MES在离散型制造业中的应用模式

作者：邹炜坤 温秋生

欢迎访问e展厅 展厅 3 CIO信息化管理展厅 电子商务/企业门户, IT运维管理, 制造执行系统MES, 流程管理BPR/BPM, SOA/SaaS/云计算, ... 一、概述 中国已经成为了世界上的“制造大国”，“世界工厂”。随着国际竞争压力的不断加剧，中国制造业企业需要不断提高自己的制造水平。在流程型制造业中，通过CAD，CAPP，PDM，ERP和MES（Manufacturing Execution System）系统的实施，逐步形成了这样一个特点：各个特定行业拥有适用于本行业比较完整的生产制造信息化解决方案。在离散型的制造业中，目前还没有形成具有可以在某个行业内推广的完整生产制造信息化解决方案。离散型制造业中，尤其是大中型制造业企业，具有非常强烈的个性化特征，各个制造业企业经过长时间积累，形成了适合于本企业的生产制造流程，即使是属于一个细分行业中的制造业企业，生产制造流程也只是相似，不完全相同。因此，构造出一个具有较大弹性，可以在某个细分行业中推广的生产制造信息化解决方案，对于提高这个行业的整体生产制造水平有着非常重要的意义。 二、离散型制造业企业中信息化系统的构成 离散型制造业往往是按照订单组织生产，重型装备制造业，航空，航天等行业是按照订单进行设计，单件生产。在这样的企业中，跟生产制造相关的信息系统包括如下几个部分：CAD系统、PDM/PLM系统、CAPP系统、ERP系统、PLC系统、实时数据管理系统、MES系统。 在离散型制造业的信息化系统中，MES系统起着承上启下的作用。MES系统实时将企业的生产制造数据管理起来，为其他系统提供了可靠的跟生产制造过程相关的基础数据，将企业生产制造过程中的信息流和企业整体信息流联系在一起，有效地消除企业各种信息流间的“信息孤岛”。MES系统和其他系统的关系见图1. 三、ERP系统和MES系统的关系 在离散型行业的生产制造过程中，ERP系统和MES系统是至关重要的两个系统。 ERP是企业资源管理平台，管理跟企业生产制造过程相关的各种资源，其核心思想是：“财务业务一体化、产供销转换一体化”。ERP给企业决策层提供企业经营状况的具体信息，帮助进行决策。对于生产管理，ERP以物料需求计划（MRP）为核心，形成需求与制造执行的闭环。ERP在生产管理方面存在一定的局限性，如基于约束的车间生产计划优化、跨车间的生产计划、车间过程控制、产品生产批次跟踪、现场质量控制等方面，ERP系统无法很好地管理，一般都不规划在ERP系统范围内。 ERP系统经过多年的积累，已经形成标准的商用套件，SAP、Oracle是全世界领先的ERP系统。 MES是制造执行系统，其核心思想是：“车间管理和控制一体化”，管理的对象是生产车间，其反映的是车间生产计划的制订、车间生产批次的跟踪、车间生产物料的状态、生产制造过程控制、生产制造过程中的能力平衡、车间质量控制、工人和设备状态管理等方面的内容。MES系统还需要和制造过程控制（如工业自动化、设备控制）系统、数据采集（如条码、射频等）系统进行双向通讯。设备在MES系统的控制下生产，MES系统取得加工信息。通过这种双向数据通讯，MES系统实现了对多种自动化系统信息的整合。 MES系统与企业的实际生产制造过程结合地非常紧密，与企业生产制造过程中的制造工艺、设备自动化程度、设备运行状况等方面有着紧密联系。由于离散型制造业企业生产制造过程个性化很强，目前还没有形成标准的商业套件，一般都是企业根据具体的情况进行个性化的开发。 ERP系统和MES系统是密切相关的两个系统，ERP系统中管理的数据对生产制造过程有着很强的指导作用，主生产计划，物料需求计划，库存管理系统等管理的信息都与生产制造过程密切相关。这些信息不是实时信息，是离线信息，但对于生产制造过程有重要的指导意义。MES系统中管理的是车间生产计划，设备生产状态，质量控制信息，制造批次跟踪信息等实时信息，这些信息代表了企业的实际生产制造过程，是在线信息。这些信息的采集可以有多种方式，从手动数据采集，到自动数据采集，跟企业车间的设备布局，自动化程度有着非常密切的关系。 从企业信息一体化方面来看，在生产计划管理、质量管理和物流管理等方面，ERP系统和MES系统在功能上存在着重叠，应该互相延伸和对接。通过两个系统的紧密配合，改进企业生产制造过程的操作流程，实现“企业管理层和车间管理层一体化运作”，从而更加有效地缩短制造周期，减少供应链成本，提高企业的生产效率，提高企业生产制造过程中信息的透明度。 四、离散型制造业实施MES的目标 企业实施生产制造信息化系统的目标是一致的，提高企业的工作效率，增加企业的经济效益，使得企业内部各种信息处理流程标准化，提高企业按照合同期限完工的比例，增加企业中各种信息的透明度等。在上述目标中，增加企业的经济效益是最关键的，如何用最小的投入产生出最大的经济效益是企业生产制造过程中一个难题。在制造业中，完成一个产品的制造是企业产生经济效益的关键步骤，这样生产制造过程的可控性就成为企业增长经济效益非常关键的指标。由于在离散型制造业中，制造过程复杂多样，影响因素纷繁复杂，生产状况变化多端，由此容易产生的结果就是：生产制造过程对于企业来说处于不透明状态，使得制造业企业的生产制造过程的可控性非常差。MES作为企业信息化中一个非常关键的基础信息系统，在企业的生产制造过程的控制和改进方面可以发挥非常重要的作用。通过MES系统，可以有效地将企业生产制造过程中的各种生产制造过程信息实时的管理起来，让这些信息在企业中处于透明状态，可以随时被访问，从而可以实时地了解企业真实的生产状态。同时通过对企业实时生产制造信息的分析，找出影响企业生产制造过程的各种因素，分阶段逐步改善这些因素，改进和优化企业的生产制造过程，从根本上解决离散型制造业的生产制造过程可控性问题。 五、适合离散型制造业MES系统的构成 目前，中国的离散型制造业往往都是按照订单单件设计，小批量地进行生产，或者就是单件设计，单件生产，使产品结构复杂，制造工艺复杂，生产中各制造过程的关联性很强。离散型行业的生产作业计划变更的几率非常大，生产环境复杂多变，在生产过程中的临时插单、材料短缺等问题时有发生，产品的生产周期受到重点设备生产周期的影响非常大。另外，离散型行业生产过程的工序之间没有严格的界限，制造过程中的工装夹具的准备、人员工时的管理等问题都非常的复杂。适合离散型制造业的生产制造解决方案应该是这样一个MES系统——“可配置数据处理平台+通用功能模块+可选行业功能模块+用户定制功能模块”。这样的系统具有最大意义上的灵活性，可以形成在一个细分行业内有弹性的行业解决方案，满足在一个细分行业内进行推广的要求。 可配置的数据处理平台： 负责提供一个可靠的运行环境，保证系统中的所有的功能组件在同一个环境下良好地工作。以一个统一的运行机制管理所有的功能模块。 通用功能模块： 提供各种必须的基础数据管理和控制功能，如数据管理、并发控制、权限管理、通用数据报表、通用数据分析等，是系统正常基础运行环境必须具备的功能模块。 可选行业功能模块： 负责提供跟行业相关的各种功能，要求这些模块具有较强的可配置性，使行业中的通用功能可以适应不同的企业。 用户定制功能模块： 根据企业用户实际的运行环境，定制开发适合企业实际情况的功能模块，保证企业具有特色的生产制造流程得以保留，让企业用户能够在自己熟悉的环境中自然地改变正在使用的信息化工具。 “可配置数据处理平台+通用功能模块+可选行业功能模块”构成一个在某个行业内具有较强通用性的解决方案，作为在这个行业内进行推广MES系统的基础，再配以为企业定制开发的“用户定制功能模块”就可以完整地满足企业的实际需求。系统的各个功能模块应该提供尽量丰富的可配置项，企业用户可以通过配置使得功能模块最大限度地适应企业的实际情况。 MES系统应该支持二次开发，企业用户经过培训后，可以完成企业定制内容的维护和企业后续新增内容的扩展。 适应离散型制造业的MES系统，应该全部或者部分包含如下功能： ²车间生产计划维护系统。 ²车间数据采集系统。 ²车间物料管理系统。 ² 产品追踪系统。 ²车间人员管理系统。 ²设备管理和维护系统。 ²工时管理系统。 ²车间工艺管理系统。 ²车间质量控制系统。 ²文档管理系统。 ²车间生产报警系统。 ²车间生产状况统计系统。 上述功能模块所解决的都是离散型制造业企业在生产制造过程中所遇到的相关问题。这些功能都属于“可选行业功能模块”，支持比较强大的运行环境参数配置，从而可以改变功能模块的运行环境，使行业通用功能适应企业的生产制造环境。目前国际上主流的MES系统有上千个运行环境参数可以进行配置。 六、离散型制造业实施MES的原则 离散型制造业企业，尤其是大中型的制造企业，通过多年的积累，一般都已经形成了一套适合本企业生产制造过程的流程，能够指导企业完成生产，但生产效率普遍不高。在竞争激烈的市场环境下，企业哪怕一天的停工，都会对企业产生很大的影响，因此，在离散型制造业企业实施MES的原则应该是，首先在企业生产制造流程不进行较大改动的基础上，让工人按照自己熟悉的流程继续工作，把信息处理的方式，从纸介质转变到共享的可管理的电子化信息上，在全企业范围内共享，通过权限控制信息流通范围，实现生产制造过程信息的透明化；然后根据对信息的分析，整理出影响企业生产制造过程的各个因素，分阶段，从最为重要的问题开始着手，逐一加以解决，逐步改善企业的生产制造流程。 如果把一个国际上，或者行业内先进的生产制造流程，在不考虑离散型制造业企业现行生产制造流程的前提下，强行推行，往往不会取得好的效果，毕竟企业中完成生产制造的员工没有大地变动，他们作为所有流程的执行者，是一个改革、改善过程能否成功最为重要的因素，让他们在潜移默化的环境中完成改变是最好的。当员工的工作习惯在短时间内被迫进行较大改变时，都会造成紧张、慌乱和不适应，此时，人们便会不自觉地从心里排斥这种转变，这样，反而会使整个项目达不到预期的效果。 七、离散型制造业实施MES的规范化过程 在离散型制造业企业实施MES时，需要有一个规范化的过程，企业与软件提供商之间应该很好地进行配合： 1. 确定目标：需要企业和软件提供商双方首先确定一致的总目标，然后确定实施过程中的各个阶段，为各个阶段制定可控的分目标。只有目标一致，才能够步调一致。达成的目标一定要形成双方认可、有法律效力的文档，用于对双方的工作进行考核。 2. 确定实施团队：在目标确定后，双方都要各自有专门的团队来负责项目的实施工作，企业中最好能够安排在出现问题时有决策权的领导参加。企业生产制造过程的改进对企业非常关键，应该成为企业的“一把手”工程。 3. 需求整理：企业根据各个阶段的具体目标，在软件提供商的配合下，整理出企业当前跟目标相关的生产制造过程中的各种生产制造过程信息，通过和软件公司咨询专家的磋商，在不进行大的改变的前提下，确定生产制造信息化改造需要进行微调的流程。 4. 环境准备：企业为了能够成功地实施MES系统，需要整治企业内部相关单位的环境，使其能够适应MES软件系统的要求，如网络环境，办公环境，设备布置等。 5. 软件定制：MES软件提供商，通过定制软件的运行环境，使得MES系统能够最大限度地适应企业目前的生产制造流程，对于不适应的部分，根据企业的需求进行定制开发，在目前的离散型制造业中，不进行定制开发而能够完成MES系统实施是非常困难的。 6. 人员培训：所有需要使用MES的人员都要参加相应的培训，确保可以正确地使用MES系统。培训的方式是比较灵活的，可以在企业现场进行，也可以在软件提供商处进行，具体由企业和软件系统提供商根据实际情况确定最佳的培训方式。 7. 软件跟踪：企业实际使用MES系统，进行数据积累，软件系统提供商进行实时的软件跟踪，积累软件在使用过程中发现的问题，确定对于问题的修改方式。同时根据获取的生产制造过程的实际数据，分析企业的生产制造过程目前存在的问题，确定改进的方案，改进方案包括MES软件系统可以在那些方面进一步深化，企业需要在流程上进行那些改进，这是后续阶段生产制造流程改进的基础。这个阶段要经历3~6个月左右。 8. 生产制造过程改进：根据前面积累的企业实际的生产制造过程信息和生产制造过程改进方案，MES系统提供商对MES系统的相应功能进行改进，同时企业的对工作流程进行改进。双方通过共同努力，促进企业优化生产制造过程，提高生产效率和增长经济效益。 9. 循环改进：循环进行上述改进过程，就可以经过几个阶段的改进，让离散型制造业企业生产制造流程进入到一个良好地运行状态。 在MES系统的实施过程中，企业应该和软件提供商结为战略合作伙伴关系，应该相互促进，相互理解，完成离散型制造业企业生产制造流程持续化改进这个艰巨的课题。在实施过程中的相互指责和拖延往往会减缓整件项目的进程。 八、结论 MES系统对于目前中国的离散型制造业企业具有非常重要的意义，MES系统的成功实施，可以承上启下地托起整个离散型企业的生产制造信息化系统，为离散型制造业企业提供至关重要的生产制造的基础信息，是离散型制造业企业进行生产制造信息化改造过程中关键的基础信息系统。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/22/2008)