機械加工行業(yè)MES系統解決方案（完整）

本文介紹了車(chē)間制造執行系統(MES)在機械加工行業(yè)精益化生產(chǎn)中的作用，闡述了機械加工行業(yè)實(shí)施MES項目的應用過(guò)程，包括MES的功能模塊和實(shí)施步驟。系統的應用幫助機械加工行業(yè)降低成本、改善物料流通性能、按期交貨，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。機械加工行業(yè)MES實(shí)施的過(guò)程和經(jīng)驗具有一定的借鑒意義。

概述

當前發(fā)達國家大力推行精益制造、智能制造、柔性制造、敏捷制造、制造全球化等先進(jìn)制造理念，并制定了21世紀制造業(yè)發(fā)展戰略，國外工程技術(shù)信息化應用結果表明，其信息化應用程度深淺是現代企業(yè)競爭取勝的關(guān)鍵。實(shí)施車(chē)間制造執行系統(Manufacturing Execution System，簡(jiǎn)稱(chēng)MES)可以支持MRP／ERP系統向制造過(guò)程延伸、實(shí)現企業(yè)計劃管理與控制系統集成已提上企業(yè)信息化建設的日程。

MES是位于上層計劃管理系統與底層工業(yè)控制之間的、面向車(chē)間層的管理信息系統。MES的目的是把上層的ERP計劃和車(chē)間生產(chǎn)現場(chǎng)設備控制連接起來(lái)，解決上層生產(chǎn)計劃管理與底層生產(chǎn)過(guò)程脫節的矛盾，提高企業(yè)對生產(chǎn)信息的快速反應能力。

機械加工行業(yè)面臨的問(wèn)題

1、機械加工行業(yè)產(chǎn)品制造的特點(diǎn)

(1)產(chǎn)品零部件數量多，部件幾十種，零件甚至有上千種。

(2)生產(chǎn)工藝和過(guò)程復雜，技術(shù)難度大，質(zhì)量要求苛刻。

(3)生產(chǎn)模式為單件、小批量和中批量共存且種類(lèi)繁多。

(4)生產(chǎn)柔性高，按訂單生產(chǎn)。

2、機械加工行業(yè)生產(chǎn)車(chē)間管理需求

車(chē)間生產(chǎn)制造模式還是采用傳統的管理方式，車(chē)間的管理制度也存在很多執行不規范的地方，生產(chǎn)現場(chǎng)也沒(méi)有一個(gè)完整的信息反饋過(guò)程。主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

(1)車(chē)間管理人員無(wú)法準確掌握在制品的數量和存貯位置。

(2)車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程和管理狀態(tài)不明晰，工藝路線(xiàn)和設備使用非常靈活，計劃頻繁變更，計劃的預見(jiàn)性差。

(3)生產(chǎn)管理自動(dòng)化水平較低，人工進(jìn)行設計更改和工藝更改，反應遲緩，產(chǎn)品過(guò)程質(zhì)量缺乏有效監控，產(chǎn)品不良率很高。

(4)車(chē)間的信息傳遞與反饋仍以人工為主，傳遞慢，反饋不及時(shí)，信息量損失大，而且易出差錯。

(5)車(chē)間領(lǐng)導習慣于傳統的人工管理模式，對現代信息技術(shù)的發(fā)展和應用不熟悉。車(chē)間生產(chǎn)管理急需提高生產(chǎn)技術(shù)、精確度標準和質(zhì)量監控以提高整體產(chǎn)品的質(zhì)量、效率和降低成本，縮短制造周期。

機加工功能模塊設計

根據對機械加工行業(yè)的產(chǎn)品制造模式和需求的調查開(kāi)發(fā)出了符合機械加工行業(yè)自身情況的MES系統，MES系統具備了車(chē)間計劃編制、作業(yè)調度、制造資源、檢驗信息、工藝信息、生產(chǎn)信息的集成管理等功能。主要包括8個(gè)模塊，MES系統運行示意圖。如圖所示。

圖：機械加工行業(yè)MES系統運行示意圖

MES系統運行圖說(shuō)明：

(1)數據集成接口同步PDM的工藝信息和ERP下達的生產(chǎn)計劃信息，作為MES系統運行的業(yè)務(wù)數據基礎。ERP與MES成功運用的關(guān)鍵在于數據的實(shí)時(shí)共享并保持一致性。

(2)生產(chǎn)數據管理是從產(chǎn)品、組件到零件，定義物料編碼、物料名稱(chēng)、物料BOM結構等數據，定義物料的特有屬性，如承制單位等，定義生產(chǎn)最關(guān)心的批次號，便于質(zhì)量追溯，全面維護生產(chǎn)的基礎數據。

(3)在生產(chǎn)計劃排程模塊中，計劃員通過(guò)集成接口從ERP系統獲取廠(chǎng)制造部向車(chē)間下達的總的月完成任務(wù)，并結合車(chē)間實(shí)際在制品生產(chǎn)情況，編制出月生產(chǎn)計劃。在系統中，采用灰藍綠等顏色標志，很容易查看每個(gè)訂單和工序的狀態(tài)，包括是否編制零部件計劃、工序計劃、已派工和是否檢驗等，所有信息一目了然。當有臨時(shí)插單或生產(chǎn)異常發(fā)生時(shí)(如設備故障、物料到貨不及時(shí)等)，系統允許計劃員調整作業(yè)計劃，對于生產(chǎn)作業(yè)計劃中出現的緊急插單進(jìn)行隨時(shí)調整，包括進(jìn)行零件分批、生產(chǎn)訂單拆分、外協(xié)加工等調整。

(4)當零部件計劃完成后，調度員接收計劃訂單，編制工序作業(yè)計劃，合理安排和分配任務(wù)，平衡車(chē)間生產(chǎn)能力，根據工序計劃進(jìn)行作業(yè)派工，并自動(dòng)生成包括產(chǎn)品名稱(chēng)，工作中心、批次、工序、加工數量、要求時(shí)間等各種信息的派工單。派工單是MES的核心單據，作為計劃執行、跟蹤和反饋的介質(zhì)，可將產(chǎn)品整個(gè)制造過(guò)程中全部業(yè)務(wù)數據集于一體。

(5)班組長(cháng)或調度員在工段管理模塊中接收生產(chǎn)計劃并對工人進(jìn)行任務(wù)派工，工人掃描派工卡，推送NC程序和工藝文件到現場(chǎng)設備端。在生產(chǎn)現場(chǎng)，工人通過(guò)現場(chǎng)終端登錄MES系統進(jìn)行任務(wù)接收、瀏覽、生產(chǎn)數據查詢(xún)以及相關(guān)信息的反饋。

(6)質(zhì)檢管理模塊可以通過(guò)現場(chǎng)終端錄入和管理首檢、工序間檢驗和機加成品檢驗等結果。操作者提交檢驗后，檢驗員可以自動(dòng)收到任務(wù)信息。

(7)庫存管理模塊是對現場(chǎng)領(lǐng)料、半成品、成品入庫進(jìn)行管理。建立統一的車(chē)間庫存管理平臺，將車(chē)間半成品庫存和成品庫存數字化、可視化。

(8)信息看板模塊顯示生產(chǎn)過(guò)程中的物料、設備、檢驗、人員和任務(wù)執行信息，實(shí)時(shí)反映生產(chǎn)實(shí)際情況。信息看板會(huì )發(fā)布生產(chǎn)變更通知、生產(chǎn)異常情況、重要信息發(fā)布、企業(yè)內部信息交流等信息。

機械加工行業(yè)數字化車(chē)間MES系統的實(shí)施步驟

搭建好的MES系統要應用到車(chē)間制造中，應對MES的推進(jìn)過(guò)程做總體的規劃。通過(guò)數字化車(chē)間的建設，解決企業(yè)車(chē)間管理信息技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的融合問(wèn)題，機械加工行業(yè)根據“總體規劃、分步實(shí)施、以點(diǎn)帶面、整體推進(jìn)”的原則，首先在某個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行試點(diǎn)，然后在全廠(chǎng)全面推廣應用。

1、確定需求與調研

在數字化車(chē)間實(shí)施之前，確定機械加工行業(yè)的生產(chǎn)信息化的具體需求是首要的任務(wù)，MES的實(shí)施涉及到企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節，部門(mén)與人員之間的協(xié)調非常重要，成立的項目小組對機加和裝配車(chē)間進(jìn)行了生產(chǎn)組織過(guò)程差異分析和生產(chǎn)過(guò)程調研。

2、制定機加工MES系統實(shí)施方案

企業(yè)的情況各有不同，項目組配合中標軟件公司做好MES的業(yè)務(wù)需求調研，與中標公司一起制定出了機械加工行業(yè)MES系統實(shí)施方案。

3、網(wǎng)絡(luò )敷設和硬件部署

數字化車(chē)間的網(wǎng)絡(luò )建設是串聯(lián)各項業(yè)務(wù)，使之互相協(xié)作的保障，部署了包括觸摸一體機、新增數控機床、對刀儀、坐標儀、機床推送一體機等設備所需聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )。

4、基礎數據準備

基礎數據的規范性和準確性是保證項目成功實(shí)施的關(guān)鍵。聯(lián)系車(chē)間、工藝處相應管理人整理、核查、錄入部門(mén)人員基本資料、設備、工藝路線(xiàn)、定額等信息，并進(jìn)行了相應角色的權限劃分，以及系統上線(xiàn)前的動(dòng)員培訓和使用培訓。

5、功能測試及試運行

MES系統開(kāi)發(fā)基本完成后，項目組對系統中的計劃排產(chǎn)、分廠(chǎng)調度、計劃編輯修改、追加零件計劃、待派工任務(wù)、反饋結果等過(guò)程管理、生產(chǎn)追蹤等功能 進(jìn)行了測試，并在車(chē)間進(jìn)行了試運行。

6、系統集成

MES需要和ERP、PDM／CAPP系統進(jìn)行集成，更需要和底層設備之間進(jìn)行集成，MES系統集成的ERP系統下發(fā)的生產(chǎn)制造計劃和反饋執行的結果，以及集成接收的PDM／CAPP的工藝文件和作業(yè)指導文檔，通過(guò)車(chē)間DNC網(wǎng)絡(luò )平臺能夠及時(shí)、準確地被推送到加工現場(chǎng)。

7、培訓和應用推廣

培訓參與項目的各單位人員MES的配置和操作流程，全面落實(shí)系統的使用。召開(kāi)車(chē)間制造執行系統上線(xiàn)運行大會(huì )，共同推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程管理信息化建設，為公司全面推廣MES起到示范作用。

機械加工行業(yè)MES解決方案

1、MES實(shí)施的主要經(jīng)驗

機械加工行業(yè)車(chē)間制造執行系統(MES)項目的成功實(shí)施，是關(guān)鍵用戶(hù)配合和團隊共同努力的結果?？梢钥偨Y為以下幾點(diǎn)經(jīng)驗：

(1)系統選型與功能取舍

量體裁衣，根據企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)，選擇最適合的廠(chǎng)商，選擇實(shí)力強、軟件技術(shù)水平高可集成性好，可定制開(kāi)發(fā)的廠(chǎng)商；考慮與現有系統的配套性，與車(chē)間設備控制的兼容性。

(2)業(yè)務(wù)部門(mén)參與度

系統的最終使用者是工藝部門(mén)和生產(chǎn)車(chē)間，因此在設計流程和二次開(kāi)發(fā)時(shí)一定要和使用系統的部門(mén)進(jìn)行充分的溝通，真正掌握企業(yè)現狀，才能進(jìn)一步改善、定制出合理的系統，如果系統實(shí)施只是簡(jiǎn)單地錄入數據或者根據用戶(hù)的使用情況進(jìn)行簡(jiǎn)單電子化定制，那么就失去的項目實(shí)施的真正意義。

(3)科學(xué)的引導和推廣

MES上線(xiàn)后，對現有流程會(huì )有較大的改變。改變后的流程是否具有可操作性，能否為廣大的生產(chǎn)管理和操作人員所認可和接受，需要科學(xué)的引導和推廣。很多企業(yè)在推廣信息化系統時(shí)會(huì )走兩個(gè)極端：一個(gè)是“太硬”，企業(yè)管理層高舉考核、懲罰的大斧，結果使得用戶(hù)雖然在用，心里卻不斷地抗拒，難免會(huì )出現一些問(wèn)題；一個(gè)是“太軟”，車(chē)間管理人員和生產(chǎn)人員很忙，交貨進(jìn)度催緊，于是放松考核，最終MES系統的使用只能浮于表面。因此，系統推廣應以激勵為主，考核為輔。

2、項目建設的建議

針對不同企業(yè)的特點(diǎn)，在實(shí)施MES車(chē)間信息系統時(shí)應該有所側重，關(guān)注車(chē)間的實(shí)際需求。一定要選擇適合各廠(chǎng)的，生搬硬套別人的所謂先進(jìn)管理技術(shù)和經(jīng)驗往往達不到自己想要的結果。一個(gè)企業(yè)生產(chǎn)管理方式的變化不是一朝一夕就可以完成的，應該遵循循序漸進(jìn)的原則朝正確的方向前進(jìn)。任何信息化系統充其量只是一個(gè)工具，企業(yè)必須在提升管理手段的前提下，利用好信息化系統。

MES的實(shí)施會(huì )對原有的傳統工作流程、工作習慣和工作思路產(chǎn)生沖擊，需要進(jìn)行適當轉換。隨著(zhù)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的日益復雜與規模的大型化，要求計算機系統不僅要完成直接面向過(guò)程的控制和優(yōu)化，而且要在獲取生產(chǎn)全部過(guò)程信息基礎上進(jìn)行指揮調度和綜合管理，MES的實(shí)施就是經(jīng)歷如何利用計算機系統平臺開(kāi)展業(yè)務(wù)，提高企業(yè)的管理水平的過(guò)程。

企業(yè)充分了解自己管理上存在的問(wèn)題，實(shí)施了MES后能很快看到問(wèn)題解決后帶來(lái)的效益，而MES的某些功能對企業(yè)來(lái)說(shuō)近期不必要或是管理達不到適用這個(gè)功能的水平，實(shí)施后可能會(huì )對現有生產(chǎn)方式造成一些沖擊。對于這些不太符合企業(yè)當前需求的功能模塊，短期看不到很好的益處，但如果有些企業(yè)希望根據MES提供的專(zhuān)業(yè)的想法和管理觀(guān)點(diǎn)來(lái)改變自身的生產(chǎn)流程，獲得長(cháng)遠的效益，可以對這些功能模塊逐步滲透。

機加工MES系統實(shí)施效果

通過(guò)機加工MES系統相關(guān)項目的實(shí)施，數字化地整合了機械加工行業(yè)機加、裝配等整體生產(chǎn)線(xiàn)的信息以及車(chē)間現場(chǎng)的第一手數據。強化和規范了流程控制，大大提高了工作效率，建立了風(fēng)險評估與預警機制，可做到協(xié)同有序、調度有效，實(shí)現了統計精準化，也是公正和科學(xué)的考核體系與實(shí)施手段。

MES技術(shù)應用實(shí)施是建立低成本、高效率的現代化生產(chǎn)線(xiàn)的必然要求，同時(shí)實(shí)現企業(yè)信息化是一個(gè)長(cháng)期的過(guò)程，不可能一蹴而就。在實(shí)踐過(guò)程中，各種系統之間會(huì )越來(lái)越契合、合理、及時(shí)、有效地協(xié)助企業(yè)提高管理水平。

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