如何打造一個成功的MES系統(tǒng)
發(fā)表于：2017/6/9 11:45:08??閱讀量：?[關(guān)閉]
MES制造執(zhí)行系統(tǒng)主要用來解決整體優(yōu)化中，生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)過程的脫節(jié)問題——這一問題長期以來不僅直接影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，而且成為制約現(xiàn)代企業(yè)內(nèi)部信息集成和企業(yè)之間供應鏈優(yōu)化的瓶頸。
目前，MES關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展都己至相當成熟的地步，要開發(fā)一個MES就制作技術(shù)而言,并不是問題，困難的是如何訂出系統(tǒng)功能規(guī)格，及如何成功地使用MES以發(fā)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(guī)格，制作完成后，變更負責人員，其規(guī)格也隨之改變。
(2)MES在國內(nèi)還屬于起步階段，缺乏專業(yè)的實施公司和監(jiān)管機構(gòu)，存在一定實施亂象。
(3)工廠性質(zhì)多屬少量多樣，訂單式生產(chǎn)型態(tài)，生產(chǎn)現(xiàn)場多混亂，經(jīng)常有例外狀況，作業(yè)上較難配合。
(4)要達到實時精確的監(jiān)控管理功能，須現(xiàn)場作業(yè)人員充份的配合，一般而言，作業(yè)人員忙于生產(chǎn)，較難要求其確實輸入數(shù)據(jù)。而一般MIS或ERP系統(tǒng)多是on-line批次作業(yè)，而非 Real-time 作業(yè)，執(zhí)行上較具彈性。
(5) MES 現(xiàn)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(quán)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(yè)。
(7)因MES 強調(diào) real-time數(shù)據(jù)收集、監(jiān)督及控制較諸一般數(shù)據(jù)處理的應用系統(tǒng)，其技術(shù)難度較高，須有專業(yè)計算機系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)驗者才足以勝任。對使用者而言，此系統(tǒng)包含現(xiàn)場實時作業(yè)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(yè)的具體情況，以謀求合適的信息化解決方案。
企業(yè)的生產(chǎn)方式，主要可以分為按定單生產(chǎn)、按庫存生產(chǎn)或上述兩者的組合。從生產(chǎn)類型上考慮，則可以分為批量生產(chǎn)和單件小批生產(chǎn)。從產(chǎn)品類型和生產(chǎn)工藝組織方式上，企業(yè)的行業(yè)類型可分為流程生產(chǎn)行業(yè)和離散制造行業(yè)。
典型的流程生產(chǎn)行業(yè)有醫(yī)藥、石油化工、電力、鋼鐵制造、能源、水泥等領(lǐng)域。這些企業(yè)，主要采用按庫存、批量、連續(xù)的生產(chǎn)方式。典型的離散制造行業(yè)主要包括機械制造、電子電器、航空制造、汽車制造等行業(yè)。這些企業(yè)，則既有按定單生產(chǎn)，也有按庫存生產(chǎn);既有批量生產(chǎn)，也有單件小批生產(chǎn)。
MES系統(tǒng)，無論從功能模型還是信息模型以及相關(guān)技術(shù)上，都覆蓋了流程生產(chǎn)行業(yè)和離散制造行業(yè)。但是，無論從工藝流程還是生產(chǎn)組織方式方面，流程生產(chǎn)行業(yè)和離散制造行業(yè)都存在較大的差別。所以，在MES具體實施上，要根據(jù)行業(yè)特征區(qū)別對待。
行業(yè)的需求差異
流程生產(chǎn)行業(yè)，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(xù)的方式進行生產(chǎn)。而離散工業(yè)主要是通過對原材料物理形狀的改變、組裝，成為產(chǎn)品，使其增值。在MES需求、應用環(huán)境等諸多方面，兩者都有較大的差異。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
離散制造企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，可以用“樹”的概念進行描述——其最終產(chǎn)品一定是由固定個數(shù)的零件或部件組成，這些關(guān)系非常明確并且固定。流程企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，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(shù)量關(guān)系，可能隨溫度、壓力、濕度、季節(jié)、人員技術(shù)水平、工藝條件不同而不同。
在流程生產(chǎn)行業(yè)MES中，一般采用配方的概念來描述這種動態(tài)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系。其次，在流程生產(chǎn)行業(yè)每個工藝過程中，伴隨產(chǎn)出的不只是產(chǎn)品或中間產(chǎn)品，還可能細分為主產(chǎn)品、副產(chǎn)品、協(xié)產(chǎn)品、回流物和廢物。MES在描述這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(yè)，其特點是多品種和小批量。因此，生產(chǎn)設(shè)備的布置不是按產(chǎn)品而是按照工藝進行布置的。例如，離散制造業(yè)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(chǎn)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(yè)需要對所加工的物料進行調(diào)度。并且中間品需要進行搬運。
流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)的特點是品種固定，批量大，生產(chǎn)設(shè)備投資高，而且按照產(chǎn)品進行布置。通常，流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)設(shè)備是專用的，很難改作其他用途。MES系統(tǒng)規(guī)劃的時候，要考慮到不同行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備布置的特點，做好配置。
離散工業(yè)企業(yè)的原材料主要是固體，產(chǎn)品也為固體形狀。因此，存儲多為室內(nèi)倉庫或室外露天倉庫。流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)的原材料和產(chǎn)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(shù)存儲的數(shù)量可以用能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅鬟M行計量。MES系統(tǒng)，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(yè)企業(yè)由于是離散加工，產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率很大程度依賴于工人的技術(shù)水平。離散制造業(yè)企業(yè)自動化主要在單元級，例如數(shù)控機床、柔性制造系統(tǒng)。因此，離散制造業(yè)企業(yè)一般是人員密集型企業(yè)，自動化水平相對較低。
流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)，則大多采用大規(guī)模生產(chǎn)方式，生產(chǎn)工藝技術(shù)成熟，廣泛采用PCS(過程控制系統(tǒng))，控制生產(chǎn)工藝條件的自動化設(shè)備比較成熟。因此，流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程多數(shù)是自動化的，生產(chǎn)車間的人員主要是管理、監(jiān)視和設(shè)備檢修。
生產(chǎn)計劃管理
主要從事單件、小批量生產(chǎn)的離散制造業(yè)企業(yè)，由于產(chǎn)品的工藝過程經(jīng)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(chǎn)的企業(yè)，由于很難預測訂單在什么時候到來。因此，對采購和生產(chǎn)車間的計劃就需要很好的生產(chǎn)計劃系統(tǒng)，特別需要計算機來參與計劃系統(tǒng)的工作。只要應用得當，在生產(chǎn)計劃系統(tǒng)方面投資所產(chǎn)生的效益在離散制造業(yè)可以相當高。
流程企業(yè)，主要是大批量生產(chǎn)。只有滿負荷生產(chǎn)，企業(yè)才能將成本降下來，在市場上具有競爭力。因此，在流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)計劃中，年度計劃更具有重要性，它決定了企業(yè)的物料需求。
設(shè)備
流程生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品比較固定，而且一旦生產(chǎn)就有可能是十幾年不變;機械制造等行業(yè)的產(chǎn)品，壽命相對要小得多。體現(xiàn)在設(shè)備上，流程企業(yè)的設(shè)備是一條固定的生產(chǎn)線，設(shè)備投資比較大、工藝流程固定。其生產(chǎn)能力有一定的限制，生產(chǎn)線上的設(shè)備維護特別重要，不能發(fā)生故障。離散加工業(yè)則不是這樣，可以單臺設(shè)備停下來檢修，并不會影響整個系統(tǒng)生產(chǎn)。
批號管理和跟蹤
流程生產(chǎn)行業(yè)的生產(chǎn)工藝過程中，會產(chǎn)生各種協(xié)產(chǎn)品、副產(chǎn)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(yè)中的藥品生產(chǎn)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(chǎn)品，都需要記錄。一旦出現(xiàn)問題，企業(yè)要可以通過批號反查出是誰的原料、哪個部門、何時生產(chǎn)的，直到查出問題所在。而離散制造業(yè)一般對這種要求并不十分強調(diào)，雖然現(xiàn)在很多離散制造業(yè)企業(yè)也在逐漸完善批號跟蹤管理。
MES的應用特點
流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)與離散制造業(yè)企業(yè)之間的上述差異，導致MES在面向離散制造業(yè)和流程業(yè)的應用有所區(qū)別。
對MRPII/ERP的要求不同
MES處于企業(yè)的計劃執(zhí)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(chǎn)行業(yè)還是離散制造行業(yè)，MES都要與MRPII/ERP建立緊密的信息集成。
目前，市場上的大多數(shù)MRPII/ERP系統(tǒng)是在離散制造業(yè)發(fā)展過來的，對離散制造業(yè)比較適合。適用于流程生產(chǎn)行業(yè)的ERP產(chǎn)品，目前還很少。MRPII/ERP系統(tǒng)所用的一些術(shù)語、提供的管理概念與流程企業(yè)的概念習慣不一致。因此，流程企業(yè)與離散制造業(yè)是有區(qū)別的，流程企業(yè)的ERP需要專門對待。
流程生產(chǎn)行業(yè)和離散行業(yè)的MRPII/ERP的不同要求，主要表現(xiàn)在：
兩者對于生產(chǎn)模型的要求不同——流程生產(chǎn)行業(yè)中體現(xiàn)了以配方為核心的生產(chǎn)模型，而離散行業(yè)中體現(xiàn)了以產(chǎn)品BOM為核心的生產(chǎn)模型。
生產(chǎn)計劃方式方面，流程企業(yè)根據(jù)市場的需求進行生產(chǎn)的觀念已經(jīng)逐步加深。但一般情況下，特別是對市場需求量大的產(chǎn)品，是“以產(chǎn)促銷”——通過大批量生產(chǎn)，降低成本，提高競爭力。因此，作為流程企業(yè)生產(chǎn)計劃的依據(jù)，主要是市場預測。離散企業(yè)一方面可以根據(jù)定單進行生產(chǎn)，另一方面也可以根據(jù)市場預測作為生產(chǎn)計劃制訂的依據(jù)。離散企業(yè)的MRPII/ERP系統(tǒng)向MES下達作業(yè)計劃指令主要以“工作令”(Job Order或Work Order)的方式，而流程企業(yè)的作業(yè)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(yè)的計算產(chǎn)品成本是按照產(chǎn)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(fā)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(chǎn)品增值的實際過程。流程企業(yè)的成本核算方式一般采用平行結(jié)轉(zhuǎn)法，在其成本組成中，生產(chǎn)成本中占比例很大的是原材料。通常，原材料占產(chǎn)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(yè)計劃調(diào)度
離散企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)計劃調(diào)度，需要根據(jù)優(yōu)先級、工作中心能力、設(shè)備能力、均衡生產(chǎn)等方面對工序級、設(shè)備級的作業(yè)計劃進行調(diào)度。這種調(diào)度，是基于有限能力的調(diào)度并通過考慮生產(chǎn)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(yè)順序，可以明顯地提高生產(chǎn)效率。
流程企業(yè)的產(chǎn)品，是以流水生產(chǎn)線方式組織、連續(xù)的生產(chǎn)方式，只存在連續(xù)的工藝流程，不存在與離散企業(yè)對應的嚴格的工藝路線。因此，在作業(yè)計劃調(diào)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(chǎn)線為單元進行調(diào)度。從作業(yè)計劃的作用和實現(xiàn)上，比離散企業(yè)相對簡單。
數(shù)據(jù)采集
MES的數(shù)據(jù)采集功能，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的收集、整理工作，是進行物料跟蹤、生產(chǎn)計劃、產(chǎn)品歷史記錄維護以及其它生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)。
離散企業(yè)的數(shù)據(jù)采集，以手工上報為主，并可以結(jié)合條形碼采集等半自動信息采集技術(shù)進行工時、設(shè)備、物料、質(zhì)量等信息的采集。這種數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的準確性。
流程生產(chǎn)行業(yè)的自動化程度較高，設(shè)備控制級大量采用DCS、PLC。在檢測驅(qū)動方面，各種智能儀表、數(shù)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(tǒng)。傳統(tǒng)的“計、電、儀”分工界限已不再明顯，計算機技術(shù)的應用已深入各個。
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