簡述數(shù)字化車間MES系統(tǒng)構(gòu)建

導(dǎo)讀：在制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的推動下，生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是實(shí)現(xiàn)敏捷制造的基本技術(shù)工具。本文根據(jù)數(shù)字車間的概念，討論了MES的組成和實(shí)施方式，以及以執(zhí)行系統(tǒng)為中心的數(shù)字車間系統(tǒng)的建設(shè)。

01

前言

制造企業(yè)生產(chǎn)車間的數(shù)字化建設(shè)，主要以MES的生產(chǎn)訂單、生產(chǎn)作業(yè)、質(zhì)量管理、物料庫存管理為主，開展企業(yè)精益化生產(chǎn)解決方案。

02

MES建設(shè)目標(biāo)

MES能夠幫助制造企業(yè)的車間生產(chǎn)管理實(shí)現(xiàn)信息化，加強(qiáng)生產(chǎn)車間產(chǎn)品生產(chǎn)的管理與控制，降低產(chǎn)品的成本，提高生產(chǎn)效率。

①通過“計(jì)劃”與“執(zhí)行”密切結(jié)合。管理人員可以在最短時(shí)間掌握生產(chǎn)現(xiàn)場變化，做出準(zhǔn)確的判斷并快速提供應(yīng)對措施，保證生產(chǎn)計(jì)劃得到合理快速修正，達(dá)到現(xiàn)場操作無紙化，車間信息收集的實(shí)時(shí)化以及生產(chǎn)過程全過程管理［1］。

②實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的有效控制。通過現(xiàn)場終端機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息收集管理、生產(chǎn)報(bào)工、質(zhì)量檢測和預(yù)警功能，以及電子看板的物料需求、問題反饋。通過可視化管理實(shí)現(xiàn)對人、料、設(shè)備等的動態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的有效控制。

③在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程信息的可視化、實(shí)時(shí)化基礎(chǔ)上，結(jié)合物料管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理，通過二次開發(fā)報(bào)表與看板，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程分析，掌握加工生產(chǎn)周期，不斷持續(xù)改進(jìn)。

03

解決方案

我們實(shí)地調(diào)研后，提出實(shí)施方案，并結(jié)合車間提出的需求，從生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)作業(yè)、質(zhì)量控制以及物料管控方面實(shí)現(xiàn)整合生產(chǎn)資源，以生產(chǎn)工藝路線為軸線進(jìn)行全面的傳動機(jī)加生產(chǎn)流程跟蹤與質(zhì)量管理。

數(shù)據(jù)采集覆蓋了生產(chǎn)調(diào)度、零部件生產(chǎn)、庫存管理整個(gè)流程，然后將數(shù)據(jù)匯總為報(bào)表和看板分析以提供數(shù)據(jù)支持［2］。不僅在各工段生產(chǎn)過程中進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)跟蹤，還在原材料、標(biāo)準(zhǔn)件、成本加工件入庫后進(jìn)行庫位跟蹤，加強(qiáng)產(chǎn)品的可追溯性，提高產(chǎn)品的質(zhì)量控制管理水平。

主要業(yè)務(wù)流程為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管理、現(xiàn)場生產(chǎn)、質(zhì)量跟蹤、質(zhì)量反饋環(huán)與進(jìn)度反饋環(huán)等。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)制定產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工廠物理數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、設(shè)備、原因代碼等；質(zhì)量跟蹤同現(xiàn)場生產(chǎn)的情況信息實(shí)時(shí)傳遞給生產(chǎn)管理；

生產(chǎn)管理依據(jù)采集的信息對生產(chǎn)進(jìn)行管理與控制。質(zhì)量反饋環(huán)由質(zhì)量跟蹤、信息采集、生產(chǎn)管理、工藝路線組成；進(jìn)度反饋環(huán)由過程跟蹤、信息采集、生產(chǎn)管理、工藝路線組成。為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息集成與過程、質(zhì)量同步管理奠定基礎(chǔ)［3］。

04

方案結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)由兩部分組成，即車間管理層與現(xiàn)場生產(chǎn)層。兩層通過信息網(wǎng)絡(luò)為媒介進(jìn)行通訊，以企業(yè)服務(wù)器為數(shù)據(jù)、信息存儲與讀取中心。車間管理層。負(fù)責(zé)工藝制定、生產(chǎn)過程管理、生產(chǎn)計(jì)劃制定等。

通過信息網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)數(shù)據(jù)庫連接，負(fù)責(zé)生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)與信息的接收和處理，并讀取現(xiàn)場生產(chǎn)層反饋的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、信息，進(jìn)行生產(chǎn)過程管理、質(zhì)量監(jiān)控、工時(shí)核算、成本核算等。現(xiàn)場生產(chǎn)層。執(zhí)行生產(chǎn)工藝路線，并進(jìn)行零件產(chǎn)品質(zhì)量檢測與驗(yàn)收，再報(bào)工。生產(chǎn)流程數(shù)據(jù)和工序質(zhì)量檢測結(jié)果都記錄在過程質(zhì)量跟蹤卡，通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到車間管理層。

05

MES主要功能

（1）計(jì)劃管理。車間生產(chǎn)計(jì)劃來自于公司下達(dá)的年度生產(chǎn)計(jì)劃，車間再分解到每個(gè)工段的月度計(jì)劃，計(jì)劃員根據(jù)車間月生產(chǎn)計(jì)劃制定班組周生產(chǎn)計(jì)劃并下發(fā)。根據(jù)車間周生產(chǎn)計(jì)劃，工區(qū)長制定關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的日生產(chǎn)計(jì)劃，按照人員或者班組進(jìn)行生產(chǎn)派工與生產(chǎn)準(zhǔn)備，非關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)則根據(jù)需求與生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行生產(chǎn)。

（2）生產(chǎn)管理。生產(chǎn)任務(wù)主要是根據(jù)車間下達(dá)的計(jì)劃進(jìn)行任務(wù)分配管理，包括派工與報(bào)工管理。派工管理涉及生產(chǎn)工段。工段是一個(gè)車間內(nèi)按生產(chǎn)過程或者產(chǎn)品劃分的基層生產(chǎn)組織。生產(chǎn)過程采用觸摸屏實(shí)現(xiàn)派工、報(bào)工以及數(shù)據(jù)收集。

通過不同的RFID身份卡登錄系統(tǒng)，從而避免權(quán)限錯(cuò)亂，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤問題。工段長接收到生產(chǎn)計(jì)劃，根據(jù)車間的生產(chǎn)情況派工到具體的人員或者班組、設(shè)備。操作員用自己的RFID身份卡登錄系統(tǒng)，通過掃描條形碼識別工件或者查詢自己的生產(chǎn)任務(wù)，填入生產(chǎn)作業(yè)完成數(shù)和報(bào)廢數(shù)等。

（3）質(zhì)量控制。質(zhì)量管理，通常采用三檢制度：自檢、互檢與專檢，關(guān)鍵工序則采用100%檢驗(yàn)。自檢與互檢過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，則通過MES將問題描述并上報(bào)，綜合看板上會展示上報(bào)問題，并發(fā)送通知給工段長進(jìn)行問題處理。不合格則需要開具不合格品通知單進(jìn)行處理。

（4）物料庫存管理。車間物料庫存是生產(chǎn)的保障，關(guān)鍵物料都需要設(shè)定有一定量的安全庫存，以保障臨時(shí)突發(fā)情況。庫存操作流程主要包含三種：入庫流程、出庫流程以及庫存品管理，主要涉及功能點(diǎn)為：入庫、盤點(diǎn)、庫存調(diào)整、出庫、退庫、票據(jù)打印、庫存統(tǒng)計(jì)等。

物料員入庫時(shí)接收實(shí)物與合格單，核實(shí)后才可登記MES；物料出庫時(shí)，必須接收配料請求與配料單，物料員可按照先進(jìn)先出原則或者特定選取在MES進(jìn)行出庫，同時(shí)打印出庫單，以保留數(shù)據(jù)追溯。庫存品管理也可支持退庫、庫損報(bào)廢、統(tǒng)計(jì)等操作。

為方便操作與管理，車間采用了標(biāo)簽標(biāo)記物料，將實(shí)物條碼在觸摸屏MES中掃碼即可完成對應(yīng)操作。

06

應(yīng)用效果

解決了生產(chǎn)過程的管理與追蹤，提高了生產(chǎn)數(shù)據(jù)與信息獲取的即時(shí)性與準(zhǔn)確性。

（1）生產(chǎn)作業(yè)管理：從生產(chǎn)任務(wù)派工到最終零件入庫各階段的生產(chǎn)過程控制，各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵信息可實(shí)時(shí)查詢，提供了一個(gè)生產(chǎn)過程管理的實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)。

（2）計(jì)劃調(diào)度管理：精確化的計(jì)劃與調(diào)度信息化管理平臺的實(shí)現(xiàn)，幫助企業(yè)減低成本，按期交貨。

（3）質(zhì)量管理：質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、完整記錄，在產(chǎn)品制造生命周期過程中生產(chǎn)信息與質(zhì)量數(shù)據(jù)高度透明并共享。

（4）物料庫房管理：建立起可追溯、可實(shí)時(shí)查詢、準(zhǔn)確的物料管理平臺，為生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行提供準(zhǔn)確信息，避免物料積壓或者缺料現(xiàn)象。

（5）報(bào)表與看板系統(tǒng)：形成豐富的數(shù)據(jù)報(bào)表與統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，為決策者快速做出調(diào)整提供數(shù)據(jù)支持。

07

結(jié)束語

MES技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了離散制造業(yè)信息化建設(shè)水平的提升，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，滿足節(jié)能降耗目標(biāo)，促進(jìn)綠色制造的發(fā)展，同時(shí)促進(jìn)企業(yè)精益生產(chǎn)，提高制造企業(yè)的信息化與競爭力。

作者| 北京北方車輛集團(tuán)有限公司 李大勇

來源 | 《科學(xué)與信息化》2021年4月中

編輯：jq