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掌控现场:突破中国制造业的软肋

2011/1/6    来源:e-works    特约撰稿人:蔡颖      
关键字:MES  APS  离散行业  流程行业  制造执行系统  
MES是车间执行管理系统,主要是追踪、监督、控制、管理。实现上层ERP管理与底层PCS(Process Control System)控制层之间的实时通信和指令执行,并与企业内其它制造管理信息系统进行信息传输与交换,实现企业信息无缝集成。帮助企业掌控现场,突破中国制造业的软肋。

    近年来,随着面向订单生产的多品种小批量的生产模式和精益生产管理模式的提出,以及客户、市场对产品质量提出更高要求,MES更加得到很多制造企业重视。尤其是在国家大力支持物联网以及国际巨头IBM提出智慧地球后,企业开始认识到要从最基础的生产管理上提升竞争力,即只有将数据信息从产品级(基础自动化级)取出,穿过操作控制级,送达管理级,通过连续信息流来实现企业信息集成才能使企业在日益激烈的竞争中立于不败之地。

    当然,企业面对外部环境的挑战,如产品生命周期越来越短、少量多样市场变化快速且难以预测,国家的号召、政策的导向,竞争门槛越来越多(ISO/RoHS/精益/缺陷召回...),客户评审越来越苛刻,竞争对手已经开始弯道超车。同时也要面对企业内部环境的挑战,如生产单执行到哪一步?能否准时满足交付?制造工序中如何防错、防呆?在制品WIP/直通率/品质情况是否正常?紧急插单/撤单可行吗?物料来料品质如何?关键物料使用到了哪些订单上?先进先出(FIFO)如何保障?工艺路线是否最优化?生产瓶颈在那里?设备利用率如何?人员/班次产量以及标准工时?如何向客户提供完整追溯记录?等等

    在物理世界中,数字技术已经得到了普遍应用,人们对数控机床、装备了数字设备的各种运输工具等早已司空见惯,但是这个浸入了数字技术的物理世界并不是一个数字化的世界,它缺少数字化的一个重要的特征-信息流。

    这些现象使得数字技术的效率没有得到应有的发挥,这是制造业的软肋所在,这就使得传统的制造业在实现信息化的过程中遇到了一个瓶颈-信息断层。

    MES就是打通这个信息断层,通过对信息实施微观掌控,从而实现精细化管理,由此来达到提高效率的目的。MES是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁,计划与生产之间承上启下的“信息枢纽”。 采集从接受订货到制成最终产品全过程的各种数据和状态信息,目的在于优化管理活动,对随时可能发生变化的生产状况作出快速反应。它强调是精确的实时数据。MES改善设备投资回报率,以及改善及时交货、库存周转、毛利和现金流通性能。

    MES是车间执行管理系统,主要是追踪、监督、控制、管理。实现上层ERP管理与底层PCS(Process Control System)控制层之间的实时通信和指令执行,并与企业内其它制造管理信息系统进行信息传输与交换,实现企业信息无缝集成。

    越往制造深度应用,行业性要求就越高,所以,我们就要对行业进一步深入研究。所以MES对于离散行业和流程行业各有专注:

离散行业的MES:

    在过程管理与控制方面:通过对过程的离散事件动态监控,自动纠正生产操作或提供决策支持,以实现生产调度要求;在出现例外或生产进程偏离太大时,及时报警相关人员使其采取相应的措施。

    在生产调度与任务派工方面:根据工厂设备实际加工、运输、存储能力的变化,制定并优化生产的具体过程及各设备的详细操作顺序;为了提高生产柔性,生产任务根据生产执行具体情况及设备情况,结合资源配置进行现场动态分配。

    在资源配置和状态控制方面:提供各种资源的实时状态,与任务分配紧密协调,为各生产工序配置工具、设备、物料、文档等资源,保证各操作按调度要求准备和执行。

    在质量管理方面:跟踪产品原料、各加工的零件的设备、操作人员、工序批次等,为产品的使用、改进设计及质量控制提供依据;根据检测结果确定产品问题、提供相应的决策支持。

    在维护管理方面:管理和指导设备、工模具的维护活动,却报其可用。

    在劳动力管理方面:提供人员的状态和相关的信息,跟踪个人的工作执行情况,为操作人员提供决策支持。

    在文档管理方面:管理产品的设计、操作流程、工艺说明等;根据任务分配,为生产工序提供相应的程序和信息等。在数据采集方面:获取各工序、设备、物料、产品等数据,并汇总成其它系统、管理者所需的信息。

    在性能分析和模拟方面:分析对比资源利用率、资源可用性、产品加工周期等的实际与标准的对比分析,做出相应的评估;通过模拟仿真为生产调度提供可视化的分析。

流程行业的MES:
 
    在过程管理与控制方面: 与数据采集、质量控制底层控制系统进行实时通信;以控制层的控制能力为基础,提供各种先进的算法,实时地监控生产动态过程按调度要求安全、稳定地进行;提供对生产失控或出现故障的实时报警,并能采取相应得紧急措施。

    在生产调度与任务派工方面: 根据生产计划,综合流程的实际能力、物料与能源的供应可用、预防维护及切换线的代价等因素,制定生产的具体班次安排、生产进度安排等;由于产品的生产周期长、切换较少,以及流程设备柔性小,所以各任务的加工设备在调度时已经确定。

    在资源配置和状态控制方面:由于生产存在波动变化的特性,为了保证生产连续、顺利进行,实时地监控生产过程的资源和设备状态,按调度要求安全、稳定地进行;并提供对生产波动或出现故障的实时预警。

    在质量管理方面:把直接或间接质量测量及分析结果实时反馈,保证产品符合行业标准和客户要求,跟踪产品原料的相关的信息、生产控制参数和配方、质量检测结果及相关的批次号和数量。 

    在维护管理方面:管理和指导设备、工具的维护活动;根据数据采集的数据进行故障分析和诊断。

    在劳动力管理方面:提供人员的状态及所在班次等相关的信息,跟踪个人的工作执行情况,为操作人员提供决策支持。

    在文档管理方面: 管理产品的配方、工艺流程、控制参数、相关行业标准、污染控制标准。在数据采集方面:及时为其它系统提供所需的数据,从工厂层实时地采集数据,并进行数据校验及数据格式的转换等处理;为管理者、上层如计划系统提供所需的信息。

    在性能分析和模拟方面: 产品的相关的数据、能源耗费、设备的使用情况进行综合评估;依据采集的数据建立、修正生产模型,使其真实有效的反映实际生产过程,通过模拟仿真可视化的分析、改善控制效果。

    我们在实施MES系统,首先应进行精益思想的现场改善,再考虑在“料、法、机”的思路才能成功应用MES系统。所谓“料”,就是产品的生产日程安排、物料批次跟踪、关键工序管理、原辅料管理和生产统计分析。所谓“法”,就是:质量检验数据采集、过程分析、SPC。所谓“机”,就是:设备状态监控、设备基本信息管理、设备故障分析、设备任务管理、设备统计分析等。

责任编辑:梁曦
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