本文介紹了車間制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)在機(jī)械加工行業(yè)精益化生產(chǎn)中的作用，闡述了機(jī)械加工行業(yè)實(shí)施MES項(xiàng)目的應(yīng)用過程，包括MES的功能模塊和實(shí)施步驟。系統(tǒng)的應(yīng)用幫助機(jī)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(jī)械加工行業(yè)MES實(shí)施的過程和經(jīng)驗(yàn)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(jìn)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(shí)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(shí)現(xiàn)企業(yè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jī)械加工行業(yè)面臨的問題
1、機(jī)械加工行業(yè)產(chǎn)品制造的特點(diǎn)
(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(jī)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(gè)完整的信息反饋過程。主要存在以下幾個(gè)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(jì)劃頻繁變更，計(jì)劃的預(yù)見性差。
(3)生產(chǎn)管理自動化水平較低，人工進(jìn)行設(shè)計(jì)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(shí)，信息量損失大，而且易出差錯(cuò)。
(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(jī)加工功能模塊設(shè)計(jì)
根據(jù)對機(jī)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(jī)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(jì)劃編制、作業(yè)調(diào)度、制造資源、檢驗(yàn)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(gè)模塊，MES系統(tǒng)運(yùn)行示意圖。如圖所示。
圖：機(jī)械加工行業(yè)MES系統(tǒng)運(yùn)行示意圖
MES系統(tǒng)運(yùn)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(jì)劃信息，作為MES系統(tǒng)運(yùn)行的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。ERP與MES成功運(yùn)用的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)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(hù)生產(chǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
(3)在生產(chǎn)計(jì)劃排程模塊中，計(jì)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(shí)際在制品生產(chǎn)情況，編制出月生產(chǎn)計(jì)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(gè)訂單和工序的狀態(tài)，包括是否編制零部件計(jì)劃、工序計(jì)劃、已派工和是否檢驗(yàn)等，所有信息一目了然。當(dāng)有臨時(shí)插單或生產(chǎn)異常發(fā)生時(shí)(如設(shè)備故障、物料到貨不及時(shí)等)，系統(tǒng)允許計(jì)劃員調(diào)整作業(yè)計(jì)劃，對于生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃中出現(xiàn)的緊急插單進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整，包括進(jìn)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(jì)劃完成后，調(diào)度員接收計(jì)劃訂單，編制工序作業(yè)計(jì)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(jì)劃進(jìn)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(shí)間等各種信息的派工單。派工單是MES的核心單據(jù)，作為計(jì)劃執(zhí)行、跟蹤和反饋的介質(zhì)，可將產(chǎn)品整個(gè)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(jì)劃并對工人進(jìn)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(jìn)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(yàn)和機(jī)加成品檢驗(yàn)等結(jié)果。操作者提交檢驗(yàn)后，檢驗(yàn)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(jìn)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(yàn)、人員和任務(wù)執(zhí)行信息，實(shí)時(shí)反映生產(chǎn)實(shí)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(jī)械加工行業(yè)數(shù)字化車間MES系統(tǒng)的實(shí)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(jìn)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(jī)械加工行業(yè)根據(jù)“總體規(guī)劃、分步實(shí)施、以點(diǎn)帶面、整體推進(jìn)”的原則，首先在某個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)線上進(jìn)行試點(diǎn)，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(shí)施之前，確定機(jī)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(shí)施涉及到企業(yè)生產(chǎn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，部門與人員之間的協(xié)調(diào)非常重要，成立的項(xiàng)目小組對機(jī)加和裝配車間進(jìn)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(jī)加工MES系統(tǒng)實(shí)施方案
企業(yè)的情況各有不同，項(xiàng)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(jī)械加工行業(yè)MES系統(tǒng)實(shí)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(xiàng)業(yè)務(wù)，使之互相協(xié)作的保障，部署了包括觸摸一體機(jī)、新增數(shù)控機(jī)床、對刀儀、坐標(biāo)儀、機(jī)床推送一體機(jī)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(xiàng)目成功實(shí)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(jìn)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(yùn)行
MES系統(tǒng)開發(fā)基本完成后，項(xiàng)目組對系統(tǒng)中的計(jì)劃排產(chǎn)、分廠調(diào)度、計(jì)劃編輯修改、追加零件計(jì)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(jìn)行了測試，并在車間進(jìn)行了試運(yùn)行。
6、系統(tǒng)集成
MES需要和ERP、PDM／CAPP系統(tǒng)進(jìn)行集成，更需要和底層設(shè)備之間進(jìn)行集成，MES系統(tǒng)集成的ERP系統(tǒng)下發(fā)的生產(chǎn)制造計(jì)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(shí)、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(xiàng)目的各單位人員MES的配置和操作流程，全面落實(shí)系統(tǒng)的使用。召開車間制造執(zhí)行系統(tǒng)上線運(yùn)行大會，共同推進(jìn)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(jī)械加工行業(yè)MES解決方案
1、MES實(shí)施的主要經(jīng)驗(yàn)
機(jī)械加工行業(yè)車間制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)項(xiàng)目的成功實(shí)施，是關(guān)鍵用戶配合和團(tuán)隊(duì)共同努力的結(jié)果?？梢钥偨Y(jié)為以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：
(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(diǎn)，選擇最適合的廠商，選擇實(shí)力強(qiáng)、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(jì)流程和二次開發(fā)時(shí)一定要和使用系統(tǒng)的部門進(jìn)行充分的溝通，真正掌握企業(yè)現(xiàn)狀，才能進(jìn)一步改善、定制出合理的系統(tǒng)，如果系統(tǒng)實(shí)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(jìn)行簡單電子化定制，那么就失去的項(xiàng)目實(shí)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(shí)會走兩個(gè)極端：一個(gè)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(gè)是“太軟”，車間管理人員和生產(chǎn)人員很忙，交貨進(jìn)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(lì)為主，考核為輔。
2、項(xiàng)目建設(shè)的建議
針對不同企業(yè)的特點(diǎn)，在實(shí)施MES車間信息系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該有所側(cè)重，關(guān)注車間的實(shí)際需求。一定要選擇適合各廠的，生搬硬套別人的所謂先進(jìn)管理技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)往往達(dá)不到自己想要的結(jié)果。一個(gè)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(jìn)的原則朝正確的方向前進(jìn)。任何信息化系統(tǒng)充其量只是一個(gè)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(shí)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(jìn)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(jì)算機(jī)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(jìn)行指揮調(diào)度和綜合管理，MES的實(shí)施就是經(jīng)歷如何利用計(jì)算機(jī)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(shí)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(gè)功能的水平，實(shí)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(diǎn)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(jī)加工MES系統(tǒng)實(shí)施效果
通過機(jī)加工MES系統(tǒng)相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施，數(shù)字化地整合了機(jī)械加工行業(yè)機(jī)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(qiáng)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(xiǎn)評估與預(yù)警機(jī)制，可做到協(xié)同有序、調(diào)度有效，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)精準(zhǔn)化，也是公正和科學(xué)的考核體系與實(shí)施手段。
MES技術(shù)應(yīng)用實(shí)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(shí)實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化是一個(gè)長期的過程，不可能一蹴而就。在實(shí)踐過程中，各種系統(tǒng)之間會越來越契合、合理、及時(shí)、有效地協(xié)助企業(yè)提高管理水平。
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