后现代生产现场管理系统介绍

后现代生产现场管理系统-MES系统介绍随着时代的列车快速的前进，人类社会也进入了以信息技术为主导的二十一世纪。这是一个新的时代，一个一切以信息技术为准则的时代，一个信息技术无孔不入、无处不在的世纪。信息时代的来临给我们带来了新的生活和游戏规则，只有不断的适应信息社会的要求，我们才能有自己的生存之地。同样，信息技术也在不断的改变着我们的思维，包括我们对企业管理的认识。随着信息技术的发展，它给企业管理带来了全方位的、革命性的变化。对于正在进行的这场管理信息化革命而言，现在企图进行全面的特征描述和概括可能是徒劳的，所作出的任何判断和预测都可能是不准确的。现在唯一可以确定的是这场信息化革命对管理理论和实践的影响是重要而深远的。有人说，未来的工厂将只有两个员工：一个人和一条狗，人是喂狗的，而狗是防止人去碰厂里的电脑的。所以各种管理方法的创新开始越来越倾向与依靠信息技术手段。于是便有了目前市面上：ERP、SCM、CRM、EIP、PDM等林林总总的信息化管理软件，也开始广泛的应用于企业管理中，也取得了一定的管理效益，并逐渐为更多的管理者所接受。但是以上系统都主要是对企业的管理数据进行处理和运算，主要是应用在计划、预测、计算等方面，但是对企业管理要求的重点-生产现场管理都没有涉及到，所以，企业的生产现场的管理就象在黑箱中操作一样，也就使许多管理效益无形中打了折扣，目前在国内的海尔、联想，台湾的台达、恒基等知名生产商中，开始使用一种新的信息化管理技术，就是制造执行系统（MES），国内有称现场数据采集系统的。这是一个集硬件与软件于一体的系统，下面我们就具体的对其进行讲述。 一、首先，我们从生产现场的管理现状与问题谈起 行销在这一、二十年间从生产导向快速地演变成市场导向、竞争导向， 因而也使得生产现场的状况起了很大的变化，传统现场管理方式己无法应付这新的局面，我们可将生产型态的变化及引申的问题归纳成以下几点： (1)产品生命周期缩短 信息电子产品最能代表这个现象。产品汰旧换新加速迫使产品设计，工程及生产部门之间的关系越来越紧密。生产单位不断面临新的零组件，新的设备，新的制程及经常性的工程变更，生产现场需要一套实时生产指示系统，有效地指引生产人员作业规范，同时能正确迅速地将生产状况反应给设计制造部门，及时找出新产品生产问题。 (2)少量多样生产型态 美国福特汽车的开创者亨利福特在20年代曾说过：我可以给任何客户任何款式的车子，只要它是黑色的。而如今已进步到客户可在销售店里从数百种组合中挑选所要的车子配备，立即下单至工厂生产，你可以随时知道你的车子已生产至何种程度。由于少量多样的生产型态，现场随时充斥着众多不同的制造工令，不同的在制品、零组件，生产单位必须具备混线生产能力，弹性而有效率地在一天当中应付不同产品生产所需。 (3)市场变化快速难以预测商场如战场，过去大规模正规作战已不复见，而现在强调的是快速打击部队，能应付全球各地突发状况。生产现场也是要能机动地应付变化快速难以预测的订单式生产型态。 (4)国际性竞争，日益激烈 经济的发展日渐国际化，所面临的不仅是国内竞争而是面对全球各地一流产品的竞争压力。就生产而言，所面临的是要不断提升产品品质及降低生产成本。过去老板生意好做，只把生产现场当做是一黑箱作业，如今在竞争压力下必须将此黑箱作业透明化，找出任何影响品质及成本的问题，并寻求具体的对策。 二、那么何谓制造执行系统 MES 计算机在制造业的应用及计算机本身的发展与生产型态的演变，是息息相关的。过去的生产型态较为单纯，属于由上而下(Top Down)规划型态，计算机应用的重点在生产规划管理(MRP-)及一般事务处理，而现场作业管理仍停留在传统人工窗体作业型态。即使有所谓现场管制功能(Shop Floor Control - SFC)，也受制于传统大型/微型计算机及电子科技，多是由收集相关资料，再以批次方式输入处理，所提供之功能有限。在工厂自动化(Factory Automation - FA)方面，过去多是强调在物流自动化(Material Flow Automation)，例如自动化生产设备，自动化检测仪器，自动化物流搬运储存设备等等。他们确实取代不少人工，解决了一些生产瓶颈，但也因相关作业配合不当，并没有充份发挥他们的功效，而有所谓 自动化孤岛之称(Islands of Automation)。从一所提的问题，需要有一种现场信息流自动化系统(Frontline Data Automation)来解决，这类系统如果是运用在工厂制造现场，我们称之为制造执行系统-Manufacturing Execution System(MES)。在日本,他们称之为生产时点管理情报系统(Point of Production - POP)，取法可模拟商业自动化中的销售时点(Point of Sales - POS)，日本的命名颇为传神，因为无论 POP或 POS，其精神是一致、观念是相通的，都可说是一种由下而上(Bottom Up)实时掌握现场状况的情报管理系统。MES 导入之前，公司MRP系统与生产现场之间透过人为方式沟通，使生产现场如同黑箱作业，无法掌握实时正确信息。而导入MES之后除了提供现场信息流自动化之外，它扮演承上启下的功能，达到计算机整合(Computer-IntegratedManufacturing - CIM)的境界。我们从MES这三个英文缩写，不难看出，它MRP(Manufacturing Resource Planning)或ERP(Enterprise Resource Planning)系统之间的互动关系，一个是上层的规划系统(Planning)，一个是下层实际的执行系统(Execution)。 三、发展沿革 MES的需求是这十多年来生产型态的变革所产生的，因此它的发展历史比MIS，MRP，CAD/CAM 等要短。在先进国家中，多有专业从事 MES 的公司，而他们启源也多是源自公司内部的需求，以项目计划方式进行,当累积相当经验之后，逐渐形成独立之专业公司,而其系统也开发至相当成熟标准。通常是针对特定的产业生产型态，或特定的功能需求而开发出较为标准化的 MES。(例如美国的 Consilium，加拿大的 Promise 公司皆是开发 IC 厂 MES 的知名厂商。)或者是实时品管系统，或现场排程等特定功能也有厂商开发此类产品。另外，许多公司累积多年技术经验之后，开发一些核心的发展工具，一方面卖这些发展工具给System Integration 厂商，一方面自己也利用这些工具，承接MES的案子。 四、MES功能 我们将现场管理分成四个功能层次，依序是： (1) 追踪功能(Tracking) (2) 监督功能(Monitoring) (3) 控制功能(Controlling) (4) 管理功能(Management) 以下我们就此四大功能，就传统方式及 MES 做一比较，在后面的章节中，我们将就几种产业实际状况做进一步具体说明。 4.1. 追踪功能 它的特色是尽量利用自动辨识技术，传感器或是与设备仪器的联机，能自动搜集现场生产情报，而下达的生产指示也可透过各类电子显示装置实时告之作业人员，达到无纸化(Paperless)的境界。传统人工窗体收集方式，需透过层层人工操作程序，才能到达管理者手中。它的缺点是： (1) 作业缓慢，没有时效性，而使情报价值大减。 (2) 错误率高，所谓Garbage In Garbage Out。错误情报甚而导致错误判断决策，影响层面更大。 (3) 可利用性偏低，如果资料只是用人工记录在窗体、报表中，而不输入计算机，此信息可利用性非常低。而人工输入原始生产信息非常有限，只能点到为止，无法进一步做深入分析之用。而 MES 资料收集方式有以下之优点： (1) 实时性。 在现场事件发生的同时便立刻以电子资料型式纳入MES处理。 (2) 正确性。 利用电子科技处理，免除人为因素，使正确性由百分之一以上，降至十万分之一以下。 (3) 高度完整性及使用性。 现场事件经过计算机处理，可合并相关资料，存入电脑数据库中。 4.2. 监督功能 实时掌握了制造资源的最新状况及历史过程，再加上制程或作业规则，便可做到监督的功能。MES 随时将追踪的状况与设定的标准加以比较，如发生异常则立即透过计算机网络通知相关人员处理。制程规格的监督，例如某类产品需要使用特殊规格的材料或组件，须经过某些制造程序，或者是成品要求某些包装配件，这些要求在作业人员实际工作时透过自动辨识技术或与设备的联机，很方便地让 MES 得知作业情形，与事先设定的标准比对，达到实时核对效果。 制程品质的监督，实时收集所有现场的品质资料，并就不同制程、品检、修护、站别、产品时间区段或制令做统计分析，并立即反应给相关单位，达到品质预警效果。此项功能的发挥，可以大量减少工作现场因人为疏忽造成产品再加工或损坏，因而降低了直接人工及物料成本，达到品质预警效果。生产设备的监督，随时了解各重要生产设备的状况，如发生异常能实时提供维修，并机动调整生产活动。 4.3. 控制功能 制程监督功能有了以后，便可以再进一步将制程中各个独立的自动化物料搬运备，自动检测设备及自动化生产设备联机起来，构成较完整的自动化系统，发挥整合的效果。 基本上，各自独立的自动化设备只是解决了某项制程的生产瓶颈，而此自动作业之前后仍须人力的配合，并未能充份发挥昂贵设备的功能。而 MES 及弹性制造单元/系统(Flexible Manufacturing Cell/System-FMC/FMS)在这方面扮演着相辅相成的角色。简单地说，FMS 是以一个或数个自动化生产设备为核心如(CNC)，配合一弹性的外围设备(如治具、机器人)，使得此制造单元能有效率地自动地执行较大弹性制程规格内的制造程序。而 MES 掌握了生产最新状况(status)、制程规则(rules)及规画系统所设定的生产目标(goal)可以有效地整合控制个自独立的自动化设备，提升整厂的生产效率。 4.4. 管理功能 现场信息自动实时收集除了提供做现场监督、控制之外, 最重要的功能是做为现场管理之用。MES 将现场实时收集的资料，以及监督控制的状况都立即存入数据库中，不但有最新的状况也有长期储存的历史资料，利用数据库强大的查询、分析、报表功能，使得传统人工方式无法达到的管理功能得以在MES 中实现，亦使现场管理达到Just-In Time (JIT)的境界。 五、应用实例 笔者曾参与过各种不同制造业MES的开发，兹将信息厂、汽车厂、机械厂代表性案例，就 MES 导入前后状况做一说明。希望能给各位有心读达到拋砖引玉、举一反三的效果。 5.1. 信息厂 在此所指的信息厂为计算机主基板组装或是信息产品系统组装厂，例如PC、Power Supply、 Monitor、交换机、Scanner等。信息业在国内出口产业中是一快速成长的产业，其总产值已凌驾其它产业，对我国经济发展具有非常重要的影响地位。然而信息产品亦是我们在一所述典型少量多样，生命周期短，订单性生产，国际竞争压力大的产品，因此它除了对外要掌握市场行销信息，对内更要导入MES，掌握整体的信息才能持续成长，以下我们就信息厂现场制程特色，将传统方式与导入MES做一比较。 (1) 流程卡管理 导入前：每一在制品附一流程卡片，作业员完成一制程须将日期、人员、生产信息填写在流程卡上，在成品包装前，收集起来，以备日后维修查询之用。 导入后：每一流程卡附上该在制品序号条形码，作业员完成一制程后，利用条形码输入序号，及生产数据(例如：不良代码也印制成条形码)，MES自动并入时间，工作站，人员资料，存入流程卡数据库中。 (2) 制令追踪管理 导入前：利用每日生产窗体由生产单位组长填写各制令投入产出，人员出勤等资料，再汇总计算出各制令进度。然而组装生产线流程快速，生产主管永远无法得知各制令目前的进度。 导入后：每站需刷流程卡序号，计算机可自动计算出其所属制令在各生产单位详细过程及最近状况，主管办公室之计算机可得知全厂一分钟前制令最新状况。 (3) 在制品追踪管理 导入前：信息厂的特色常造成一堆不良品、待修品积压在现场。每年盘点时清出千万元成本的在制品是常有的事。 导入后：利用流程卡完整数据，MES可追踪每一在制品最新位置，统计整理后，可以依制令别，产品别或现场区段，追踪在制品分布状况。 (4) Burn-In 管理 导入前：不同机种 Burn-In时间长短不同，虽然Burn-In Room多用PLC，自动输送带控制, 但是仍须由人在现场操作，掌握信息不足，无法对Burn-In限空间做有效地利用。 导入后：透过MES与Burn-In Room PLC联机，可以利用MES直接控制PLC，进行在制品进出Burn-In之控制，可以有效掌握Burn-In时间及空间利用。 (5) 包装监督 导入前:相同产品，因不同地区客户，需配置不同文字手册，电源等包装材料，但因混线生产，易生错误。 导入后：可立即给予包装人员明确包装指示，避免疏忽，或是进一步整合防呆系统可进一步当错误时立即发出警示。 (6) 品质监控管理 导入前：品质资料由品管站输入品质窗体中，但因是人工填写，资料有限，而完整的检修资料是填写在流程卡中，数量多，少有工厂输入计算机，因此多是事后整理品质报表做为未来品质改善，但又因情报不完整、不正确, 不容易找到真正原因。 导入后:检测修护资料全由条形码，或计算机立即输入，现场可连接品质看板，实时显示最新品质状况，并可做完整详细统计分析，有效找出品质问题。 (7) 出货管理 导入前：须利用人工记录那些出货序号，给那一位客户，以做售后服务，也因缺乏实时核对能力，常在出货之机种及数量上发生错误，造成不小的损失。 导入后：出货同时，刷读外箱序号条形码，可立即核对，如不符出货条件，可立即告之出货人员。 (8) 自动化设备整合 导入前：信息厂必用的SMT,、AI、ATE等设备多独立运作，效益不高，设备管理也不佳。 导入后：将MES与SMT、AI 整合，可自动得取生产信息及设备家动状况，与ATE整合，可自动得取测试资料。 (9) 现场物料管理 导入前：因混线生产，无法掌握实际生产状况，常发生造缺料停线。 导入后：MES可以随时掌握最新各制令，各机种组装数量，可以实时计算出现场物料状况，以预做供料准备，有效降低这方面人力及缺料现象。 (10) 售后服务 导入前:客户回修之产品，要找出其原来的流程卡，须花费相当大的人力，也不知其何时出货，很难提供有效的售后服务。 导入后：MES可以掌握每一成品完整流程卡资料及出货时间，可提供客户完整的售后服务。 5.2. 汽车厂 综观整个汽车工业所涵盖的范围应当从上游的汽车零件制造卫星工厂，至汽车生产制造厂而至于其下游的销售经销商和保养厂等，结合成一庞大的生产体系。在上、中、下游之间环环相扣，紧密的共存着，这其间流通堵复杂多变的信息,如何才能掌握正确信息，配合着良好的规划及控制，达成最有效的生产是每一汽车厂适应未来生存发展所必须具备的目标。 一般汽车的制造作业流程不外乎由设计、生产、销售和售后服务等作业程序。其中以生产制造和销售拓展为核心；销售是市场导向为重, 生产制造则以汽车制造业为主。 每一辆汽车的生产流程一般都是经过车身接焊、涂漆、车内、外装配和检调测试等步骤才能成为完成车。 生产过程中为了追求品质及生产效率, 每一生产阶段都要经过严格的品质管制检验、生产实绩追踪、 顺畅的供料出厂前再做一次严格测试。 为了节省人力、 物力、 财力及时间，一般生产上都配有自动化生产设备及精密仪器以确保生产品质及效能。但是以生产信息管理来看, 目前国内各汽车厂多尚未达到预定目标。 5.2.1. 现场未导入生产线监控系统时 (1) 生产计划/生产排程 各工程中心可透过计算机终端机查询生产指示。 生产计划更动时无法实时反应，配合生产线的实际情况。 (2) 生产线控制 各管制点，由人工登录生产实绩，无法实时掌握生产现况。 人工统计生产实绩，费时、费力，而且容易出错。 现埸实绩看板由人工手动操作，无法自动显示实绩和按生产计划之CYCLE TIME 显示目前之计划台数、差异台数及差异时数。 无法知道车体分布位置和生产现况。 落批车追踪，采用人工判断。 (3) 停线原因管理 未导入使用。 以人工分析停线状况。 (4) 欠品管理 人工记录欠品零件, 统一收集后分析处理, 无法在较短时间内知道欠品状况, 做为补修对策。 无法实时掌握欠品车。 (5) 品质管理 人工收集现场品质。 人工汇总后分析费时、费力，无法实时对策。 (6) JIT 供料指示 配合现场车流,，电话通知各生产副线，供应仓库供料。 生产计划变更时，无法达到物流供应同期化。 5.2.2. 导入生产线监控系统, 计算机化功能后 (1) 生产计划/ 生产排程 依生产计划变更，实时提供生产指示，使生产同步化。 可在各工程中心的管理工作站上，查询未来三日的日生产计划/生产排程。 在生产进度管理工作站上，更改现场生产计划。 (2) 生产线控制 自动收集生产实绩。 自动做WIP追踪及实绩记录，实时掌握生产现况。 自动处理实绩看板显示，指示目前之计划台数、生产台数、 差异台数和差异时数等资料。 动态显示车体分布情形，追踪每一车体分布位置。 自动追踪落批车，管制生产进度，防止异常状况。 提供WIP水准图。 生产实绩实时回报到主计算机，结合MRP-的运作。 (3) 停线原因管理 收集现场停线情况、原因、责任，以为当时状况做对策。 自动分析停线原因。 (4) 欠品管理 欠品车状况指示。 欠品车待补零件指示，使欠品车在最快时间内补修完成。 实时追踪欠品车。 (5) 人力资源管理 计算各课生产所需人力产能，及目前所使用之人力产能比较，做为人力调配参考。 人力出勤资料收集，配合工作时间表，可做为生产效率分析。 (6) 品质管理 收集现场品质状况、实时统计、分析，做为对策参考，防止再发生，以提高品质。 现场品质看板实时回馈，降低不良率，减少修整工时。 统一处理，免去人工登录造成的差异或错误。 (7) JIT 供料指示 根据生产计划/生产排程提供供料指示，使物流供应同期化及生产顺畅。按车体上线的顺序，配合生产计划CYCLE TIME，自动通知各生产副线，供应仓库需要供料的时间，地点和数量。 汽车制造上的同步工程正是植基于信息系统的充份发展。 在汽车生产制造上，让各相关部门在生产前、中、后都能有效的获得相关信息。经由生产线监控系统收集的实时信息，可以提供给经销商查看订单生产情况，零件供货商查看已供料的使用情况，生产工厂控制生产计划、品质、库存及成本。各单位人员都可做多边信息交流，真正达到一整体车厂信息系统，达到提升企业竞争力的目的。5.3机械厂机械业的水准往往是一个国家工业发达的重要指针，国内的机械业经多年的努力，虽已有相当可观的规模，不过，有关整体管理水准的提升则更是重要的课题，因此，产业升级的关键除了自动化以外，厂商管理信息之支持效率的提升也是刻不容缓的一项工作。其中MRP、MIS已渐趋于成熟与普及，而现场信息的提供则最为不足，以下乃举数项现况说明之。(1)在制品的问题传统大批量生产的方式在面对多样少量的需求形态时，产生了大量的在制品存量，现场人员并无法确实掌握其数量与储存位置。(2)生产进度的掌握由于机械加工基本上属批量生产的形态，强调各别机台，制程的生产效率，忽略了整体性的平衡(Line-Balance)，同时，生管人员的Follow-Up很难确实的掌握到各加工制程的生产进度。(3)品质不良率过高机械加工制品的品质间题没有有效地监控预警或防呆措施,，则经常会整批验退导致极大的内部成本损失。(4)设备稼动问题国内业界对设备稼动的观念与丰田式管理有极大的差异性，前者一味强调高的稼动率，后者则以人与实际需求量为主。除此基本观念上的不同外，国内业界普遍缺乏TPM的观念与做法。(5)设备整合的问题自动化的推展可以说是产业是否得以顺利升级的重要关键，因此，为了使设备产能得以有效发挥，并增加其使用弹性，同时，避免形成或改善自动化弧岛的现象，此设备整合的问题乃国内有关业界极需加强与努力的方向。针对上述说明，我们可以清楚地明白现场相关信息的快速响应的重要性，但是，有鉴于国内在MES这一方面拥有足够经验的专业公司极端缺乏，因此，至今导入MES的机械厂仅有铁和机械、.等少数厂家。而他们都有极佳的绩效。因为，MES所提供的功能不仅可以解决上述问题，尚有其它重要的功能，列举如下：(1)全线总览实时监控各机器设备之状态。自动警示停线、怠工或进度落后(与DownLoad之SchdDATA比较)之机台工作站。自动侦测系统的通讯状况。实时显示生产线目前的加工制令，件号、产出量、不良数及状态。(2)设备整合透过连线作业，有效整合各机台的加工程序，并利用计算机扮演程序传送的关键性角色。以DownLoad(计算机生产设备)与UpLoad(生产设备计算机)各加工程序来提高设备使用效率。(3)设备稼动状况机器设备的家动监控机器设备的家动履历查询机器设备的家动效率分析(4)排程管理由排程系统下载(或人工直接输入)当日的预定生产计划。利用Password管制排程资料维护功能。可实时查询各工单之投入时间，完工时间。异常工单查询(进度落后，应投入未投入。应完工未完工，工程变更，插单,.)(5)进度掌握实时掌握工单实际进度并与预订进度做差异性的比较。实时掌握各制程单位目前待加工与加工中的制品。实时掌握各制品目前的加工进度。(6)品质监控实时统计各制令不良品数目与不良率。实时统计不良现象及不良原因的分布状况(ParetoChart)。各种层别组合(工单,产品,日期,.)的品质状况查询。(7)异常管理记录线上所有异常状况，诸如：异常现象、异常原因、发生时间、持续时间、处置方法及结。ParetoChart统计异常资料。六|、效益评估我们以一机械加工厂为例，一个加工对象在工厂停留的时间当中，根据统计大约只有5%的时间是真正花在对象加工上，而其余的时间则耗在留置仓库，等待加工、搬运、检验等等上面。如果工厂老板买了一部昂贵的CNC设备只能在那5%的时间中缩减一点时间，而如因有一套良好的MES并有效执行，它的潜在效益空间是那为人所疏忽的95%。然而一般老板都舍得花钱添购直接性的生产设备，却吝啬于投资在间接性的管理设备，其中的关键在于缺乏现代经营管理观念的老板，只了解船坚炮利的有形投资，而无法理解好的管理制度、设备可带来更大的效益。至于MES带来的效益,可分为有形效益及无形效益二类:有形效益：确切掌握生产状况，提高交货准确度，达成产销配合。正确掌握在制品数量，及不良品之追踪，降低在制品成本。以条形码追踪产品序号，收集完整资料，提高产品之售后服务水准。及时反应品质问题，追踪品质历史，提高产品品质。大幅减少现场窗体作业，提高现场管理人员生产力。充份掌握工具、设备使用状况，制造资源做有效运用。无形效益:提高企业品质形象以获取客户信心。能正确快速订定生产决策。公司竞争力的提升。以下试对公司实施MES之后所能获得的效益及成本作一分析比较：范围：系统组装线、出货功能：生产状况管理、监控、入库、出货管理、资料收集及品质分析投资成本：MES应用软件180万MES硬件150万MES人员薪资140万每年计算机消耗品(报表、磁带、磁盘、条形码纸.等)50万公司之营运状况：年销货额：3亿半成品存货金额：4000万,持有成本率20%每月直接人工成本：100万每月间接人工成本：200万有了上述成本及营运资料，下面即可就四个大目标的效益如何分析与计算，详细的说明。(1)提高销售及客户服务水准如果使用MES，出货及生产现场应用条形码技术，将资料实时传至营业人员及决策人员，精确地掌握订单的进行及生产状况，使得品质提升准时交货并提高服务水准及销售竞争力，预计获利提高1%：年销货额：3亿，获利提高1%：3亿X1%=300万(2)减少直接人工成本由于MES实施，直接人工停工待料的时间缩短，工作流程顺畅，生产的瓶颈由于能够实时地传递给决策人员，获得解决。机器设备整备的时间也缩短，因此产生一些效益：减少直接人工成本3%；每月直接人工成本=100万100万X3%X12(月)=36万减少间接人工成本：间接人员包含生产线的领班、管理人员，生管与物管企划人员，工程和测试等单位人员，因为有了MES之整合性资料，可以节省大量的资料收集及处理时间；并可以追溯过去产品历史及未趋势，应用充裕时间在于分析、解决问题而非应付问题，因此增加其生产力,估计其效益如下：预期间接人员的生产力可提升10%;每月间接人工成本=200万200万X10%X12(月)=240万(3)降低存货成本存货方面之投资，通常是企业最需要流动资金的地方，对于大多数的制造业而言，它也是实施MES最可能带来最大效益之处。由于生产作业改善，使得生产时间缩短，降低生产线堆积的半成品；而进出货及存货的管理可以随时反映正确的成品存货数、储存时间、进出的数量、出货给客户的记录，对于成品品质的控制(储存时间过长)滞销品的控制及成品出货的效率都有很大的帮助：预计减少半成品存货成本15%4000万X15%X15%(持有成本率)=90万依上述成本和效益的相比之下,第一年成本和效益如下：成本：520万效益：666万净效益：666万-520万=146万推动现场信息整合系统，以使企业迈向CIM，易于达成下列四个目的。提高销售及服务水准提高制造之生产力降低存货水准提升管理决策能力七、如何建立一个成功的MESMES关键技术的发展都己至相当成熟的地步，要开发一个MES就制作技术而言,并不是问题，困难的是如何订出系统功能规格，及如何成功地使用MES以发挥它的功能。笔者几年来为多家厂家项目开发其所需的MES，所遇到的困难大致可分为下列几项：(1)工厂本身尚未有完整的制度，人员流动性大，组织变更也大，前者定的规格，制作完成后，变更负责人员，其规格也随之改变。(2)MES在才刚起步，各制造业尚缺乏成功的范例，对其没有正确的观念与认识，推行信心及决心不够。(3)工厂性质多属少量多样，订单式生产型态，生产现场多混乱，经常有例外状况，作业上较难配合。(4)要达到实时精确的监控管理功能，须现场作业人员充份的配合，一般而言，作业人员忙于生产，较难要求其确实输入资料。而一般MIS或MRP系统多是online批次作业，而非realtime作业，执行上较具弹性。(5)MES现场第一线管理者(如领班)较无明显的好处，反而因透明化使权力有被剥夺的感觉。(6)一般人习惯于用笔记录，较不习惯paperless电子化作业。(7)因MES较强调realtime数据收集、监督及控制较诸一般数据处理的应用系统，其技术难度较高，须有专业计算机系统技术经验者才足以胜任。对使用者而言，此系统包含现场实时作业的软件、硬件，维护上也较困难些。针对以上之问题,要能顺利地推行MES须注意以下几点：(1)上级决心关切这一点是任何计算机系统推行最重要的一点，尤其是MES涉及的组织层面较为广泛，上级除了要有做的决心，更要有实际的关切，让各有关人员感受到其对MES的重视，上行下效才能成功。(2)完善的教育训练前面提到诸多问题，例如没有正确观念、信心不够、现场人员排斥心理等须经由良好的沟通，使他们了解MES的重要性及如何使用MES成为有效管理工具。(3)由浅而深,由线而面MES涵盖很广，先找一能立竿见影的部份导入，使用成功是最好的教育推广方式。(4)简化现场资料输入步骤在系统设计上需尽量简化现场资料输入的步骤，并能立即处理,响应输入者正确与否的讯息。弹性配合现场作业的变异，能方便地将生产实际状况实时正确完整的输入系统中。(5)系统稳定性及容错性当系统功能包含现场制程监控时,使用者对此系统依存度愈高,对此系统的稳定性,容错性(Fault To lerance)要求也愈高,是对设计者一大考验。(6)相关作业配合例如条形码卷标、表格的设计印制,与MRP系统制合,须考虑周到。(7)贯彻执行力贯彻执行力,要求各阶层各部门确实将此系统做为管理作业上的重要工具,彼此互相督促,施予正面的压力。MES制造执行系统MES制造执行系统-实现实时化企业之利器一、MES 简介作为世界知名的IT咨询顾问公司，Gartner在2002年末，经过大量不同背景、不同学科的分析员长期的调查研究，Gartner总结归纳出一个对企业管理必将产生深远影响的业务概念RTE（实时企业）。Gartner将实时企业定义为：实时企业是一家通过使用最新信息来积极地消除其关键性业务流程中的管理与执行中的延迟从而展开竞争的企业。但是Gartner只告诉我们什么是RTE，而没有告诉我们怎样的实现RTE。于是大家众说纷纭，如某些软件公司把自己的ERP软件加上RTE概念就宣称自己是RTE解决方案等等，其实传统的ERP系统有SFCS(车间管理)模块，但是如关键工艺的产量、良率、不良项目等均依赖于生产现场人员手工的统计、分析与回报。所以ERP系统无论如何做都没法实现工厂实时化的。如工单到生产现场执行之后，工单的进度如何？原物料的消耗状况如何？品质状况如何？设备的运行状况如何？人员的状况如何？所有这些。工厂生产现场就像一个黑箱一样的，信息回报不实时、不准确、不稳定等；但是MES制造执行系统的出现填补了这个空白，使生产现场透明化，帮助制造企业实现实时化。MES 制造执行系统由美国制造研究协会AMR于90年代初提出：MES(Manufacturing Execution System) ，其定义如下：由一组共享数据的程序所组成的、通过布置在生产现场的专用设备（条码采集器、PLC、传感器、I/O、DCS、RFID、PC等）对从原材料上线到成品入库的生产过程进行实时数据采集、控制和监控的系统。 是通过控制包括物料、设备、人员、品质、工艺、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度、设备管理、制造物流等功能的方式。从而实现企业实时化的信息系统。MES系统实时接受来自ERP系统的工单、BOM、制程、供货方、库存、制造指令等信息，同时把生产方法、人员指令、制造指令等下达给人员、设备等控制层，再实时把生产结果、人员反馈、设备操作状态与结果、库存状况、质量状况等动态地反馈给ERP系统。因此MES系统建立起制造企业的控制层各种设备、仪器仪表、条码采集设备、PLC等和ERP系统之间的桥梁，完全填补从传感器到ERP之间的沟壑。如下图示 二、MES系统在消费性电子制造行业的应用本人曾经参与过各种不同制造业（电子、家电、机械、汽车、制鞋、制衣等）MES项目的咨询、规划、开发与实施，本文将消费性电子厂代表性案例，就 MES 导入前后状况进行说明。希望能给各位有心读者达到拋砖引玉、举一反三的效果。目前国内家电市场是市场开放程度与市场化程度最高的行业，其竞争之激烈，恐怕可称之为完全的市场经济。产品销售在这几年间从生产导向快速地演变成市场导向、竞争导向、客户导向、服务导向；厂家之间的竞争迅速变成了成本、品质、服务之间的竞争。近年来随着商业资本的日益强大，其势必追求更大的话事权，如苏宁、国美、永乐等家电连锁的日益壮大给家电制造厂商巨大的降价压力；这边原材料加价（如：铜、铁等涨价超过40%）；庞大的成品库存；而销售、市场费用只能增不能减等等，所有这些因素大大压缩了家电制造厂商的利润，逼使家电制造厂商去采用新的管理手段与方法应用于生产现场来提升产品品质、降低产品制造成本。因而也使得生产现场的状况起了很大的变化，传统现场管理方式己无法应付这新的局面，我们可将目前生产型态及引申的问题归纳成以下几点：。(1)产品生命周期缩短该电子厂有500多人研发队伍，共同致力改进现有产品功能及新产品研究，迎合市场需求。每年推出的新产品成千上万种，并且推出新产品的周期越来越短。产品汰旧换新加速迫使产品设计，工程及生产部门之间的关系越来越紧密。生产单位不断面临新的零组件，新的设备，新的制造流程及经常性的工程变更，生产现场需要一套实时生产指示系统，有效地指引生产人员作业规范，同时能正确迅速地将生产状况反应给设计制造部门，及时找出新产品生产问题。(2)少量多样生产型态该电子厂除了大量生产自己公司的自有品牌产品之外，还为Dell、HP、IBM、GE、Phlips等大厂做大量的OEM/ODM代工生产,生产线达15条之多,每天每条生产线生产的工单有10多张,由于少量多样的生产型态，现场随时充斥着众多不同的制造工单，不同的在制品、零组件，生产单位必须具备混线生产能力，弹性而有效率地在一天当中应付不同产品生产所需。(3)市场变化快速难以预测消费电子产品是国际竞争压力大的产品，市场变化快。销售部门的销售计划经常变化，客户的销售预测、订单更是经常变化。商场如战场，过去大规模正规作战已不复见，而现在强调的是快速反击部队，能应付全球各地突发状况。生产现场也是要能机动地应付变化快速难以预测的订单式生产型态。(4)国际性竞争，日益激烈中国大陆加入WTO，经济的发展国际化脚步进一步加快，所面临的不仅是国内竞争而是面对全球各地一流产品的竞争压力。就生产而言，所面临的是要不断提升产质量及降低生产成本。过去老板生意好做，只把生产现场当作是一黑箱作业，如今在竞争压力下必须将此黑箱作业透明化，找出任何影响质量及成本的问题，并寻求具体的对策。（5）原材料供应JIT化需求由于产品品种多、生命周期短，为了降低原材料库存，该厂要求其大部分供应商在其周围设周转仓。但其生产线有需要的话，供应商才送货。其靠提高送货频率来降低原材料成本，这要求供应商能实时了解该厂的动态库存，因此众多供应商希望能通过该厂门户网站实时了解其原材料在该厂各个仓库及生产现场的动态消耗状况。（6）客户实时信息需求该厂为Dell、HP、IBM、GE、Phlips等大厂做大量的OEM/ODM代工生产，这些国际性的大公司要求能看到其向该厂所下订单的生产进度以及订单的品质分析报告（SPC图表）。该系统以条码（barcode）为主要方式数据采集方式，结合各种数据机床、测试仪器等设备采集生产实时数据，实现对生产流程的控制，对品质的监控，并对生产数据进行收集、分析和整理以提供管理所需的报表。（一）、基于TCP/IP智能工厂根据客户生产现场管理的需求，提出了基于TCP/IP智能化工厂解决方案。把工厂现场的影像监控、电子看板系统、现场广播系统、条码采集系统、各种现场自动化设备以及监控电脑、门禁考勤系统等全部整合在基于TCP/IP以太网上，实现了工厂监控、控制、管理的一体化。如下图：（二）实现功能该场MES系统实现了十四个主要的MES功能模块，包括：工厂门户、工序详细调度、WIP资源分配和状态管理、WC生产单元分配、过程管理、HR人力资源管理、设备维护管理、质量管理、文档管理、产品跟踪、物料清单管理、性能分析、工业数据库和数据采集。MES的功能模型如图4所示。MES不是一个独立的系统，而是整个企业信息化中的重要组成部分，其跟企业的ERP、CRM、SCM、Logistics、Aotumation、 CMC/PDM都有密切的管理，共同组成整个企业的信息化系统。MES系统各模块的功能简述如下： （1）工厂门户，供应商、客户、工厂各级管理人员、工人、工程师等均可以在该模块了解到工厂的实时运行信息；（2）WIP资源分配和状态管理： 指导劳动者，机器，工具和物料如何协调的进行生产，并跟踪其现在的工作状态和刚刚完工情况。基于计划和实际产品制造活动来指导工厂的工作流程。这一模块的功能实际上也可由生产单元分配和质量管理来实现。这里是作为一个单独的系统来实现。（3）WC生产单元分配：通过生产指令将物料或加工命令送到某一加工单元开始工序或工步的操作。（4）Routing工序详细调度：定义产品的加工工艺与流程，通过基于有限资源能力的作业排序和调度来优化车间性能。（5）HR人力资源管理：提供按分钟级更新的员工状态信息数据（工时，出勤等），基于人员资历，工作模式，业务需求的变化来指导人员的工作。（6）维护管理： 通过活动监控和指导保证机器和其它资产设备的正常运转以实现工厂的执行目标。（7）质量管理： 根据工程目标来实时记录，跟踪和分析产品和加工过程的质量，以保证产品的质量控制和确定生产中需要注意的问题。采用QC七大手法、SPC对品质进行分析、统计，进而改善品质。（8） 文档管理： 管理和分发与产品，工艺规程，设计，SOP，或工作令有关的信息，同时也收集与工作和环境有关的标准信息。（9）产品跟踪： 通过监视工件在任意时刻的位置和状态来获取每一个产品的历史纪录，该记录向用户提供产品组及每个最终产品使用情况的可追溯性。（10）工单管理：对ERP排产后的工单进行实时跟踪与管理，了解其生产进度、品质状况等信息。（11）性能分析 ：将实际制造过程测定的结果与过去的历史记录和企业制定的目标以及客户的要求进行比较。其输出的报告或在线显示用以辅助性能的改进和提高。（12）工业数据库：对生产现场采集上来的海量工业实时数据进存储、压缩、检索、备份、恢复等管理；（13）产品清单管理：将生产中用到的原材料、半成品的标准用量、供应商、批次等进行管理，再根据实际的用量、供应商、批次等进行比较，为动态库存、JIT供应提供支持。（14） 数据采集： 监视，收集和组织来自人员，机器和底层控制操作数据以及工序，物料信息。这些数据可由车间手工录入或由各种自动方式获取。（三）实施MES后的前后比较结合企业目前的生产管理现状和需求，我们对MES上线前和上线后的生产现场管理进行比较，从中不难看出MES的效益来。(1) 流程卡管理导入前：目前企业在生产中没有实行这一制度，在一般的电子、家电业中都会实行流程卡的管理。每一在制品附一流程卡片，作业员完成一制程须将日期、人员、生产信息填写在流程卡上，在成品包装前，收集起来，以备日后维修查询之用。导入后：不但能把流程卡管理这一制度建立起来，同时因为系统的大部分生产数据的收集均通过条码设备、自动化设备，大大加快了数据收集的速度，生产线的效率不但没有降低，反而得到了大大的提高。每一流程卡附上该在制品序号条形码，作业员完成一制程后，利用条形码输入序号，及生产数据(例如：不良代码也印制成条形码)，MES自动并入时间，工作站，人员资料，存入流程卡数据库中。(2) 工单追踪管理导入前：利用每日生产表格由生产单位组长填写各工单投入产出，人员出勤等资料，再汇总计算出各制令进度。然而组装生产线流程快速，生产主管永远无法得知各工单目前的进度。导入后：每站（需管制的站点）需刷流程卡序号，计算机可自动计算出其所属工单在各生产单位详细过程及最近状况，主管办公室之计算机可得知全厂一分钟前工单最新状况。如果主管远在国外，只要其能进入MES工厂门户系统，了解整个工厂的工单运行情况变成了弹指之间的事。(3) 在制品追踪管理导入前：目前企业没有对WIP仓库进行有效的管理，常造成一堆不良品、待修品积压在现场。导入后：利用流程卡完整数据，SFCS可追踪每一在制品最新位置、状态，统计整理后，可以依制令别，产品别或现场区段，追踪在制品分布状况。(4) 设备管理导入前：不同机种设备时间长短不同，虽然设备多用PLC控制，自动输送带控制, 但是仍须由人在现场操作，掌握信息不足，无法对设备做有效地利用。导入后：透过普天MES与生产设备联机