如何打造一個成功的MES系統
發表于：2017/6/9 11:45:08??閱讀量：?[關閉]
MES制造執行系統主要用來解決整體優化中，生產計劃與生產過程的脫節問題——這一問題長期以來不僅直接影響企業的生產效率，而且成為制約現代企業內部信息集成和企業之間供應鏈優化的瓶頸。
目前，MES關鍵技術的發展都己至相當成熟的地步，要開發一個MES就制作技術而言,并不是問題，困難的是如何訂出系統功能規格，及如何成功地使用MES以發揮它的功能。
所遇到的困難大致可分為下列幾項：
(1)工廠本身尚未有完整的制度，人員流動性大，組織變更也大，前者定的規格，制作完成后，變更負責人員，其規格也隨之改變。
(2)MES在國內還屬于起步階段，缺乏專業的實施公司和監管機構，存在一定實施亂象。
(3)工廠性質多屬少量多樣，訂單式生產型態，生產現場多混亂，經常有例外狀況，作業上較難配合。
(4)要達到實時精確的監控管理功能，須現場作業人員充份的配合，一般而言，作業人員忙于生產，較難要求其確實輸入數據。而一般MIS或ERP系統多是on-line批次作業，而非 Real-time 作業，執行上較具彈性。
(5) MES 現場第一線管理者(如組長)可能難以正確理解MES導入的意義，反而因透明化使權力有被剝奪的感覺。
(6)一般人習慣于用筆記錄，較不習慣Paperless 電子化作業。
(7)因MES 強調 real-time數據收集、監督及控制較諸一般數據處理的應用系統，其技術難度較高，須有專業計算機系統技術經驗者才足以勝任。對使用者而言，此系統包含現場實時作業的軟件、硬件，維護上也較困難些。
MES的應用，要充分考慮到企業的具體情況，以謀求合適的信息化解決方案。
企業的生產方式，主要可以分為按定單生產、按庫存生產或上述兩者的組合。從生產類型上考慮，則可以分為批量生產和單件小批生產。從產品類型和生產工藝組織方式上，企業的行業類型可分為流程生產行業和離散制造行業。
典型的流程生產行業有醫藥、石油化工、電力、鋼鐵制造、能源、水泥等領域。這些企業，主要采用按庫存、批量、連續的生產方式。典型的離散制造行業主要包括機械制造、電子電器、航空制造、汽車制造等行業。這些企業，則既有按定單生產，也有按庫存生產;既有批量生產，也有單件小批生產。
MES系統，無論從功能模型還是信息模型以及相關技術上，都覆蓋了流程生產行業和離散制造行業。但是，無論從工藝流程還是生產組織方式方面，流程生產行業和離散制造行業都存在較大的差別。所以，在MES具體實施上，要根據行業特征區別對待。
行業的需求差異
流程生產行業，主要是通過對原材料進行混合、分離、粉碎、加熱等物理或化學方法，使原材料增值。通常，他們以批量或連續的方式進行生產。而離散工業主要是通過對原材料物理形狀的改變、組裝，成為產品，使其增值。在MES需求、應用環境等諸多方面，兩者都有較大的差異。
產品結構
離散制造企業的產品結構，可以用“樹”的概念進行描述——其最終產品一定是由固定個數的零件或部件組成，這些關系非常明確并且固定。流程企業的產品結構，則有較大的不同，它們往往不是很固定—上級物料和下級物料之間的數量關系，可能隨溫度、壓力、濕度、季節、人員技術水平、工藝條件不同而不同。
在流程生產行業MES中，一般采用配方的概念來描述這種動態的產品結構關系。其次，在流程生產行業每個工藝過程中，伴隨產出的不只是產品或中間產品，還可能細分為主產品、副產品、協產品、回流物和廢物。MES在描述這種產品結構的配方的時候，還應具有批量、有效期等方面的要求。
工藝流程
面向訂單的離散制造業，其特點是多品種和小批量。因此，生產設備的布置不是按產品而是按照工藝進行布置的。例如，離散制造業往往要按車、磨、刨、銑等工藝過程來安排機床的位置。因為每個產品的工藝過程都可能不一樣，而且可以進行同一種加工工藝的機床有多臺。因此，離散制造業需要對所加工的物料進行調度。并且中間品需要進行搬運。
流程生產行業企業的特點是品種固定，批量大，生產設備投資高，而且按照產品進行布置。通常，流程生產行業企業設備是專用的，很難改作其他用途。MES系統規劃的時候，要考慮到不同行業生產設備布置的特點，做好配置。
離散工業企業的原材料主要是固體，產品也為固體形狀。因此，存儲多為室內倉庫或室外露天倉庫。流程生產行業企業的原材料和產品，通常是液體、氣體、粉狀等。因此，存儲通常采用罐、箱、柜、桶等進行存儲，并且多數存儲的數量可以用能轉變為電信號的傳感器進行計量。MES系統，可以從這些傳感器獲得必要的信息。
自動化水平
離散制造業企業由于是離散加工，產品的質量和生產率很大程度依賴于工人的技術水平。離散制造業企業自動化主要在單元級，例如數控機床、柔性制造系統。因此，離散制造業企業一般是人員密集型企業，自動化水平相對較低。
流程生產行業企業，則大多采用大規模生產方式，生產工藝技術成熟，廣泛采用PCS(過程控制系統)，控制生產工藝條件的自動化設備比較成熟。因此，流程生產行業企業生產過程多數是自動化的，生產車間的人員主要是管理、監視和設備檢修。
生產計劃管理
主要從事單件、小批量生產的離散制造業企業，由于產品的工藝過程經常變更，它們需要具有良好的計劃能力。對于按訂單組織生產的企業，由于很難預測訂單在什么時候到來。因此，對采購和生產車間的計劃就需要很好的生產計劃系統，特別需要計算機來參與計劃系統的工作。只要應用得當，在生產計劃系統方面投資所產生的效益在離散制造業可以相當高。
流程企業，主要是大批量生產。只有滿負荷生產，企業才能將成本降下來，在市場上具有競爭力。因此，在流程生產行業企業的生產計劃中，年度計劃更具有重要性，它決定了企業的物料需求。
設備
流程生產行業的產品比較固定，而且一旦生產就有可能是十幾年不變;機械制造等行業的產品，壽命相對要小得多。體現在設備上，流程企業的設備是一條固定的生產線，設備投資比較大、工藝流程固定。其生產能力有一定的限制，生產線上的設備維護特別重要，不能發生故障。離散加工業則不是這樣，可以單臺設備停下來檢修，并不會影響整個系統生產。
批號管理和跟蹤
流程生產行業的生產工藝過程中，會產生各種協產品、副產品、廢品、回流物等，對物資的管理需要有嚴格的批號。例如，制藥業中的藥品生產過程要求有十分嚴格的批號記錄和跟蹤，從原材料、供應商、中間品以及銷售給用戶的產品，都需要記錄。一旦出現問題，企業要可以通過批號反查出是誰的原料、哪個部門、何時生產的，直到查出問題所在。而離散制造業一般對這種要求并不十分強調，雖然現在很多離散制造業企業也在逐漸完善批號跟蹤管理。
MES的應用特點
流程生產行業企業與離散制造業企業之間的上述差異，導致MES在面向離散制造業和流程業的應用有所區別。
對MRPII/ERP的要求不同
MES處于企業的計劃執行層，從MRPII/ERP層接受計劃指令，并向MRPII/ERP反饋信息。因此，無論流程生產行業還是離散制造行業，MES都要與MRPII/ERP建立緊密的信息集成。
目前，市場上的大多數MRPII/ERP系統是在離散制造業發展過來的，對離散制造業比較適合。適用于流程生產行業的ERP產品，目前還很少。MRPII/ERP系統所用的一些術語、提供的管理概念與流程企業的概念習慣不一致。因此，流程企業與離散制造業是有區別的，流程企業的ERP需要專門對待。
流程生產行業和離散行業的MRPII/ERP的不同要求，主要表現在：
兩者對于生產模型的要求不同——流程生產行業中體現了以配方為核心的生產模型，而離散行業中體現了以產品BOM為核心的生產模型。
生產計劃方式方面，流程企業根據市場的需求進行生產的觀念已經逐步加深。但一般情況下，特別是對市場需求量大的產品，是“以產促銷”——通過大批量生產，降低成本，提高競爭力。因此，作為流程企業生產計劃的依據，主要是市場預測。離散企業一方面可以根據定單進行生產，另一方面也可以根據市場預測作為生產計劃制訂的依據。離散企業的MRPII/ERP系統向MES下達作業計劃指令主要以“工作令”(Job Order或Work Order)的方式，而流程企業的作業計劃下達主要以指令計劃形式方式。
成本核算方式方面，離散企業的計算產品成本是按照產品BOM所描述的加工裝配過程，從低層向高層逐層累積得出的。這種按照成本發生的實際過程計算成本的方法稱為逐層累積法，或稱成本滾加計算法(cost roll-up)，它反映了產品增值的實際過程。流程企業的成本核算方式一般采用平行結轉法，在其成本組成中，生產成本中占比例很大的是原材料。通常，原材料占產品成本的70%～80%，人工成本所占比例較小，約占2%～5%，其他為分攤成本。
作業計劃調度
離散企業的生產作業計劃調度，需要根據優先級、工作中心能力、設備能力、均衡生產等方面對工序級、設備級的作業計劃進行調度。這種調度，是基于有限能力的調度并通過考慮生產中的交錯、重疊和并行操作來準確地計算工序的開工時間、完工時間、準備時間、排隊時間以及移動時間。通過良好的作業順序，可以明顯地提高生產效率。
流程企業的產品，是以流水生產線方式組織、連續的生產方式，只存在連續的工藝流程，不存在與離散企業對應的嚴格的工藝路線。因此，在作業計劃調度方面，不需要也無法精確到工序級別，而是以整個流水生產線為單元進行調度。從作業計劃的作用和實現上，比離散企業相對簡單。
數據采集
MES的數據采集功能，可以實現對生產現場各種數據的收集、整理工作，是進行物料跟蹤、生產計劃、產品歷史記錄維護以及其它生產管理的基礎。
離散企業的數據采集，以手工上報為主，并可以結合條形碼采集等半自動信息采集技術進行工時、設備、物料、質量等信息的采集。這種數據采集方式，時間間隔較大，容易受到人為因素的影響，要特別注意保障數據的準確性。
流程生產行業的自動化程度較高，設備控制級大量采用DCS、PLC。在檢測驅動方面，各種智能儀表、數字傳感器已普遍應用;過程控制則廣泛采用以小型機為主的自動控制系統。傳統的“計、電、儀”分工界限已不再明顯，計算機技術的應用已深入各個。
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