MES制造执行系统实现实时化企业

1、MES制造执行系统-实现实时化企业之利器一、MESS 简介介作为世界知知名的IIT咨询询顾问公公司，GGarttnerr在20002年年末，经经过大量量不同背背景、不不同学科科的分析析员长期期的调查查研究，GGarttnerr总结归归纳出一一个对企企业管理理必将产产生深远远影响的的业务概概念RTTE（实实时企业业）。GGarttnerr将实时时企业定定义为：实时企企业是一一家通过过使用最最新信息息来积极极地消除除其关键键性业务务流程中中的管理理与执行行中的延延迟从而而展开竞竞争的企企业。但是Gaartnner只只告诉我我们什么么是RTTE，而而没有告告诉我们们怎样的的实现RRTE。于于是大家家

2、众说纷纷纭，如如某些软软件公司司把自己己的ERRP软件件加上RRTE概概念就宣宣称自己己是RTTE解决决方案等等等，其其实传统统的ERRP系统统有SFFCS(车间管管理)模模块，但但是如关关键工艺艺的产量量、良率率、不良良项目等等均依赖赖于生产产现场人人员手工工的统计计、分析析与回报报。所以以ERPP系统无无论如何何做都没没法实现现工厂实实时化的的。如工工单到生生产现场场执行之之后，工工单的进进度如何何？原物物料的消消耗状况况如何？品质状状况如何何？设备备的运行行状况如如何？人人员的状状况如何何？所有有这些。工工厂生产产现场就就像一个个黑箱一一样的，信信息回报报不实时时、不准准确、不不稳定等等

3、；但是是MESS制造执执行系统统的出现现填补了了这个空空白，使使生产现现场透明明化，帮帮助制造造企业实实现实时时化。MES 制制造执行行系统由由美国制制造研究究协会AAMR于于90年年代初提提出：MMES(Mannufaactuurinng EExeccutiion Sysstemm) ，其其定义如如下：由由一组共共享数据据的程序序所组成成的、通通过布置置在生产产现场的的专用设设备（条条码采集集器、PPLC、传传感器、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

4、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、MESS系统在在消费性性电子制制造行业业的应用用本人曾经参参与

5、过各各种不同同制造业业（电子子、家电电、机械械、汽车车、制鞋鞋、制衣衣等）MMES项项目的咨咨询、规规划、开开发与实实施，本本文将消消费性电电子厂代代表性案案例，就就 MEES 导导入前后后状况进进行说明明。希望望能给各各位有心心读者达达到拋砖砖引玉、举举一反三三的效果果。目前国内家家电市场场是市场场开放程程度与市市场化程程度最高高的行业业，其竞竞争之激激烈，恐恐怕可称称之为完完全的市市场经济济。产品品销售在在这几年年间从生生产导向向快速地地演变成成市场导导向、竞竞争导向向、客户户导向、服服务导向向；厂家家之间的的竞争迅迅速变成成了成本本、品质质、服务务之间的的竞争。近近年来随随着商业业资本的

6、的日益强强大，其其势必追追求更大大的话事事权，如如苏宁、国国美、永永乐等家家电连锁锁的日益益壮大给给家电制制造厂商商巨大的的降价压压力；这这边原材材料加价价（如：铜、铁铁等涨价价超过440%）；庞大的的成品库库存；而而销售、市市场费用用只能增增不能减减等等，所所有这些些因素大大大压缩缩了家电电制造厂厂商的利利润，逼逼使家电电制造厂厂商去采采用新的的管理手手段与方方法应用用于生产产现场来来提升产产品品质质、降低低产品制制造成本本。因而而也使得得生产现现场的状状况起了了很大的的变化，传传统现场场管理方方式己无无法应付付这新的的局面，我我们可将将目前生生产型态态及引申申的问题题归纳成成以下几几点：。

7、(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

8、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

9、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）原材材料供应应JITT化需求求由于产品品品种多、生生命周期期短，为为了降低低原材料料库存，该该厂要求求其大部部分供应应商在其其周围设设周转仓仓。但其其生产线线有需要要的话，供供应商才才送货。其其靠提高高送货频频率来降降低原材材料成本本，这要要求供应应商能实实时了解解该厂的的动态库库存，因因此众多多供应商商希望能能通过该该厂门户户网站实实时了解解其原材材料在该该厂各个个仓库及

10、及生产现现场的动动态消耗耗状况。（6）客户户实时信信息需求求该厂为Deell、HHP、IIBM、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）。该系统以条条码（bbarccodee）为主主要方式式数据采采集方式式，结合合各种数数据机床床、测试试仪器等等设备采采集生产产实时数数据，实实现对生生产流程程的控制制，对品品质的监监控，并并对生产产数据进进行收集集、分析析和整理理以提供供管理所所需的报报表。（一）、基基于TCCP/IIP智能能工厂北京普天仁仁信息技技术公司司是国内内专业从从事MEES软件件

11、产品的的高新软软件企业业，其根根据客户户生产现现场管理理的需求求，提出出了基于于TCPP/IPP智能化化工厂解解决方案案。把工工厂现场场的影像像监控、电电子看板板系统、现现场广播播系统、条条码采集集系统、各各种现场场自动化化设备以以及监控控电脑、门门禁考勤勤系统等等全部整整合在基基于TCCP/IIP以太太网上，实实现了工工厂监控控、控制制、管理理的一体体化。如如下图：（二）实现现功能该场MESS系统实实现了十十四个主主要的MMES功功能模块块，包括括：工厂厂门户、工工序详细细调度、WWIP资资源分配配和状态态管理、WWC生产产单元分分配、过过程管理理、HRR人力资资源管理理、设备备维护管管理、

12、质质量管理理、文档档管理、产产品跟踪踪、物料料清单管管理、性性能分析析、工业业数据库库和数据据采集。MMES的的功能模模型如图图4所示示。MES不是是一个独独立的系系统，而而是整个个企业信信息化中中的重要要组成部部分，其其跟企业业的ERRP、CCRM、SSCM、LLogiistiics、AAotuumattionn、 CCMC/PDMM都有密密切的管管理，共共同组成成整个企企业的信信息化系系统。MMES系系统各模模块的功功能简述述如下： （1）工厂厂门户，供供应商、客客户、工工厂各级级管理人人员、工工人、工工程师等等均可以以在该模模块了解解到工厂厂的实时时运行信信息；（2）WIIP资源源分配和

13、和状态管管理： 指导劳劳动者，机机器，工工具和物物料如何何协调的的进行生生产，并并跟踪其其现在的的工作状状态和刚刚刚完工工情况。基基于计划划和实际际产品制制造活动动来指导导工厂的的工作流流程。这这一模块块的功能能实际上上也可由由生产单单元分配配和质量量管理来来实现。这这里是作作为一个个单独的的系统来来实现。（3）WCC生产单单元分配配：通过过生产指指令将物物料或加加工命令令送到某某一加工工单元开开始工序序或工步步的操作作。（4）Rooutiing工工序详细细调度：定义产产品的加加工工艺艺与流程程，通过过基于有有限资源源能力的的作业排排序和调调度来优优化车间间性能。（5）HRR人力资资源管理理：

14、提供供按分钟钟级更新新的员工工状态信信息数据据（工时时，出勤勤等），基基于人员员资历，工工作模式式，业务务需求的的变化来来指导人人员的工工作。（6）维护护管理： 通过过活动监监控和指指导保证证机器和和其它资资产设备备的正常常运转以以实现工工厂的执执行目标标。（7）质量量管理： 根据据工程目目标来实实时记录录，跟踪踪和分析析产品和和加工过过程的质质量，以以保证产产品的质质量控制制和确定定生产中中需要注注意的问问题。采采用QCC七大手手法、SSPC对对品质进进行分析析、统计计，进而而改善品品质。（8） 文文档管理理： 管管理和分分发与产产品，工工艺规程程，设计计，SOOP，或或工作令令有关的的信息

15、，同同时也收收集与工工作和环环境有关关的标准准信息。（9）产品品跟踪： 通过过监视工工件在任任意时刻刻的位置置和状态态来获取取每一个个产品的的历史纪纪录，该该记录向向用户提提供产品品组及每每个最终终产品使使用情况况的可追追溯性。（10）工工单管理理：对EERP排排产后的的工单进进行实时时跟踪与与管理，了了解其生生产进度度、品质质状况等等信息。（11）性性能分析析 ：将将实际制制造过程程测定的的结果与与过去的的历史记记录和企企业制定定的目标标以及客客户的要要求进行行比较。其其输出的的报告或或在线显显示用以以辅助性性能的改改进和提提高。（12）工工业数据据库：对对生产现现场采集集上来的的海量工工业

16、实时时数据进进存储、压压缩、检检索、备备份、恢恢复等管管理；（13）产产品清单单管理：将生产产中用到到的原材材料、半半成品的的标准用用量、供供应商、批批次等进进行管理理，再根根据实际际的用量量、供应应商、批批次等进进行比较较，为动动态库存存、JIIT供应应提供支支持。（14） 数据采采集： 监视，收收集和组组织来自自人员，机机器和底底层控制制操作数数据以及及工序，物物料信息息。这些些数据可可由车间间手工录录入或由由各种自自动方式式获取。（三）实施施MESS后的前前后比较较结合企业目目前的生生产管理理现状和和需求，我我们对MMES上上线前和和上线后后的生产产现场管管理进行行比较，从从中不难难看出

17、MMES的的效益来来。(1) 流流程卡管管理导入入前： 目前企企业在生生产中没没有实行行这一制制度，在在一般的的电子、家家电业中中都会实实行流程程卡的管管理。每每一在制制品附一一流程卡卡片，作作业员完完成一制制程须将将日期、人人员、生生产信息息填写在在流程卡卡上，在在成品包包装前，收收集起来来，以备备日后维维修查询询之用。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

18、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

19、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，可以利用MES直接控制PLC，进，可以有效掌握设备时间及空间利用。(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（如放置两本文字手册、电源线多放了一条等）。导入后： 可立即给予包装人

20、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表格中，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，但又因数据不完整、不正确, 不容易找到真正原因。根据我们与与企业的的交流与与生产现现场参观观，品质质状况得得不到实实时的更更新，品品质管控控中所需需要的PP管制图图、Pnn管制图图、-RR管制图图等重要要的品质质图表均均有人工工事后绘绘制，不不能实时时了解生生产现场场的状况况，各种种品质管管制图几几天得不不到更新新。导入入后:

21、检测修修护、维维修资料料全由条条形码，或或计算机机立即输输入，或或从测试试检测仪仪器中实实时取出出数据进进行分析析，现场场可连接接品质看看板，实实时显示示最新品品质状况况，并可可做完整整详细统统计分析析，有效效找出品品质问题题。为品品管部门门提供实实时、动动态的PP管制图图、Pnn管制图图、-RR管制图图；再也也不用为为了要向向客户提供供这些管管制图而而手忙脚脚乱了。(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

22、出货人员。同时把出货信息上传ERP系统。(8) 自动化设备整合导入前： 企业用的SMT,、ICT、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 等整合，可自动得取生产资讯及设备状况，与ICT、ATE等整合，可自动得取测试资料。(9) 现场物料管理导入前： 企业每天一条线生产10多张工单，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: 也不知其何时出货，很难提供有效的售后服务。客户回修之产品，

23、企业可以方便地找出出货时间、出货客户（有出货条码管理系统）；但如果想了解该产品在生产时的信息，由于出货没有与生产数据进行整合，要找出其原来的生产信息，须花费相当大的人力。导入后： MES提供追追踪功能能，可以以掌握每每一成品品完整流流程卡资资料、当当时生产产现场的的状况及及出货时时间、出出货客户户，追踪踪成品在在生产中中的各种种记录，可可提供客客户完整整的售后后服务。（11）原原料入库库管理如果要进行行原料入入库方面面的管控控，MEES可以以有专门的的原材料料入库管管理模块块。我们们认为只只要对主主要的原原材料进进行条码码管理，次次要的只只要进行行批号管管理就可可以了。当主要原材料进行验收时，

24、对其进行扫描，系统根据其提供的资料，对其按产品、规格进行汇总，同时，系统会与ERP进行接口，将数据写入到ERP的原料库存档中。（12）效效益总结结总体上来说说，品质质得以实实时改善善提升，制制造成本本受控，交交期缩短短；同时时由于该该 MEES系统统提供给给大客户户查询其其订单实实时进度度、订单单的详细细品质记记录、各各种品质质管制图图表，因因此大客客户认为为其是一一个数字字化的现现代化工工厂，能能让他们们随时随随地了解解工厂的的产能状状况、订订单生产产进度、足足够详细细的品质质记录分分析报告告，进而而给该工工厂更多多的订单单。（四）实施施MESS的效益益分析定性 定量量降低生产周周期 降降低

25、255减少/消除除数据录录入时间间 降降低至330700%提高数据完完整性 提高高95以以上降低库存 降低低12减少上述各各过程的的统计、记记录工作作 800的工工作量减减少减少适应时时间 试试产磨合合期降低低至原来来的100减少过失 减少少过失770责任到个人人 工人绩绩效提高高20% 减少过失文文书工作作 减少过过失文书书工作880产品品质在在线报告告 产产品品质质在线报报告，实实时性提提高999提供 ERRP 实实时和准准确的生生产数据据 变成成实时、动动态数据据刷新六、结论制造执行系系统（MMES）软软件弥合合了企业业计划层层和生产产车间过过程控制制系统之之间的间间隔，是是制造过过程信

26、息息集成的的纽带。MMES通通过强调调制造过过程的整整体优化化来帮助助企业实实施完整整的闭环环生产，同同时也为为敏捷制制造企业业的实施施提供了了良好的的基础。大大力推动动MESS在制造造企业的的应用，将将对我国国成为世世界制造造中心作作出贡献献。参考文献：1 MEESA Intternnatiionaal, ”MESS Exxplaaineed: A HHighh Leevell Viisioon,” Whhitee Paaperr6 (Pitttsbburggh: Mannufaactuurinng EExeccutiion Sysstemms AAssooc., 19997).22 MME

27、SAA Innterrnattionnal, ”MESS Fuuncttionnaliitiees & MRRP tto MMES Datta FFloww Poossiibillitiies,” Whhitee Paaperr2 (Pitttsbburggh: Mannufaactuurinng EExeccutiion Sysstemms AAssooc., 19997).33 孙孙宇, 陈杰, 蒋晓晓春,李李东波. 略论论制造执执行系统统研究.高技术术通讯.19999.110: 60-62.4 MEESA Intternnatiionaal, ”Exeecuttionn-Drriveen MManuufaccturringg Maanaggemeent forr Coompeetittivee Addvanntagge,” Whhitee Paaperr5(PPitttsbuurghh: MManuufaccturringg Exxecuutioon SSysttemss Asssocc., 19997).5 Ammberr Coompuuterr Syysteem IInc. Innteggrattablle