0 引言

    制造執(zhí)行系統(tǒng)(manufacturing execution system，簡(jiǎn)稱(chēng)MES)是美國(guó)AMR公司(Advanoed Manufacturing Research，Inc.)在90年代初提出的，旨在加強(qiáng)MRP計(jì)劃的執(zhí)行功能，把MRP計(jì)劃同車(chē)間作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制，通過(guò)執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。我國(guó)工業(yè)企業(yè)對(duì)MES層的認(rèn)識(shí)相對(duì)落后，主要源于信息孤島和缺損環(huán)鏈。國(guó)內(nèi)最早的MES是20世紀(jì)80年代寶鋼建設(shè)初期從SIEMENS公司引進(jìn)的。因此，加強(qiáng)對(duì)MES的研究和推廣應(yīng)用，探索MES的發(fā)展道路，對(duì)于提高我國(guó)企業(yè)的管理水平，增強(qiáng)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力具有重要的意義。離散制造業(yè)由于其產(chǎn)品特點(diǎn)和工藝流程的復(fù)雜性，ERP系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程存在很大問(wèn)題，本文通過(guò)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)車(chē)間制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)來(lái)彌補(bǔ)行業(yè)車(chē)間制造業(yè)ERP系統(tǒng)的先天不足。

1 制造執(zhí)行(MES)方案設(shè)計(jì)

    ERP系統(tǒng)的概念來(lái)源于制造企業(yè)，其優(yōu)勢(shì)在于訂單拉動(dòng)生產(chǎn)。ERP系統(tǒng)僅僅實(shí)現(xiàn)了將任務(wù)(生產(chǎn)工單)下達(dá)到生產(chǎn)車(chē)間，但是對(duì)于任務(wù)的后續(xù)管理幾乎空白，而在實(shí)際車(chē)間生產(chǎn)管理過(guò)程中，車(chē)間生產(chǎn)管理者會(huì)經(jīng)常有這樣的疑問(wèn)：產(chǎn)品是否已具備裝配條件？任務(wù)是否已分配？分配給了誰(shuí)？物料目前在什么地方？誰(shuí)轉(zhuǎn)移走的？誰(shuí)做的接收？設(shè)備加工能力是否足夠？有多少任務(wù)在排隊(duì)等待？操作者手上已分配了哪些任務(wù)？等等，這些問(wèn)題在很大程度上困擾著生產(chǎn)管理者。為了解決車(chē)間的生產(chǎn)過(guò)程控制，通過(guò)不斷實(shí)踐和總結(jié)，形成如下離散制造業(yè)車(chē)間制造執(zhí)行(以下簡(jiǎn)稱(chēng)MES)方案，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)ERP生產(chǎn)管理功能有效的擴(kuò)充、完善和延伸，并實(shí)現(xiàn)與ERP系統(tǒng)有效集成對(duì)接。

    生產(chǎn)管理通常劃分為兩個(gè)層面：生產(chǎn)計(jì)劃層和生產(chǎn)執(zhí)行層。生產(chǎn)計(jì)劃層主要包括：主生產(chǎn)計(jì)劃(MDS)、能力需求計(jì)劃(CRP)、物料需求計(jì)劃(MRP)和生產(chǎn)工單等，這在ERP系統(tǒng)中已經(jīng)有了很好的解決方案，本文所要討論的主要是生產(chǎn)執(zhí)行層面的系統(tǒng)建設(shè)。根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)管理特點(diǎn)，同時(shí)兼顧與ERP系統(tǒng)的集成性，生產(chǎn)執(zhí)行層面應(yīng)該具備以下主要功能：生產(chǎn)任務(wù)接收與反饋、任務(wù)派發(fā)和領(lǐng)取、完工匯報(bào)、半品庫(kù)存、生產(chǎn)物流、委外加工及物資持出、點(diǎn)件包裝、質(zhì)量控制、成本統(tǒng)計(jì)、資源管理及統(tǒng)計(jì)分析等。系統(tǒng)總體架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 MES系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

    1.1 任務(wù)接收及反饋

    ERP產(chǎn)生生產(chǎn)任務(wù)之后，MES系統(tǒng)啟動(dòng)任務(wù)接收請(qǐng)求，分析判斷生產(chǎn)任務(wù)是否需要下載，如果需要就將ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)任務(wù)下載到MES系統(tǒng)。

    MES系統(tǒng)應(yīng)提供兩種任務(wù)下載方式：自動(dòng)下載和手工下載，用戶(hù)還可以設(shè)置選擇采用逐條下載還是批量下載。對(duì)于ERP系統(tǒng)中增補(bǔ)和追加的臨時(shí)任務(wù)還可以通過(guò)MES加載功能實(shí)現(xiàn)下載，從而保障上層ERP系統(tǒng)和車(chē)間底層MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性。對(duì)于已經(jīng)在MES系統(tǒng)中處于“完工”狀態(tài)的任務(wù)可以自動(dòng)進(jìn)行任務(wù)狀態(tài)的反饋，從而保證ERP系統(tǒng)生產(chǎn)任務(wù)的閉環(huán)管理。如圖2所示。

圖2 MES系統(tǒng)的任務(wù)接收及反饋圖

    1.2 任務(wù)派發(fā)及領(lǐng)取

    通常ERP系統(tǒng)只是將生產(chǎn)任務(wù)發(fā)放到車(chē)間，但是具體在哪個(gè)設(shè)備上執(zhí)行、具體的操作者是誰(shuí)在ERP中不能指定。在MES系統(tǒng)中，需要進(jìn)行生產(chǎn)任務(wù)的二次分配和調(diào)度，為生產(chǎn)任務(wù)分配具體的加工設(shè)備和操作者，同時(shí)形成詳細(xì)的工序執(zhí)行計(jì)劃。MES系統(tǒng)的任務(wù)派發(fā)及領(lǐng)取流程如圖3所示。

圖3 MES系統(tǒng)的任務(wù)派發(fā)及領(lǐng)取流程圖

    從圖3可知，操作者可以劃卡進(jìn)入MES系統(tǒng)查看“我的任務(wù)列表”，執(zhí)行任務(wù)領(lǐng)取。在任務(wù)派發(fā)過(guò)程中可以查看當(dāng)前的設(shè)備任務(wù)排隊(duì)狀況，從而掌握設(shè)備生產(chǎn)能力，也可查看操作者任務(wù)隊(duì)列，掌握操作者“繁忙程度”。因此，生產(chǎn)管理者可很好地進(jìn)行車(chē)間生產(chǎn)任務(wù)的派發(fā)和詳細(xì)生產(chǎn)計(jì)劃的安排。

    1.3 完工匯報(bào)

    MES系統(tǒng)的完工匯報(bào)過(guò)程如圖4所示。從圖4可知，任務(wù)派發(fā)到工作單元后，該任務(wù)的狀態(tài)變?yōu)椤皥?zhí)行狀態(tài)”。該工作單元的操作者領(lǐng)取任務(wù)并執(zhí)行加工活動(dòng)，待完成工作后進(jìn)行MES系統(tǒng)劃卡報(bào)完工，同時(shí)MES系統(tǒng)啟動(dòng)完工反饋請(qǐng)求，將MES完工信息反饋到ERP系統(tǒng)。MES系統(tǒng)完工匯報(bào)時(shí)需要輸入送料員、接料員、檢查員等信息，以便后期進(jìn)行物料的移動(dòng)線(xiàn)索及質(zhì)量追溯。

    同時(shí)，還要輸入加工實(shí)動(dòng)工時(shí)。如果該工作單元的操作者還有有協(xié)作者，MES系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶(hù)輸入的分配比例自動(dòng)分配每個(gè)操作者的個(gè)人完成工時(shí)。完工匯報(bào)之后任務(wù)的狀態(tài)變化為“完工狀態(tài)”。

圖4 MES系統(tǒng)的完工匯報(bào)流程圖

    1.4 半品庫(kù)存

    MES系統(tǒng)的半成品庫(kù)存流程如圖5所示。

    待工件全部工序加工活動(dòng)執(zhí)行結(jié)束，經(jīng)檢驗(yàn)合格之后需要辦理交庫(kù)手續(xù)(對(duì)于直接轉(zhuǎn)入裝配現(xiàn)場(chǎng)的工件用戶(hù)可選擇是否辦理虛擬交庫(kù)手續(xù))。從圖5可知，MES系統(tǒng)將根據(jù)任務(wù)完工匯報(bào)信息自動(dòng)形成工件入庫(kù)隊(duì)列，從而簡(jiǎn)化半品入庫(kù)操作。通過(guò)規(guī)范半品庫(kù)存的管理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)在制品物流過(guò)程的審計(jì)跟蹤，同時(shí)也可以簡(jiǎn)化在制品的統(tǒng)計(jì)分析工作。

圖5 MES系統(tǒng)的半品庫(kù)存流程圖

    1.5 生產(chǎn)物流

    車(chē)間生產(chǎn)物流將涉及三個(gè)方面的內(nèi)容：材料領(lǐng)用、工件轉(zhuǎn)移和完工交庫(kù)。

    MES系統(tǒng)的生產(chǎn)物流如圖6所示。將根據(jù)ERP材料定額自動(dòng)產(chǎn)生限額發(fā)料單(材料品種、規(guī)格、請(qǐng)發(fā)數(shù)量等)，生產(chǎn)加工領(lǐng)用時(shí)在系統(tǒng)中登記材料實(shí)際發(fā)放數(shù)量，將限額發(fā)料數(shù)量與實(shí)際發(fā)放數(shù)量之間的差異作為生產(chǎn)管理的重點(diǎn)，管理者要分析差異構(gòu)成，差異產(chǎn)生的原因、并找到后續(xù)改進(jìn)措施。這個(gè)環(huán)節(jié)重點(diǎn)是要嚴(yán)格履行領(lǐng)料制度，嚴(yán)肅限額發(fā)料單管理，從而保證倉(cāng)庫(kù)賬實(shí)相符。

    工件轉(zhuǎn)移是指從當(dāng)前工序移動(dòng)到下一工序的過(guò)程，可以是作業(yè)區(qū)內(nèi)部的移動(dòng)，也可以是作業(yè)區(qū)間的移動(dòng)，通常作業(yè)區(qū)間的工件移動(dòng)需要記錄雙方交接手續(xù)，記錄工件移動(dòng)時(shí)間、送料人、接料人等信息，以便后續(xù)追溯物流路徑。車(chē)間經(jīng)常發(fā)生工件找不到或者丟失現(xiàn)象，對(duì)工件移動(dòng)的記錄能夠很好地克服這些問(wèn)題，用戶(hù)通過(guò)MES系統(tǒng)能夠方便地查詢(xún)物料當(dāng)前所處的位置。

    完工交庫(kù)即將工件轉(zhuǎn)入半品庫(kù)存管理。

圖6 MES系統(tǒng)的生產(chǎn)物流圖

    1.6 委外加工及物資持出

    整體、零件和工序等所有委外業(yè)務(wù)需嚴(yán)格履行委外申請(qǐng)和審批手續(xù)。MES系統(tǒng)委外加工及物資持出情況如圖7所示。在MES系統(tǒng)中記錄申請(qǐng)委外的生產(chǎn)任務(wù)號(hào)、零件號(hào)、零件名稱(chēng)、委外數(shù)量、申請(qǐng)人和審批人等信息，并開(kāi)立委外物資持出證明(出門(mén)證)。待委外活動(dòng)結(jié)束，物資返還之后在MES系統(tǒng)中進(jìn)行登記消帳，表明物資已返還，這樣可以加強(qiáng)和控制物資流失。

圖7 MES系統(tǒng)委外加工及物資持出圖

    1.7 點(diǎn)件包裝

    企業(yè)將產(chǎn)品交付給客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生丟件、漏件現(xiàn)象，企業(yè)信譽(yù)和形象受到很大影響，因此而發(fā)生的現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)制費(fèi)用無(wú)法預(yù)計(jì)。而這種問(wèn)題的產(chǎn)生，究其原因還是企業(yè)在產(chǎn)品點(diǎn)件包裝過(guò)程中沒(méi)有規(guī)范化的管理造成的。

    MES系統(tǒng)點(diǎn)件包裝如圖8所示。從圖8可知，MES能很好地解決這些問(wèn)題，從ERP產(chǎn)品明細(xì)表(BOM)自動(dòng)生成裝箱單明細(xì)，在包裝過(guò)程中根據(jù)實(shí)際裝箱情況形成實(shí)際裝箱明細(xì)，裝箱結(jié)束之后用戶(hù)從MES系統(tǒng)打印實(shí)際裝箱明細(xì)，與工件一起封裝在包裝箱內(nèi)，交付客戶(hù)，并作為安裝現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)件的依據(jù)。

圖8 MES系統(tǒng)點(diǎn)件包裝圖

    1.8 質(zhì)量控制

    借助MES系統(tǒng)質(zhì)量模塊能夠追蹤工件的加工者及質(zhì)量檢查的報(bào)告者等信息，為質(zhì)量事故的追蹤和責(zé)任追溯提供良好的信息依據(jù)。要登記發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的生產(chǎn)任務(wù)號(hào)、工件編號(hào)、工件名稱(chēng)、廢品數(shù)量、所在工作單元，是工費(fèi)還是料費(fèi)，廢品工時(shí)是多少，等等，通過(guò)這些信息可以為以后進(jìn)行質(zhì)量成本分析提供很好的數(shù)據(jù)依據(jù)，分析質(zhì)量造成的損失。

    1.9 成本統(tǒng)計(jì)

    通過(guò)MES系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)直接材料的統(tǒng)計(jì)，還可進(jìn)行生產(chǎn)工人個(gè)人完成工時(shí)的統(tǒng)計(jì)，依據(jù)這些統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行材料成本和人工成本的歸集，編制生產(chǎn)成本報(bào)表，提交財(cái)務(wù)。

    1.10 資源管理(設(shè)備、人員、工具、量具、胎具等)

    MES系統(tǒng)對(duì)設(shè)備、人員等資源進(jìn)行統(tǒng)一定義和管理，為工作單元分配具體的生產(chǎn)設(shè)備，也可為工作單元分配具體的生產(chǎn)工人，從而建立起來(lái)工作單元、設(shè)備以及生產(chǎn)工人三者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣可以簡(jiǎn)化MES任務(wù)派發(fā)。MES系統(tǒng)還可以進(jìn)行工具、量具、胎具等的管理。

    1.11 統(tǒng)計(jì)分析及項(xiàng)目門(mén)戶(hù)

    MES系統(tǒng)將提供豐富多樣的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，可以按照不同的維度進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)分析。例如常用的的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表應(yīng)包括：產(chǎn)品成套性分析、工時(shí)統(tǒng)計(jì)分析(按產(chǎn)品、班組、個(gè)人等不同口徑)、設(shè)備任務(wù)隊(duì)列、設(shè)備利用率及待工情況等。

    除了上述應(yīng)該包括的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表之外，考慮到企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層都有登陸辦公自動(dòng)化(OA)的習(xí)慣，但是沒(méi)有登陸ERP、CAPP、MES等系統(tǒng)的習(xí)慣，因此為了充分利用信息系統(tǒng)的信息共享優(yōu)勢(shì)，可以將生產(chǎn)信息統(tǒng)一提取到OA中進(jìn)行展示，使OA成為進(jìn)入企業(yè)信息平臺(tái)的門(mén)戶(hù)，從而實(shí)現(xiàn)ERP、MES等信息系統(tǒng)與OA的集成。在實(shí)際系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中可以考慮將銷(xiāo)售合同、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)備料信息、生產(chǎn)進(jìn)度、生產(chǎn)質(zhì)量等信息全部納入統(tǒng)一界面進(jìn)行展示，從而建立和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)項(xiàng)目門(mén)戶(hù)管理，授權(quán)用戶(hù)可以查詢(xún)特定項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、物供、生產(chǎn)、包裝、發(fā)運(yùn)全過(guò)程，授權(quán)的客戶(hù)還可以登陸系統(tǒng)查看本單位項(xiàng)目執(zhí)行進(jìn)度。

2 結(jié)束語(yǔ)

    本文描述了離散制造業(yè)MES系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)該具備的功能和基本需求，通過(guò)在管理信息與自動(dòng)化信息之間建立起MES系統(tǒng)，可以有效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、業(yè)務(wù)管理及領(lǐng)導(dǎo)決策三層信息的上下貫通與流程控制，實(shí)現(xiàn)管理信息與自動(dòng)化信息的有效融合。但企業(yè)信息化系統(tǒng)建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，不能片面地將MES系統(tǒng)建設(shè)獨(dú)立于ERP之外。因此，MES系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，要充分考慮與ERP系統(tǒng)的集成性問(wèn)題，充分共享信息，從而真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化管理。

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本文標(biāo)題：基于離散制造業(yè)車(chē)間的制造執(zhí)行(MES)方案設(shè)計(jì)

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