空制造、汽车制造等行业。这些企业,则既有按定单生产,也有按库存生产;既有批量生产,也有单件小批生产。

  MES系统,无论从功能模型还是信息模型以及相关技术上,都覆盖了流程生产行业和离散制造行业。但是,无论从工艺流程还是生产组织方式方面,流程生产行业和离散制造行业都存在较大的差别。所以,在MES具体实施上,要根据行业特征区别对待。

  流程生产行业,主要是通过对原材料进行混合、分离、粉碎、加热等物理或化学方法,使原材料增值。通常,他们以批量或连续的方式进行生产。而离散工业主要是通过对原材料物理形状的改变、组装,成为产品,使其增值。在MES需求、应用环境等诸多方面,两者都有较大的差异。

  离散制造企业的产品结构,可以用“树”的概念进行描述——其最终产品一定是由固定个数的零件或部件组成,这些关系非常明确并且固定。流程企业的产品结构,则有较大的不同,它们往往不是很固定—上级物料和下级物料之间的数量关系,可能随温度、压力、湿度、季节、人员技术水平、工艺条件不同而不同。

  在流程生产行业MES中,一般采用配方的概念来描述这种动态的产品结构关系。其次,在流程生产行业每个工艺过程中,伴随产出的不只是产品或中间产品,还可能细分为主产品、副产品、协产品、回流物和废物。MES在描述这种产品结构的配方的时候,还应具有批量、有效期等方面的要求。

  面向订单的离散制造业,其特点是多品种和小批量。因此,生产设备的布置不是按产品而是按照工艺进行布置的。例如,离散制造业往往要按车、磨、刨、铣等工艺过程来安排机床的位置。因为每个产品的工艺过程都可能不一样,而且可以进行同一种加工工艺的机床有多台。因此,离散制造业需要对所加工的物料进行调度。并且中间品需要进行搬运。

  流程生产行业企业的特点是品种固定,批量大,生产设备投资高,而且按照产品进行布置。通常,流程生产行业企业设备是专用的,很难改作其他用途。MES系统规划的时候,要考虑到不同行业生产设备布置的特点,做好配置。

  离散工业企业的原材料主要是固体,产品也为固体形状。因此,存储多为室内仓库或室外露天仓库。流程生产行业企业的原材料和产品,通常是液体、气体、粉状等。因此,存储通常采用罐、箱、柜、桶等进行存储,并且多数存储的数量可以用能转变为电信号的传感器进行计量。MES系统,可以从这些传感器获得必要的信息。

  离散制造业企业由于是离散加工,产品的质量和生产率很大程度依赖于工人的技术水平。离散制造业企业自动化主要在单元级,例如数控机床、柔性制造系统。因此,离散制造业企业一般是人员密集型企业,自动化水平相对较低。

  流程生产行业企业,则大多采用大规模生产方式,生产工艺技术成熟,广泛采用PCS(过程控制系统),控制生产工艺条件的自动化设备比较成熟。因此,流程生产行业企业生产过程多数是自动化的,生产车间的人员主要是管理、监视和设备检修。

  主要从事单件、小批量生产的离散制造业企业,由于产品的工艺过程经常变更,它们需要具有良好的计划能力。对于按订单组织生产的企业,由于很难预测订单在什么时候到来。因此,对采购和生产车间的计划就需要很好的生产计划系统,特别需要计算机来参与计划系统的工作。只要应用得当,在生产计划系统方面投资所产生的效益在离散制造业可以相当高。

  流程企业,主要是大批量生产。只有满负荷生产,企业才能将成本降下来,在市场上具有竞争力。因此,在流程生产行业企业的生产计划中,年度计划更具有重要性,它决定了企业的物料需求。

  流程生产行业的产品比较固定,而且一旦生产就有可能是十几年不变;机械制造等行业的产品,寿命相对要小得多。体现在设备上,流程企业的设备是一条固定的生产线,设备投资比较大、工艺流程固定。其生产能力有一定的限制,生产线上的设备维护特别重要,不能发生故障。离散加工业则不是这样,可以单台设备停下来检修,并不会影响整个系统生产。

  流程生产行业的生产工艺过程中,会产生各种协产品、副产品、废品、回流物等,对物资的管理需要有严格的批号。例如,制药业中的药品生产过程要求有十分严格的批号记录和跟踪,从原材料、供应商、中间品以及销售给用户的产品,都需要记录。一旦出现问题,企业要可以通过批号反查出是谁的原料、哪个部门、何时生产的,直到查出问题所在。而离散制造业一般对这种要求并不十分强调,虽然现在很多离散制造业企业也在逐渐完善批号跟踪管理。

  流程生产行业企业与离散制造业企业之间的上述差异,导致MES在面向离散制造业和流程业的应用有所区别。

  MES处于企业的计划执行层,从MRPII/ERP层接受计划指令,并向MRPII/ERP反馈信息。因此,无论流程生产行业还是离散制造行业,MES都要与MRPII/ERP建立紧密的信息集成。

  目前,市场上的大多数MRPII/ERP系统是在离散制造业发展过来的,对离散制造业比较适合。适用于流程生产行业的ERP产品,目前还很少。MRPII/ERP系统所用的一些术语、提供的管理概念与流程企业的概念习惯不一致。因此,流程企业与离散制造业是有区别的,流程企业的ERP需要专门对待。

  两者对于生产模型的要求不同——流程生产行业中体现了以配方为核心的生产模型,而离散行业中体现了以产品BOM为核心的生产模型。

  生产计划方式方面,流程企业根据市场的需求进行生产的观念已经逐步加深。但一般情况下,特别是对市场需求量大的产品,是“以产促销”——通过大批量生产,降低成本,提高竞争力。因此,作为流程企业生产计划的依据,主要是市场预测。离散企业一方面可以根据定单进行生产,另一方面也可以根据市场预测作为生产计划制订的依据。离散企业的MRPII/ERP系统向MES下达作业计划指令主要以“工作令”(Job Order或Work Order)的方式,而流程企业的作业计划下达主要以指形式方式。

  成本核算方式方面,离散企业的计算产品成本是按照产品BOM所描述的加工装配过程,从低层向高层逐层累积得出的。这种按照成本发生的实际过程计算成本的方法称为逐层累积法,或称成本滚加计算法(cost roll-up),它反映了产品增值的实际过程。流程企业的成本核算方式一般采用平行结转法,在其成本组成中,生产成本中占比例最大的是原材料。通常,原材料占产品成本的70%~80%,人工成本所占比例较小,约占2%~5%,其他为分摊成本。

  离散企业的生产作业计划调度,需要根据优先级、工作中心能力、设备能力、均衡生产等方面对工序级、设备级的作业计划进行调度。这种调度,是基于有限能力的调度并通过考虑生产中的交错、重叠和并行操作来准确地计算工序的开工时间、完工时间、准备时间、排队时间以及移动时间。通过良好的作业顺序,可以明显地提高生产效率。

  流程企业的产品,是以流水生产线方式组织、连续的生产方式,只存在连续的工艺流程,不存在与离散企业对应的严格的工艺路线。因此,在作业计划调度方面,不需要也无法精确到工序级别,而是以整个流水生产线为单元进行调度。从作业计划的作用和实现上,比离散企业相对简单。

  MES的数据采集功能,可以实现对生产现场各种数据的收集、整理工作,是进行物料跟踪、生产计划、产品历史记录维护以及其它生产管理的基础。

  离散企业的数据采集,以手工上报为主,并可以结合条形码采集等半自动信息采集技术进行工时、设备、物料、质量等信息的采集。这种数据采集方式,时间间隔较大,容易受到人为因素的影响,要特别注意保障数据的准确性。

  流程生产行业的自动化程度较高,设备控制级大量采用DCS、PLC。在检测驱动方面,各种智能仪表、数字传感器已普遍应用;过程控制则广泛采用以小型机为主的自动控制系统。传统的“计、电、仪”分工界限已不再明显,计算机技术的应用已深入各个领域。这些自动化设备,能自动准确记录各种生产现场信息。对于MES而言,重点在于系统构建的时候与这些自动化设备做好数据接口。

  在离散行业的MES 中,将作业计划调度结果下达给操作人员的方式一般采用派工单、施工单等书面方式进行通知,或采用电子看板方式让操作人员及时掌握相关工序的生产任务。作业计划的内容,包括该工序的开工、完工时间、生产数据等方面。

  流程生产行业的MES中,不仅要下达作业指令以及PDI(Panel Data Interface,面板数据接口)数据,而且要将作业指令转化为各个机组及设备的操作指令和各种基础自动化设备的控制参数(例如PID控制参数——Proportional Integral Derivative,比例积分微分控制),并下达给相应的PCS系统(Production Control System,生产控制系统)。

  流程生产行业的生产完工上报,广泛采用反冲处理。一般在工艺流程的最后设置完工上报点,而对前面工序流程实行反冲处理,如人工工时反冲、设备工时反冲、物料反冲,从而对在制品和成本进行跟踪。

  离散制造中的完工上报,一般对每道工序都要进行上报,或在关键工序设置反冲点,对前面工序进行反冲处理。

  离散行业的生产设备的布置,不是按产品而是按照工艺进行布置的。可以进行同一种加工工艺的机床一般有多台。单台设备的故障不会对整个产品的工艺过程产生严重的影响,一般需要重点管理关键、瓶颈设备。

  在流程生产行业的流水线生产中,生产线上的设备维护特别重要,每台设备都是关键设备,不能发生故障,一台设备的故障会导致整个工艺流程的终止。

  离散行业中,一般对半成品库也设有相应的库房,各工序根据生产作业计划以及配套清单分别进行领料。

  流程生产行业中,对连续生产方式,一般不设中间半成品库房,配方原料的库位一般设置在工序旁边。配方领料不是根据工序分别领料,而是根据生产计划一次领料放在工序库位中。

  无论离散行业还是流程生产行业的质量检验和管理都相当重要,但在MES中对质量检验和管理的方式有所区别。离散行业中,对单件小批生产,一般需要检验每个零件、每道工序的加工质量;对批量生产,一般采用首检、抽检、SPC分析相结合。

  当然,在每个行业的不同生产方式和生产类型中(例如离散行业的单件小批或大批大量生产,在医药、化工、钢铁等不同流程生产行业),MES的应用还存在一些差别,仍然需要根据各自特点进行综合分析。

  制造执行系统MES是为使上至管理阶层,下至生产单位(车间、班次),能充分掌握作业现场信息,有效地控管生产流程而设计的。就整体而言,使整个公司的生产效率提升,缩短制造的前置时间,提供快速响应供应链体系变动的后盾。

  MES以提供生产所需实时、有用、准确的信息为目标,人机界面亲善,系统基于分布式架构,运作稳定且高效,使管理者能针对生产现况作适切的判断与决策,使制造周期时间大幅降低,并提供弹性生产及适应客户需求变更绝佳环境,进而提升制造品质,使财务周转时间缩短,并提升客户服务品质。

  在没有实施MES之前,公司ERP系统与生产现场之间透过人为方式沟通,使生产现场如同黑箱作业,无法掌握实时正确信息。而导入MES之后除了提供现场信息流自动化之外,它扮演承上启下的功能。不难看出:MRP(Manufacturing Resource Planning)或ERP(Enterprise Resource Planning)系统之间的互动关系,一个是上层的规划系统(Planning),一个是下层实际的执行系统(Execution)。

  比如:如果生产部门走制令的方式,当MRP算出来这个制令单今天早上9:00开工,明天下午2:00完工,车间料已领完,准备开始生产,MES系统如何来做?

  当MRP算出制令单某时间完工。MES能利用条码识别技术,为你进行在生产时产品流在那里、品质如何(质量如没达到要求:MES能准确的知道是哪一道工序出了问题,如何出了问题、哪一个人出了错)、仓库的安全库存如何等等,并把这些信息及时(实时)的通知各部门主管和通知你的客户。也可以实时发布在工厂的电子看板上面,让全体员工们知道我应该注意那些问题、现在还有多少没做、做出来的成品(或半成品)如何等。所谓的MES其实就是能了解工厂的实时动态和生产的黑箱作业等,使自己的工厂真正达到现代化的数字化车间。

  展开全部目前,国内大部分的MES软件还不是很成熟。因此,软件选型对MES项目的成败有重要影响。下面这些因素,需要重点注意:

  1、厂商能力要过硬。MES产品,需要一个复杂的过程才能生产出来。如同我们考察制造企业一样,我们同样要看MES厂商的性质和开发能力,看看厂商的管理是否规范,工作是否严谨等,看看厂商是否有一支完整的开发队伍、实施队伍和系统维护队伍--从系统分析师、系统设计师、软件编程员、系统测试员、实施顾问直到系统维护人员。

  2、产品要简单易用。MES软件产品,主要是为车间(分厂)的现场管理人员所使用的,这些现场管理人员不是IT人员,他们的文化水平通常也不高。所以,MES产品的使用要很方便,几乎要做到只要熟悉自己的业务就能使用软件系统,要将技术屏蔽在后台。

  3、适应性要好。通常,成熟的产品常有较多的应用,其适应性也相对较好。适应性较好的MES软件,用户可以根据需要自行进行系统配置,以协调企业在应用范围、组织结构、用户权限甚至业务流程等方面的变化。

  4、扩展、集成要可靠。现在,企业实施信息与自动化系统都不是单一的一套系统,从制造业早期的财务管理软件、计算机辅助设计(CAD)到企业资源计划(ERP),企业或多或少都会使用其中多套软件系统。为了防止出现信息孤岛问题,MES软件产品不仅在功能上要满足企业现在的需求,还要能尽可能满足未来的需求,这就要求软件具备一定的扩展性,将来能够和其他的系统进行集成,以适应企业信息化整体的需求。

  5、产品升级要保障。MES软硬件产品的升级,是一项必须要考虑的因素。IT技术发展速度日新月异,从开发平台到网络技术都在迅速改变,所以软硬件的更新速度也非常快。能否及时给企业使用的MES产品升级,而且是在不影响正常工作的前提下平滑升级,是判断产品好坏的基本条件之一,也是企业日后持续稳定应用的基本保障。

  6、价格体系要明晰。大型软件产品的价格,很难说单一价格,大多数都是有一个体系构成的,分别包括软件产品价格、实施指导价格、客户化价格、二次开发价格、年服务费等。所以,一定要搞清楚供应商的价格体系,其中具体包括哪些项目。

  盖勒普MES拥有20多年技术沉淀和13年中国本地化项目实施经验,针对离散制造企业,系统各组成模块能够帮您做到:

  通过不同项目看板了解到每份订单、每个零件、每道工序、每组工位的任务状态、计划节点、实际完成节点、报废数量、试切数量、投入数量、产出数量等实时信息

  通过直观的图形化表现,以及颜色提醒,使得企业各级领导、生产主管、调度等都能实时、便捷地掌握生产任务执行状况

  通过直观的图形、数字,为企业提供工作中心/设备任务负荷分析、部门/班组任务负荷分析及工种任务负荷分析

  通过红色警戒线,明显的标识出任务超负荷的工作中心/设备、部门/班组、工种等

  通过详细的数据逐级查询和分析,帮助计划和调度进行任务的外协和均衡,优化生产计划排程

  生产计划完成后,自动生成任务派工单,并通过条码扫描向现场自动输送加工程序、零件图纸、工艺指导文档等

  现场指定工位的操作者可使用任务派工单领用刀具、工装、材料,并进行加工、检验、入库等流程操作

  车间各工作中心接到加工任务同时,工装/刀具库房可根据该制造订单所需的工装需求进行准备

  PMES提供从相对简单的有限能力计划系统到高级计划与排程APS系统,再到供应链计划的解决方案,无疑是生产运作管理进一步提升的有效工具

  PMES 解决方案提供可选的一套集供应商管理,先期质量策划,数据采集,信息传递,数据分析,实时监控,信息反馈,流程控制,文档管理,抱怨管理,量具管理,ERP系统集成和经营决策于一体的计算机网络化质量管理系统解决方案。对于原材料进厂、生产制造和在用户使用过程中的产品整个生命周期进行数据化、网络化、动态化管理,通过持续不断的改进,进一步完善生产质量管理直至企业层的整体化全面质量管理体系(TQM)。

  可以通过颜色或气泡的方式实时展示该工位当前加工任务、工序,当前状态,操作人员,完成数量、完成进度等信息

  节约10 - 30%的物力成本,通过系统间的集成和联动降低材料磨损和减少库存

  节约15 - 20%的人力成本,通过数据实时反馈和资源管理进行直接和间接的劳动效益改善

  节约20 - 50%的资金开支,通过较好的利用设备,实现物料配送协调和生产能力改善

  超过35%的客户服务改善,通过完善的生产准备满足客户订单,加快响应速度和准确及时的状态信息反馈

  达到50%的质量改善和缺陷消除,通过生产过程监督管理及正确合理的工作流程

  系统提供了对制造过程全面管理与控制的所有功能。系统对生产过程的管理包括两个方面:

  一是对生产线的状况实时反馈。将追踪从制造工单下达,领料,作业准备,加工作业,批次流转,入出库,异常,暂停等的生产全过程。对生产作业过程的每一个行动细节进行记录追踪。实时动态的反馈生产现场的在制品状况。对批次作业情况,工单完成情况的实时反馈。提供对产能瓶颈,交付时间的预测所需要的数据。

  二是对制造车间作业过程的管制。除了对生产现场的反馈,系统最重要的是对作业过程的控制,保证批次准时投料,并在正确的加工时间,选择正确的加工设备,使用正确的工艺,对正确的批次进行作业。从而保证生产线的顺畅运转,尽可能的减少加工错误,操作错误,批次积压堆积等不良生产状况的发生。系统同时提供合理的操作员作业模式,和完善的控制功能,以保证管理层、生产计划调度部门对制造部门、班组、操作人员的各项指令命令,能够顺序下达并执行。

  系统对企业设备管理提供完整的解决方案。包括设备运行期间的全状态管制。支持具有SEMI标准接口的设备实施设备自动化。提供用户可自定义的设备状态流转模型(推荐使用SEMI标准模型),记录设备每次状态转换的时间,原因,操作员。同时集控J-MES系统提供父子设备级联动作功能。提供对设备状况的实施监控功能,包括设备状态,当前作业批次,等待作业批次,暂停批次,设备警报状况等。系统提供设备工艺能力的管制,以保证加工时设备的正确使用。

  系统提供完善的对生产制造异常状况的监控与处理机制,所监控的内容包括:在制品流通异常,工艺参数采集异常,作业时间异常,库存预警,工程电子通知(Future Action),良率异常。对工厂可能出现的异常情况进行预设和监控,并可由用户自定义发生异常的处理动作,包括发送警报,发送Email或手机短信,暂停批次,暂停工单,暂停设备,暂停产品,异常数据高亮警示等。完善的异常监控与处理机制保证生产过程的顺利进行,对制造过程中出现的各种异常情况进行即时的控制处理,从而避免影响生产任务计划,严重工艺质量问题,拖延交货日期等的情况发生。

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