1 MES 的定義及基本功能
中國電子技術標準化研究所（CESI）在制作執行系統（MES）規范中對MES 的定義為：MES 能通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。當工廠發生實時事件時，MES 能夠及時做出反應、報告并根據當前的準確數據進行指導和處理。通過雙向的直接通訊在企業內部和整個產品供應鏈中提供有關產品行為的關鍵任務信息。
圖1 為ISA95 對MES 基本功能的細分：產品和制造過程定義、資源管理、計劃和編制進度表、生產派工、生產制造執行、生產數據采集、生產跟蹤管理、生產績效管理。
圖1 MES 基本功能
2 雷電院MES 系統的總體設計
MES 能夠幫助企業掌握生產狀況，提高交貨準確度，實現產銷配合；正確掌握在制品數量，追蹤不良品，降低在制品成本；收集產品完整資料，提高產品售后服務水平；及時反饋產品的質量，追蹤產品質量的歷史，提高產品質量；提高現場管理人員生產力；充分掌握工具、設備使用狀況，有效利用制造資源。提升企業競爭力，因此雷電院也根據自己的生產特點開發了MES 系統。
2.1 雷電院MES 系統需求分析
科研生產型的企業是指該企業邊科研邊生產，在生產現場既有科研件，又有定型的批產件，兩者交叉進行，一般科研件生產周期要求較短，計劃也是朝令夕改，并且產品不成熟，會出現各種問題導致停產，批產件工藝成熟，在生產過程中一般不會出現問題。
雷電院是典型的科研生產型的生產模式，車間的生產流程如圖2：
圖2 機加車間生產業務流程
生產任務以訂單的形式傳遞給機加車間，沒有工藝路線的訂單在機加車間進行編制工藝路線，編好工藝路線后，外協的訂單直接發往外協廠家進行加工，車間的任務由計劃員根據生產計劃編制作業計劃，生產調度根據作業計劃進行生產，加工完成、檢驗合格后，匯報工序的詳細情況，如完成人、完成時間、完成數量、工時分配情況等，當整個訂單完成后入庫房。
基于以上分析，總結得到雷電院的MES 系統需要實現以下幾項功能：
1. MES 是有工序級的生產計劃調度的。這是MES 的難點所在。工序級調度關系到設備、物料、質量、人員、工藝等很多方面。ERP 系統局限于總體生產計劃的編排，而沒有考慮設備的實際運行狀態和生產線的工藝約束，某些ERP或MRPII 提供的車間級的生產計劃無法細化到每一個加工中心。如何合理的安排生產使得生產效率最高，如何對生產過程中的情況進行干預、處理，這就要求軟件系統必須能夠靈活的設置，提供車間作業計劃重排調整功能。
2. 對零件的加工全過程進行全方位的跟蹤記錄。MES 要擁有一個可靠的數據采集手段，數據采集是制造執行系統的基礎，通過數據采集可以收集產品生產數據、設備狀態數據、了解在制品的狀態。通過這些信息的分析和處理對現場的事件及時做出反應。
3. 異常情況的處理。在生產過程中，尤其是科研生產型的企業，由于產品不是很成熟，所以可能會出現各種各樣的情況，比如：工藝路線的頻繁更改；計劃不停變更，頻繁插單；現場靈活的變動，如撤銷派工，或者調整設備；零件的分批與合批；帶料；補廢等等。這些情況的處理關系到MES 能否正常運行下去。
4. 報表的歸納總結。報表是企業管理的基本措施和途徑，是企業的基本業務要求。報表可以幫助企業訪問、格式化數據，并把數據以可靠安全的方式呈現給使用者。深入洞察企業的運營狀況，是企業發展的強大驅動力。
5. 操作簡單易用。MES 是在車間使用，由于車間人員對計算機的操作一般都不是太熟練，而且會有一些老師傅，所以軟件的簡單易用就十分重要，尤其是操作者的使用界面，要盡量簡單，操作盡可能的少，而且最好是通過點擊按鈕或者下拉框進行操作，響應輸入者正確與否的信息，彈性配合現場作業的變異，能方便的將生產實際狀況及時、正確、完整的輸入系統。
2.2 MES 系統總體方案
雷電院MES 系統是以Visual Studio 2005 為開發環境，使用SQL Server 2005 數據庫，采用B/S（Browser/Server）結構，基于.NET 開發的應該系統。
根據上面的需求，我們在系統中分別設計了以下模塊：計劃排產管理、數據采集管理、異常情況管理、報表管理、用戶及權限管理。
計劃排產管理。因為雷電院屬于科研生產型的企業，屬于單件小批量生產模式，且訂單變更頻繁，所以制定生產計劃一直都是一個難點，針對雷電院的這一特點，系統實行對訂單進行先后排序，每月初跟生產管理部門討論該月要求完成的主要訂單，并進行先后排序，在系統中進行標記。然后各工種調度根據訂單的排序來制定自己工種的任務排序，班組長根據工種調度的排序進行生產，使生產出來的每個零件都是迫切需要的。
數據采集管理。系統以客戶端的形式采集數據，各個角色通過自己的客戶端及時將自己的進度信息反饋給系統，實現了對訂單從工藝編制、工時定額、備料、工序間流轉到入庫進行全生命周期的數據采集。使系統的每個使用者都可以準確的掌握訂單當前的狀態和物理位置，從而解決了整個車間尋找零件的情況。
異常情況管理。針對科研生產型單位出現的各種各樣的情況，我們與領導、調度和操作者一起討論處理流程，形成一個單獨的功能模塊，最終解決異常情況的解決方案。
報表管理。該系統目前擁有報表20 多個，涉及工時的統計、計劃的制定與執行情況、各類人員的任務完成情況等，并且根據生產管理的變化還在不停的開發中，實現從各個角度對生產情況進行剖析，更好的服務于生產管理。
安全管理。系統給每個使用者根據自己的業務需要分配了不同的權限，從而保證數據的安全。
3 結束語
通過MES 的實施，實現了車間作業的透明化，得到了車間真實的生產數據，提升了車間現場的實時狀況的收集和分析能力，使車間的管理用數據說話，更加科學和有說服力。在實施的過程中，也積累了一點經驗與大家分享：
1. 上級的領導和決心。這是任何計算機系統成功推行最為重要的一點，尤其是MES 涉及的組織層面較為廣泛，上級除了要有做的決心，更要給予更加實際的關注，讓有關人員感受到其對MES 的重視，上行下效才能保證取得成功。
2. 完善的教育培訓。MES 的實施會碰到很多問題，比如沒有正確的觀念、信心不夠、現場人員的排斥心理等都需要經過良好的溝通，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，力爭取得立竿見影的效果，因為使用成功是最好的教育推廣方式。
4. 簡化現場資料輸入步驟。在系統設計上，需要盡量簡化現場資料輸入的步驟，不能立即響應輸入者正確與否的信息，彈性配合現場的變異，能方便的將生產的實際情況及時、正確、完整的輸入系統。
5. 系統的穩定性和容錯性。當MES 正式使用后，使用者對系統的依存度很高，對系統的穩定性和容錯性也就要求很高。
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