機械加工行(xing)業MES系(xi)統解決方(fang)案（完整）

本文介紹(shao)了車間制造執行系統(MES)在機械加工(gong)行(xing)(xing)業(ye)精益化生產中的(de)(de)作(zuo)用，闡述了機械加工(gong)行(xing)(xing)業(ye)實(shi)(shi)施MES項(xiang)目的(de)(de)應用過(guo)(guo)程(cheng)，包(bao)括MES的(de)(de)功能模塊(kuai)和實(shi)(shi)施步驟。系統的(de)(de)應用幫(bang)助(zhu)機械加工(gong)行(xing)(xing)業(ye)降低成本、改善物料流(liu)通性能、按期交貨，提(ti)高了產品(pin)質量和服務質量。機械加工(gong)行(xing)(xing)業(ye)MES實(shi)(shi)施的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)和經驗(yan)具有一定的(de)(de)借(jie)鑒(jian)意(yi)義。

概述

當(dang)前(qian)發(fa)達國家大力推(tui)行精益制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)、智能(neng)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)、柔性(xing)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)、敏捷制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)、制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)全球化(hua)等先進(jin)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)理(li)念(nian)，并制(zhi)(zhi)(zhi)定了21世紀制造(zao)業發展戰(zhan)略，國外(wai)工程技術(shu)信(xin)息化應(ying)用結(jie)果表明，其信(xin)息化應(ying)用程度(du)深淺(qian)是現代(dai)企(qi)業競爭取(qu)勝的關(guan)鍵。實(shi)施車間(jian)制造(zao)執行系(xi)統(tong)(Manufacturing Execution System，簡稱(cheng)MES)可以支持(chi)MRP／ERP系(xi)統(tong)向制造(zao)過程延(yan)伸、實(shi)現企(qi)業計劃管理與控制系(xi)統(tong)集成已提上企(qi)業信(xin)息化建設(she)的日程。

MES是位于上層計劃(hua)管(guan)理(li)系統(tong)與(yu)底(di)層工(gong)業控制(zhi)之間(jian)的(de)、面(mian)向車(che)間(jian)層的(de)管(guan)理(li)信息系統(tong)。MES的(de)目的(de)是把(ba)上層的(de)ERP計劃(hua)和車(che)間(jian)生產(chan)現(xian)場設備(bei)控制(zhi)連接起來，解決上層生產(chan)計劃(hua)管(guan)理(li)與(yu)底(di)層生產(chan)過程脫節的(de)矛盾(dun)，提高企業對生產(chan)信息的(de)快(kuai)速反應能力。

機械加工行業(ye)面臨的問題(ti)

1、機械加工行業產品制造的特(te)點

(1)產品零(ling)部(bu)件(jian)數量多，部(bu)件(jian)幾(ji)十種(zhong)，零(ling)件(jian)甚至有上千種(zhong)。

(2)生產工藝和(he)過程復雜，技術難度大，質(zhi)量要求苛刻。

(3)生產模式為(wei)單件(jian)、小批量和中批量共存且種(zhong)類繁多(duo)。

(4)生(sheng)產(chan)柔性(xing)高，按訂單生(sheng)產(chan)。

2、機械加工行業生產車(che)間管理需求(qiu)

車(che)間(jian)生(sheng)產制(zhi)造(zao)模式(shi)還是(shi)采(cai)用傳統的管(guan)理方式(shi)，車(che)間(jian)的管(guan)理制(zhi)度也存在很多執行不規范(fan)的地方，生(sheng)產現場(chang)也沒有一(yi)個完整的信息反(fan)饋過程。主要存在以(yi)下幾(ji)個方面的問題(ti)：

(1)車間管(guan)理人員無法準確掌握在制品的數量和存貯位置。

(2)車間生(sheng)產過程和(he)管(guan)理(li)狀態不(bu)明晰，工(gong)藝路線和(he)設備(bei)使(shi)用非常(chang)靈活(huo)，計劃(hua)頻繁(fan)變更，計劃(hua)的預見性差。

(3)生產管(guan)理自動化水平較低(di)，人(ren)工進行設計更改和工藝更改，反應遲緩，產品過程(cheng)質量缺乏有(you)效監(jian)控，產品不良(liang)率(lv)很高。

(4)車間的信(xin)息傳遞與反(fan)饋仍(reng)以人工為主，傳遞慢(man)，反(fan)饋不及時，信(xin)息量損(sun)失大，而且易出差錯。

(5)車間領導習慣于傳統的(de)人工管理模式，對現代信息(xi)技術的(de)發展和(he)(he)應(ying)用不熟悉。車間生(sheng)產(chan)管理急需提高(gao)生(sheng)產(chan)技術、精確度標準和(he)(he)質(zhi)量(liang)監控以提高(gao)整(zheng)體產(chan)品(pin)的(de)質(zhi)量(liang)、效率和(he)(he)降低(di)成本，縮短制造(zao)周(zhou)期。

機加工功能模(mo)塊(kuai)設計

根(gen)據(ju)對機械(xie)加工行(xing)業的(de)產品(pin)制造模式(shi)和需求(qiu)的(de)調查開發(fa)出了符合機械(xie)加工行(xing)業自身情(qing)況的(de)MES系統，MES系統具(ju)備了(le)車間(jian)計劃(hua)編制、作業調度、制造(zao)資源、檢驗信息、工藝信息、生產信息的集成管理等功能。主(zhu)要包括(kuo)8個模(mo)塊，MES系統運(yun)行(xing)示意圖(tu)(tu)。如圖(tu)(tu)所示。

圖：機械加工行業MES系統運行示意圖

MES系統運(yun)行圖(tu)說(shuo)明：

(1)數據集成接口同步PDM的工藝(yi)信(xin)息和ERP下達的生(sheng)產計劃信(xin)息，作為MES系統運(yun)行的業務數據基礎(chu)。ERP與MES成功運(yun)用(yong)的關鍵(jian)在于數據的實時共享并保持一(yi)致性。

(2)生產數據管理(li)是從產品(pin)、組件到零件，定(ding)義(yi)(yi)物(wu)料(liao)編(bian)碼、物(wu)料(liao)名稱(cheng)、物(wu)料(liao)BOM結(jie)構等數據，定(ding)義(yi)(yi)物(wu)料(liao)的(de)特(te)有屬性(xing)，如承制單位(wei)等，定(ding)義(yi)(yi)生產最關心的(de)批(pi)次號，便于(yu)質(zhi)量追溯，全面(mian)維護生產的(de)基礎數據。

(3)在生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)計(ji)(ji)劃(hua)(hua)排(pai)程模塊中，計(ji)(ji)劃(hua)(hua)員通過(guo)集成(cheng)接(jie)口從ERP系統(tong)獲(huo)取廠制造(zao)部(bu)向車間下達的(de)(de)總的(de)(de)月完成(cheng)任(ren)務，并結合(he)車間實際(ji)在制品生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)情況，編(bian)制出(chu)月生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)計(ji)(ji)劃(hua)(hua)。在系統(tong)中，采用(yong)灰藍綠等(deng)顏色標志，很容易查看每個(ge)訂(ding)單和(he)工序的(de)(de)狀態，包括(kuo)是(shi)否編(bian)制零部(bu)件(jian)(jian)計(ji)(ji)劃(hua)(hua)、工序計(ji)(ji)劃(hua)(hua)、已(yi)派工和(he)是(shi)否檢驗等(deng)，所(suo)有(you)信息一目(mu)了然。當有(you)臨時(shi)插單或(huo)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)異常發生(sheng)(sheng)時(shi)(如(ru)設(she)備故障(zhang)、物料到貨不及時(shi)等(deng))，系統(tong)允許計(ji)(ji)劃(hua)(hua)員調(diao)整作業(ye)計(ji)(ji)劃(hua)(hua)，對于生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)作業(ye)計(ji)(ji)劃(hua)(hua)中出(chu)現的(de)(de)緊急插單進(jin)行隨時(shi)調(diao)整，包括(kuo)進(jin)行零件(jian)(jian)分批(pi)、生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)訂(ding)單拆分、外協(xie)加工等(deng)調(diao)整。

(4)當零部(bu)件計(ji)劃(hua)完成后，調(diao)度(du)員接收(shou)計(ji)劃(hua)訂(ding)單，編制(zhi)工(gong)(gong)序(xu)(xu)作業(ye)計(ji)劃(hua)，合(he)理安排和分(fen)配任務(wu)，平衡(heng)車間生產能力，根據(ju)工(gong)(gong)序(xu)(xu)計(ji)劃(hua)進行(xing)(xing)作業(ye)派工(gong)(gong)，并自(zi)動生成包括(kuo)產品(pin)名稱，工(gong)(gong)作中(zhong)心、批次、工(gong)(gong)序(xu)(xu)、加工(gong)(gong)數量、要求時間等各種信(xin)息的派工(gong)(gong)單。派工(gong)(gong)單是MES的核心單據(ju)，作為計(ji)劃(hua)執(zhi)行(xing)(xing)、跟蹤和反饋(kui)的介質，可將產品(pin)整個(ge)制(zhi)造過程中(zhong)全(quan)部(bu)業(ye)務(wu)數據(ju)集于一體。

(5)班組長或調(diao)度員在(zai)工(gong)(gong)(gong)段管理模塊中接(jie)收生產(chan)計劃并對工(gong)(gong)(gong)人進(jin)行任(ren)務派工(gong)(gong)(gong)，工(gong)(gong)(gong)人掃(sao)描派工(gong)(gong)(gong)卡(ka)，推送NC程序和工(gong)(gong)(gong)藝(yi)文件(jian)到(dao)現(xian)場(chang)設備端(duan)。在(zai)生產(chan)現(xian)場(chang)，工(gong)(gong)(gong)人通過現(xian)場(chang)終端(duan)登(deng)錄MES系統進(jin)行任(ren)務接(jie)收、瀏覽、生產(chan)數(shu)據查詢以(yi)及相關信息的反饋。

(6)質檢(jian)(jian)管(guan)(guan)理模塊(kuai)可以通過現場終端錄入和(he)管(guan)(guan)理首檢(jian)(jian)、工序間檢(jian)(jian)驗和(he)機加成(cheng)品檢(jian)(jian)驗等結果。操作者提(ti)交檢(jian)(jian)驗后，檢(jian)(jian)驗員可以自動(dong)收(shou)到任務(wu)信息。

(7)庫(ku)(ku)存(cun)管理(li)(li)模塊是對現(xian)場領料(liao)、半成(cheng)品、成(cheng)品入(ru)庫(ku)(ku)進行管理(li)(li)。建(jian)立統(tong)一的(de)車間(jian)庫(ku)(ku)存(cun)管理(li)(li)平臺，將(jiang)車間(jian)半成(cheng)品庫(ku)(ku)存(cun)和成(cheng)品庫(ku)(ku)存(cun)數(shu)字(zi)化、可視化。

(8)信息看板模塊(kuai)顯示生(sheng)產(chan)過程中的物料、設備、檢(jian)驗、人(ren)員和任(ren)務執行信息，實(shi)時反映生(sheng)產(chan)實(shi)際情況。信息看板會發(fa)布生(sheng)產(chan)變更通知、生(sheng)產(chan)異常情況、重要信息發(fa)布、企業內(nei)部(bu)信息交流(liu)等信息。

機(ji)械(xie)加工行業數字(zi)化車間MES系統的實施(shi)步驟

搭建好的MES系(xi)統要應用到車(che)間制造(zao)中(zhong)，應對MES的(de)推進過程做總(zong)體的(de)規(gui)劃。通(tong)過數字(zi)化車(che)間的(de)建設，解決企業(ye)車(che)間管(guan)理信息技術和工業(ye)技術的(de)融合問題，機械加工行業(ye)根(gen)據“總(zong)體規(gui)劃、分步實施、以點帶面、整體推進”的(de)原則，首先在某個產品生產線(xian)上進行試點，然后在全廠全面推廣應用。

1、確定(ding)需求與調研

在數字化車(che)間實(shi)施之前，確定(ding)機械加(jia)工行業的生產(chan)信息(xi)化的具體需(xu)求是首要的任務，MES的實(shi)施涉及(ji)到企業生產過(guo)(guo)程(cheng)的各個環(huan)節，部門與人員之間(jian)的協調(diao)非(fei)常重要，成立的項目小(xiao)組(zu)(zu)對機加和裝配(pei)車間(jian)進行了生產組(zu)(zu)織過(guo)(guo)程(cheng)差異(yi)分析和生產過(guo)(guo)程(cheng)調(diao)研(yan)。

2、制(zhi)定機(ji)加工MES系統實(shi)施方案

企業的情(qing)況各有(you)不(bu)同(tong)，項目組配(pei)合中標軟件公司做(zuo)好MES的業務需(xu)求調研，與中標公(gong)司一起制定出了機械加(jia)工行業MES系統(tong)實施方案。

3、網(wang)絡(luo)敷設和硬件部署(shu)

數字化車間的(de)網絡建設是串聯(lian)各項業務，使(shi)之互相(xiang)協作的(de)保障，部(bu)署了包(bao)括(kuo)觸摸一(yi)體機(ji)、新增數控機(ji)床、對刀儀、坐標儀、機(ji)床推送一(yi)體機(ji)等設備所需(xu)聯(lian)網的(de)網絡。

4、基(ji)礎數據(ju)準備

基礎(chu)數(shu)據的(de)規范(fan)性和(he)(he)準確性是保證項目成功實施的(de)關(guan)鍵。聯系車間(jian)、工藝(yi)處相應管理(li)人整(zheng)理(li)、核查、錄(lu)入部(bu)門人員基本資料、設備、工藝(yi)路線(xian)、定額等信息，并進行了相應角色的(de)權限劃分，以及(ji)系統上線(xian)前(qian)的(de)動員培(pei)(pei)訓和(he)(he)使用培(pei)(pei)訓。

5、功能測試及試運行

MES系統(tong)開發基本完成后，項目組(zu)對系統(tong)中的計(ji)劃(hua)(hua)排(pai)產、分廠調度、計(ji)劃(hua)(hua)編輯修改、追加零(ling)件(jian)計(ji)劃(hua)(hua)、待(dai)派工(gong)任務(wu)、反饋結果等過程管理(li)、生產追蹤等功能 進行了測(ce)試，并在車(che)間進行了試運行。

6、系統集成

MES需要(yao)和ERP、PDM／CAPP系(xi)統進行集(ji)成，更需要(yao)和底層設備(bei)之(zhi)間進行集(ji)成，MES系(xi)統集(ji)成的ERP系(xi)統下(xia)發的生產(chan)制(zhi)造計(ji)劃和反(fan)饋執行的結果，以(yi)及(ji)集(ji)成接收的PDM／CAPP的工藝文件和作業指(zhi)導文檔(dang)，通過車間DNC網(wang)絡平臺(tai)能夠(gou)及(ji)時、準確地被推送到(dao)加工現場。

7、培訓和(he)應用推廣

培訓參與項目的(de)各(ge)單位人員MES的(de)配置和操作流(liu)程(cheng)，全(quan)面(mian)落實系統(tong)的(de)使用。召開(kai)車(che)間(jian)制造執行(xing)系統(tong)上線運行(xing)大(da)會，共同推進生產過程(cheng)管理信息(xi)化(hua)建設(she)，為(wei)公(gong)司全(quan)面(mian)推廣MES起到示范(fan)作用。

機(ji)械(xie)加工行業MES解決方案

1、MES實施的主要經驗

機械(xie)加工行(xing)業(ye)車(che)間(jian)制造執行(xing)系統(MES)項(xiang)目(mu)的成(cheng)功實施，是關鍵用戶配合和團隊共同努力的結(jie)(jie)果。可(ke)以(yi)總結(jie)(jie)為以(yi)下幾點(dian)經(jing)驗：

(1)系統選(xuan)型與功(gong)能取舍(she)

量體裁衣，根據企業生產特點，選(xuan)擇最適合(he)的(de)廠(chang)商，選(xuan)擇實力(li)強、軟件技(ji)術水平高可集成性(xing)(xing)好(hao)，可定制開發的(de)廠(chang)商；考慮與現有系統的(de)配套性(xing)(xing)，與車間設備控制的(de)兼容(rong)性(xing)(xing)。

(2)業(ye)務部門參與度

系(xi)(xi)統的(de)(de)最(zui)終使(shi)用(yong)(yong)者是工藝部門和(he)生(sheng)產車間，因此在設計流程和(he)二(er)次開發時一定要和(he)使(shi)用(yong)(yong)系(xi)(xi)統的(de)(de)部門進行充分的(de)(de)溝通，真正(zheng)掌握企業現狀(zhuang)，才能(neng)進一步改善、定制(zhi)出合理的(de)(de)系(xi)(xi)統，如(ru)果系(xi)(xi)統實施只是簡單地錄入數據(ju)或者根據(ju)用(yong)(yong)戶的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)情況進行簡單電子化定制(zhi)，那么就(jiu)失去的(de)(de)項目實施的(de)(de)真正(zheng)意義。

(3)科學的引導和推廣

MES上線(xian)后，對現(xian)有(you)流程會(hui)有(you)較大的(de)改變(bian)。改變(bian)后的(de)流程是(shi)否(fou)具有(you)可操作(zuo)性，能否(fou)為廣(guang)大的(de)生產(chan)管理和操作(zuo)人員(yuan)所(suo)認可和接受，需要科(ke)學的(de)引導和推(tui)廣(guang)。很多企業(ye)在推(tui)廣(guang)信息(xi)化系統(tong)(tong)時會(hui)走兩個(ge)極端(duan)：一個(ge)是(shi)“太(tai)硬”，企業(ye)管理層(ceng)高(gao)舉考(kao)核、懲(cheng)罰(fa)的(de)大斧(fu)，結果使得用(yong)戶雖然在用(yong)，心里卻不(bu)斷地抗拒，難免會(hui)出現(xian)一些問題(ti)；一個(ge)是(shi)“太(tai)軟”，車(che)間管理人員(yuan)和生產(chan)人員(yuan)很忙，交貨進(jin)度催緊(jin)，于(yu)是(shi)放松考(kao)核，最(zui)終MES系統(tong)(tong)的(de)使用(yong)只(zhi)能浮(fu)于(yu)表面(mian)。因此，系統(tong)(tong)推(tui)廣(guang)應以激勵為主，考(kao)核為輔。

2、項目建設的建議

針(zhen)對不同企業的特點，在實施(shi)MES車間(jian)信(xin)(xin)息系(xi)統時應該有(you)所側重，關注車間(jian)的(de)(de)(de)(de)實際需(xu)求。一(yi)(yi)定要選擇(ze)適合各廠的(de)(de)(de)(de)，生(sheng)搬硬套別人的(de)(de)(de)(de)所謂先進(jin)(jin)管(guan)理(li)技術和(he)經(jing)驗往往達不到自己想要的(de)(de)(de)(de)結(jie)果。一(yi)(yi)個企業(ye)生(sheng)產管(guan)理(li)方式的(de)(de)(de)(de)變化(hua)不是(shi)一(yi)(yi)朝一(yi)(yi)夕就可以完成的(de)(de)(de)(de)，應該遵循循序漸進(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)原則朝正(zheng)確的(de)(de)(de)(de)方向前進(jin)(jin)。任何(he)信(xin)(xin)息化(hua)系(xi)統充其量只是(shi)一(yi)(yi)個工具，企業(ye)必須在提(ti)(ti)升管(guan)理(li)手(shou)段的(de)(de)(de)(de)前提(ti)(ti)下，利用好信(xin)(xin)息化(hua)系(xi)統。

MES的(de)(de)實(shi)施會(hui)對原有的(de)(de)傳統工(gong)作(zuo)流程(cheng)(cheng)、工(gong)作(zuo)習慣和工(gong)作(zuo)思路(lu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)沖擊，需(xu)要(yao)進(jin)行適當轉換。隨著(zhu)工(gong)業生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)過程(cheng)(cheng)的(de)(de)日益復雜與規模的(de)(de)大型(xing)化(hua)，要(yao)求計(ji)算(suan)機系(xi)(xi)統不僅要(yao)完成直接面向過程(cheng)(cheng)的(de)(de)控制(zhi)和優化(hua)，而(er)且(qie)要(yao)在獲取生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)全(quan)部過程(cheng)(cheng)信息(xi)基礎上進(jin)行指揮調度和綜合管理，MES的(de)(de)實(shi)施就(jiu)是經(jing)歷如何利用(yong)計(ji)算(suan)機系(xi)(xi)統平(ping)(ping)臺開(kai)展業務，提高企(qi)業的(de)(de)管理水平(ping)(ping)的(de)(de)過程(cheng)(cheng)。

企業充分了解(jie)自己(ji)管理上存在的問(wen)題，實施了MES后(hou)能很(hen)快看到問(wen)題解(jie)決(jue)后(hou)帶來(lai)(lai)的(de)(de)(de)效益(yi)，而(er)MES的(de)(de)(de)某(mou)些功(gong)能對(dui)企業(ye)(ye)(ye)來(lai)(lai)說近(jin)期(qi)不(bu)必(bi)要或是管理達(da)不(bu)到適用這(zhe)個功(gong)能的(de)(de)(de)水平，實施后(hou)可能會(hui)對(dui)現有(you)生(sheng)(sheng)產方式(shi)造成一(yi)些沖擊。對(dui)于這(zhe)些不(bu)太符合企業(ye)(ye)(ye)當前需求的(de)(de)(de)功(gong)能模(mo)塊(kuai)，短期(qi)看不(bu)到很(hen)好的(de)(de)(de)益(yi)處，但如(ru)果有(you)些企業(ye)(ye)(ye)希望根(gen)據(ju)MES提(ti)供的(de)(de)(de)專業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)想法和管理觀點來(lai)(lai)改變自身的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產流程，獲得長(chang)遠的(de)(de)(de)效益(yi)，可以對(dui)這(zhe)些功(gong)能模(mo)塊(kuai)逐步滲透(tou)。

機加(jia)工MES系統實施效果

通(tong)過機(ji)加工MES系統相關項目的(de)實(shi)施，數字化(hua)地(di)整合了(le)(le)機械加(jia)工行業機加(jia)、裝配等整體生(sheng)產線(xian)的(de)信息(xi)以及車間現場的(de)第一(yi)手(shou)數據。強化(hua)和規范了(le)(le)流程(cheng)控(kong)制，大大提(ti)高了(le)(le)工作(zuo)效率，建立了(le)(le)風險評估與預警機制，可(ke)做(zuo)到(dao)協同有序(xu)、調度(du)有效，實(shi)現了(le)(le)統計(ji)精準化(hua)，也是公(gong)正和科學的(de)考核體系(xi)與實(shi)施手(shou)段(duan)。

MES技術應用實(shi)施是建(jian)立低成本、高效率的現代化(hua)生產(chan)線的必然要求(qiu)，同時實(shi)現企業信息化(hua)是一個長期的過程(cheng)，不可能(neng)一蹴而就。在實(shi)踐(jian)過程(cheng)中，各種系統之間會越來越契合、合理(li)、及時、有效地協助(zhu)企業提高管(guan)理(li)水(shui)平。

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