一、項目背景
東風汽車股份有限公司(以下簡稱DFAC)汽車分公司是“東風汽車”生產東風系列輕型商用車的主要分公司，于1993年10月奠基，公司占地面積24萬平方米，工業(yè)建筑面積12.2萬多平方米，擁有完整的沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大生產工藝陣地，年生產能力達到15萬輛。
DFAC目前主要有DFA_BOM系統(tǒng)、SAP系統(tǒng)、SCF(供應商協(xié)同平臺)、ES1整車跟蹤系統(tǒng)、底層自動化控制系統(tǒng)以及售后服務系統(tǒng)等，各系統(tǒng)單獨運行，未實現(xiàn)系統(tǒng)集成，且系統(tǒng)信息不共享，形成了“信息孤島”，ERP系統(tǒng)和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)之間出現(xiàn)了管理信息方面的“斷層”，導致上層計劃缺乏有效的實時信息支持，下層的控制缺乏優(yōu)化調度與協(xié)調。而處于計劃層和車間層操作控制系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，已經(jīng)成為企業(yè)信息化的重要組成部分，主要負責生產管理和調度執(zhí)行，使工廠制造環(huán)節(jié)透明化。
為配合公司市場營銷、生產制造、研發(fā)、供應鏈管理等方面工作的順利開展，打破各系統(tǒng)間“信息孤島”，打通計劃層至執(zhí)行層的信息流，公司于2011年實施了制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。
1. MES簡介
MES概念是美國管理界20世紀90年代提出的。美國先進制造研究機構(AMR)通過對大量企業(yè)的調查，于1992年提出了三層企業(yè)集成模型，如圖1所示。
圖1 企業(yè)集成模型
(1)計劃層:決策層使用的管理工具，主要應用系統(tǒng)是ERP, CRM, SCM等。
(2)執(zhí)行層:企業(yè)中層使用的工具MES，在計劃管理層與底層控制之間架起了一座橋梁。
(3)控制層:一線操作人員使用的，以SCADA, HMI為代表的生產過程監(jiān)控軟件。
2.業(yè)務現(xiàn)狀
通過業(yè)務需求調研，存在以下問題:
(1)生產監(jiān)控手段滯后
·生產計劃調整周期未鎖定，影響物料調達，同時物料調達不暢反影響生產組織，導致頻繁調序，形成惡性循環(huán);
·訂單狀態(tài)無法同步跟蹤;
·生產現(xiàn)場生產計劃及實績未實現(xiàn)目視化管理;
·生產部對現(xiàn)場信息無法做到實時監(jiān)控;
·生產設備運行狀態(tài)不能實時監(jiān)控，不能及時發(fā)現(xiàn)設備故障;
·報表編制及指標計算靠人工進行。
(2)物流管理體系待完善
·包裝不規(guī)范，且物料上線存在二次轉包裝，物流效率低，物流容器管理需進一步規(guī)范;
·中轉庫庫存信息不共享，協(xié)配庫及線邊庫無法取到實時庫存，滯后錄入，信息流與物流不同步，物料預拉料信息不準確、報警信息滯后;
·與供應商缺乏有效的溝通和信息同步，SAP系統(tǒng)中生成拉料單、看板卡信息不全，部分靠人工根據(jù)經(jīng)驗設置，不能準確、有效發(fā)布拉動信息指導物料分時段到貨，并直達生產線邊;
·無精確的備發(fā)料指示，物流人員參考SAP系統(tǒng)中在線拉料單進行備送貨，工作效率低，且易造成零件線積壓或配送不及時。
(3)質量管理靠手工。
·重保零件管理無系統(tǒng)支撐，手工記錄無法滿足重保件的召回管理需求;
·制造過程中缺陷及質量反饋信息通過隨車卡進行信息收集及反饋，再發(fā)防止項目、DPU統(tǒng)計、終檢售時信息及VES評價通過紙質單據(jù)流轉;
·協(xié)配庫外檢目前人為控制抽檢，無系統(tǒng)規(guī)則進行約束，無法從源頭對零部件質量進行準確管控。
二、項目目標
DFAC汽車分公司制造執(zhí)行系統(tǒng)項目一期包含生產管理模塊、物流管理模塊及質量管理模塊。系統(tǒng)建設的目標為:建立一套能夠輔助汽車分公司的生產，符合企業(yè)精益制造(LP)和準時化(JIT)生產等先進管理思想，適合DFAC生產領域運作的全面的、集成的、先進的和穩(wěn)定的生產控制系統(tǒng)，以適應公司產量快速增長和車型平臺增加的需求，并能同其他業(yè)務和系統(tǒng)整合(如SAP系統(tǒng)、DFA_SCF系統(tǒng)、DFA_BOM系統(tǒng)等),見圖2。
圖2 MES功能模型及與其他系統(tǒng)的關系
三、系統(tǒng)功能
企業(yè)最為關心的三個問題是:生產什么?生產多少?如何生產?MES就是計劃與生產之間承上啟下的“信息樞紐”，通過控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內的所有工廠資源來解決生產制造的問題，以提高制造競爭力，提供一種集成在統(tǒng)一平臺上系統(tǒng)的制造執(zhí)行功能，如質量控制、文檔管理、生產調度等，從而實現(xiàn)企業(yè)實時的生產制造執(zhí)行管理，如圖3。
圖3 MES系統(tǒng)功能及與其他系統(tǒng)的關系
DFAC_MES系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能包括:
1.信息系統(tǒng)與業(yè)務管理集成
建立一套滿足DFAC管理要求的集成化信息管理平臺，全面實現(xiàn)業(yè)務管理集成，依托MES系統(tǒng)實施，實現(xiàn)DFA-BOM,DFA-SCF及SAP各系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)共享。打通設計、采購、生產與質量間的“部門墻”，建立以業(yè)務流程為驅動的管理方式，實現(xiàn)部門間業(yè)務無縫銜接。
2.物流過程流程化、標準化、指標化
DFAC有TPL倉庫及主機廠倉庫，業(yè)務流程比較多，并且沒有固定的標準，通過實施MES系統(tǒng)，可以重新整理整個業(yè)務流程，化繁為簡，全部標準化，并建立規(guī)范化的運輸、倉儲、配送、容器網(wǎng)絡物流體系。持續(xù)改進的物流KPI指標(物流路徑、倉位占用率、庫存周轉率等)，逐步將原材料物流水平提高，既滿足柔性生產的需要，還能夠降低庫存，提高庫存周轉率，減少庫存資金占用。
3.精益制造(LP)與準時化生產(JIT)
與DFA-SCF系統(tǒng)生產計劃協(xié)同，接收各車間生產計劃，可根據(jù)實際生產情況，實現(xiàn)對計劃的微調，從而形成各車間最終作業(yè)計劃，指導生產，計劃的調整能快速得到物流與制造過程響應，保證生產正常運行。設備運行狀態(tài)實時監(jiān)控，設備故障快速響應，減少由于設備故障原因而停線;制造過程監(jiān)控，根據(jù)實際生產進度，拉動物料需求，車間配料準時化，實現(xiàn)生產準時化。持續(xù)改進的生產KPI指標(計劃調整率、計劃完成率、設備故障率等)，提升制造過程管理水平。
4.質量檢驗與零部件入庫及制造過程銜接，提升產品質量
覆蓋了企業(yè)內的外購零部件檢驗過程及各車間生產制造過程檢驗，形成整車完整的質量檔案，實現(xiàn)整車質量追溯，為公司整車召回政策實施提供信息化支撐。管理過程由經(jīng)驗管理、紙張管理向全面信息化管理轉變，建立DFAC質量信息庫，涵蓋產品質量整個生命周期。管理問題由傳統(tǒng)的部門管理向全員集體全過程的共同參與轉變，實現(xiàn)質量管理工作的協(xié)作與信息共享。企業(yè)質量檢驗的管理，由傳統(tǒng)記錄檢驗結果向控制質量過程轉變。
5.供應商業(yè)務協(xié)同，實現(xiàn)企業(yè)與供應商雙贏
根據(jù)日計劃或生產情況，向供應商發(fā)布物料需求信息，供應商可提前備料送料，及時交貨。實現(xiàn)物料容器的生產周期管理，并將相關信息發(fā)布給供應商，使之能方便查詢物料容器使用情況。
6.單據(jù)條碼化，庫存信息實時化，物流與信息流同步
利用無線網(wǎng)絡、自動識別技術，可以將庫存實時化，讓原材料能夠準確定位，讓用戶實時掌握實際庫存，對生產、采購等行為做出有利的指導。
四、系統(tǒng)特性
1.應用軟件采用分層的模塊化結構設計且符合SOA的架構理念，具有靈活性、可操作性、可移植性和可擴展性。
2.MES系統(tǒng)平臺架構滿足DFAC集團化管理模式，即在同一應用服務器數(shù)據(jù)庫下同一公司，滿足不同工廠的生產管理模式。
3.MES系統(tǒng)平臺具有很強的健壯性、實用性及安全性。
4.MFS系統(tǒng)平臺具有良好的開放性，與SAP系統(tǒng)、DFA_BOM(產品數(shù)據(jù)管理)系統(tǒng)、DFA_SCF(供應商協(xié)同管理)平臺等，通過接口或ESB方式進行數(shù)據(jù)交互。(具體如圖4所示)
圖4 DFAC企業(yè)服務總線
5.易操作。采用簡潔、直觀、友好的圖形化中文界面，支持鼠標操作;對于業(yè)務處理界面.操作人員能夠完全利用鍵盤操作;對于常用環(huán)節(jié)，系統(tǒng)設置快捷鍵以方便功能間的切換;操作及選擇鍵(熱鍵、菜單選擇等)的功能定義在全系統(tǒng)保持一致，并具備相應容錯手段，允許操作人員有限范圍的誤操作;用戶接口及界面設計充分考慮人體結構特征及視覺特征進行優(yōu)化設計，操作符合日常工作流程需要，易學習、易操作，系統(tǒng)提示和幫助信息準確。
6.系統(tǒng)提供了靈活的權限控制，并充分考慮密碼控制等安全策略。
7.靈活的客戶端形式，客戶端操作系統(tǒng):WindowsXP, Linux/WinCe(手持終端);服務器端支持Windows,Unix,Linux;
8.系統(tǒng)備份、業(yè)務數(shù)據(jù)備份、冗余設計、災難恢復等采用目前領先的安全策略，保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全。
9.方便的查詢歷史數(shù)據(jù)的備份、歷史數(shù)據(jù)和生產數(shù)據(jù)。
五、系統(tǒng)架構
1.MES系統(tǒng)軟件架構(如圖5所示)
圖5 MES系統(tǒng)軟件架構
2. MES系統(tǒng)物理架構(如圖6所示)
圖6 MES系統(tǒng)物理架構
六、結論
MES作為聯(lián)接頂層計劃管理系統(tǒng)與底層控制系統(tǒng)的紐帶，是制造企業(yè)實施信息化不可或缺的管理工具。MES與其他信息系統(tǒng)的協(xié)同工作，構成了制造企業(yè)全面的信息化應用平臺，實現(xiàn)了真正的企業(yè)信息互通、數(shù)據(jù)共享和運作自動化。DFAC通過MES系統(tǒng)的實施使生產現(xiàn)場的信息收集、傳遞、處理和反饋做到準確、及時、高效，實現(xiàn)了生產過程的有序運作和資源優(yōu)化，不斷降低生產成本、提高產品質量，最終實現(xiàn)“打造透明工廠，實現(xiàn)智慧制造”的目標愿景。
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