1 MES 的定義及基本功能
中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究所（CESI）在制作執(zhí)行系統(tǒng)（MES）規(guī)范中對(duì)MES 的定義為：MES 能通過信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES 能夠及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告并根據(jù)當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行指導(dǎo)和處理。通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息。
圖1 為ISA95 對(duì)MES 基本功能的細(xì)分：產(chǎn)品和制造過程定義、資源管理、計(jì)劃和編制進(jìn)度表、生產(chǎn)派工、生產(chǎn)制造執(zhí)行、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)跟蹤管理、生產(chǎn)績(jī)效管理。
圖1 MES 基本功能
2 雷電院MES 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
MES 能夠幫助企業(yè)掌握生產(chǎn)狀況，提高交貨準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷配合；正確掌握在制品數(shù)量，追蹤不良品，降低在制品成本；收集產(chǎn)品完整資料，提高產(chǎn)品售后服務(wù)水平；及時(shí)反饋產(chǎn)品的質(zhì)量，追蹤產(chǎn)品質(zhì)量的歷史，提高產(chǎn)品質(zhì)量；提高現(xiàn)場(chǎng)管理人員生產(chǎn)力；充分掌握工具、設(shè)備使用狀況，有效利用制造資源。提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，因此雷電院也根據(jù)自己的生產(chǎn)特點(diǎn)開發(fā)了MES 系統(tǒng)。
2.1 雷電院MES 系統(tǒng)需求分析
科研生產(chǎn)型的企業(yè)是指該企業(yè)邊科研邊生產(chǎn)，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)既有科研件，又有定型的批產(chǎn)件，兩者交叉進(jìn)行，一般科研件生產(chǎn)周期要求較短，計(jì)劃也是朝令夕改，并且產(chǎn)品不成熟，會(huì)出現(xiàn)各種問題導(dǎo)致停產(chǎn)，批產(chǎn)件工藝成熟，在生產(chǎn)過程中一般不會(huì)出現(xiàn)問題。
雷電院是典型的科研生產(chǎn)型的生產(chǎn)模式，車間的生產(chǎn)流程如圖2：
圖2 機(jī)加車間生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程
生產(chǎn)任務(wù)以訂單的形式傳遞給機(jī)加車間，沒有工藝路線的訂單在機(jī)加車間進(jìn)行編制工藝路線，編好工藝路線后，外協(xié)的訂單直接發(fā)往外協(xié)廠家進(jìn)行加工，車間的任務(wù)由計(jì)劃員根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃編制作業(yè)計(jì)劃，生產(chǎn)調(diào)度根據(jù)作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)，加工完成、檢驗(yàn)合格后，匯報(bào)工序的詳細(xì)情況，如完成人、完成時(shí)間、完成數(shù)量、工時(shí)分配情況等，當(dāng)整個(gè)訂單完成后入庫(kù)房。
基于以上分析，總結(jié)得到雷電院的MES 系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)以下幾項(xiàng)功能：
1. MES 是有工序級(jí)的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度的。這是MES 的難點(diǎn)所在。工序級(jí)調(diào)度關(guān)系到設(shè)備、物料、質(zhì)量、人員、工藝等很多方面。ERP 系統(tǒng)局限于總體生產(chǎn)計(jì)劃的編排，而沒有考慮設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)線的工藝約束，某些ERP或MRPII 提供的車間級(jí)的生產(chǎn)計(jì)劃無(wú)法細(xì)化到每一個(gè)加工中心。如何合理的安排生產(chǎn)使得生產(chǎn)效率最高，如何對(duì)生產(chǎn)過程中的情況進(jìn)行干預(yù)、處理，這就要求軟件系統(tǒng)必須能夠靈活的設(shè)置，提供車間作業(yè)計(jì)劃重排調(diào)整功能。
2. 對(duì)零件的加工全過程進(jìn)行全方位的跟蹤記錄。MES 要擁有一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)采集手段，數(shù)據(jù)采集是制造執(zhí)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)采集可以收集產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、了解在制品的狀態(tài)。通過這些信息的分析和處理對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的事件及時(shí)做出反應(yīng)。
3. 異常情況的處理。在生產(chǎn)過程中，尤其是科研生產(chǎn)型的企業(yè)，由于產(chǎn)品不是很成熟，所以可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的情況，比如：工藝路線的頻繁更改；計(jì)劃不停變更，頻繁插單；現(xiàn)場(chǎng)靈活的變動(dòng)，如撤銷派工，或者調(diào)整設(shè)備；零件的分批與合批；帶料；補(bǔ)廢等等。這些情況的處理關(guān)系到MES 能否正常運(yùn)行下去。
4. 報(bào)表的歸納總結(jié)。報(bào)表是企業(yè)管理的基本措施和途徑，是企業(yè)的基本業(yè)務(wù)要求。報(bào)表可以幫助企業(yè)訪問、格式化數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)以可靠安全的方式呈現(xiàn)給使用者。深入洞察企業(yè)的運(yùn)營(yíng)狀況，是企業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力。
5. 操作簡(jiǎn)單易用。MES 是在車間使用，由于車間人員對(duì)計(jì)算機(jī)的操作一般都不是太熟練，而且會(huì)有一些老師傅，所以軟件的簡(jiǎn)單易用就十分重要，尤其是操作者的使用界面，要盡量簡(jiǎn)單，操作盡可能的少，而且最好是通過點(diǎn)擊按鈕或者下拉框進(jìn)行操作，響應(yīng)輸入者正確與否的信息，彈性配合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的變異，能方便的將生產(chǎn)實(shí)際狀況及時(shí)、正確、完整的輸入系統(tǒng)。
2.2 MES 系統(tǒng)總體方案
雷電院MES 系統(tǒng)是以Visual Studio 2005 為開發(fā)環(huán)境，使用SQL Server 2005 數(shù)據(jù)庫(kù)，采用B/S（Browser/Server）結(jié)構(gòu)，基于.NET 開發(fā)的應(yīng)該系統(tǒng)。
根據(jù)上面的需求，我們?cè)谙到y(tǒng)中分別設(shè)計(jì)了以下模塊：計(jì)劃排產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)采集管理、異常情況管理、報(bào)表管理、用戶及權(quán)限管理。
計(jì)劃排產(chǎn)管理。因?yàn)槔纂娫簩儆诳蒲猩a(chǎn)型的企業(yè)，屬于單件小批量生產(chǎn)模式，且訂單變更頻繁，所以制定生產(chǎn)計(jì)劃一直都是一個(gè)難點(diǎn)，針對(duì)雷電院的這一特點(diǎn)，系統(tǒng)實(shí)行對(duì)訂單進(jìn)行先后排序，每月初跟生產(chǎn)管理部門討論該月要求完成的主要訂單，并進(jìn)行先后排序，在系統(tǒng)中進(jìn)行標(biāo)記。然后各工種調(diào)度根據(jù)訂單的排序來(lái)制定自己工種的任務(wù)排序，班組長(zhǎng)根據(jù)工種調(diào)度的排序進(jìn)行生產(chǎn)，使生產(chǎn)出來(lái)的每個(gè)零件都是迫切需要的。
數(shù)據(jù)采集管理。系統(tǒng)以客戶端的形式采集數(shù)據(jù)，各個(gè)角色通過自己的客戶端及時(shí)將自己的進(jìn)度信息反饋給系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)訂單從工藝編制、工時(shí)定額、備料、工序間流轉(zhuǎn)到入庫(kù)進(jìn)行全生命周期的數(shù)據(jù)采集。使系統(tǒng)的每個(gè)使用者都可以準(zhǔn)確的掌握訂單當(dāng)前的狀態(tài)和物理位置，從而解決了整個(gè)車間尋找零件的情況。
異常情況管理。針對(duì)科研生產(chǎn)型單位出現(xiàn)的各種各樣的情況，我們與領(lǐng)導(dǎo)、調(diào)度和操作者一起討論處理流程，形成一個(gè)單獨(dú)的功能模塊，最終解決異常情況的解決方案。
報(bào)表管理。該系統(tǒng)目前擁有報(bào)表20 多個(gè)，涉及工時(shí)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)劃的制定與執(zhí)行情況、各類人員的任務(wù)完成情況等，并且根據(jù)生產(chǎn)管理的變化還在不停的開發(fā)中，實(shí)現(xiàn)從各個(gè)角度對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行剖析，更好的服務(wù)于生產(chǎn)管理。
安全管理。系統(tǒng)給每個(gè)使用者根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需要分配了不同的權(quán)限，從而保證數(shù)據(jù)的安全。
3 結(jié)束語(yǔ)
通過MES 的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了車間作業(yè)的透明化，得到了車間真實(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提升了車間現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)狀況的收集和分析能力，使車間的管理用數(shù)據(jù)說話，更加科學(xué)和有說服力。在實(shí)施的過程中，也積累了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)與大家分享：
1. 上級(jí)的領(lǐng)導(dǎo)和決心。這是任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成功推行最為重要的一點(diǎn)，尤其是MES 涉及的組織層面較為廣泛，上級(jí)除了要有做的決心，更要給予更加實(shí)際的關(guān)注，讓有關(guān)人員感受到其對(duì)MES 的重視，上行下效才能保證取得成功。
2. 完善的教育培訓(xùn)。MES 的實(shí)施會(huì)碰到很多問題，比如沒有正確的觀念、信心不夠、現(xiàn)場(chǎng)人員的排斥心理等都需要經(jīng)過良好的溝通，使他們了解MES 的重要性及如何使用MES 成為有效管理工具。
3. 由淺入深，有線到面。MES 涉及面很廣，先找到切入點(diǎn)，力爭(zhēng)取得立竿見影的效果，因?yàn)槭褂贸晒κ亲詈玫慕逃茝V方式。
4. 簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)資料輸入步驟。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，需要盡量簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)資料輸入的步驟，不能立即響應(yīng)輸入者正確與否的信息，彈性配合現(xiàn)場(chǎng)的變異，能方便的將生產(chǎn)的實(shí)際情況及時(shí)、正確、完整的輸入系統(tǒng)。
5. 系統(tǒng)的穩(wěn)定性和容錯(cuò)性。當(dāng)MES 正式使用后，使用者對(duì)系統(tǒng)的依存度很高，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和容錯(cuò)性也就要求很高。
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