MES在五金製造企業的應用

車間是製造企業的基石,在實際生產過程中,車間既是生產計劃的執行主體,也是車間生產資訊的主要反饋主體,產生了大量的實時資訊,因此企業的生產系統中,很重要的一部分由車間生產管理和各類資訊資源整合構成,車間生產管理以及各類資訊系統的敏捷程度在很大程度上決定著整個企業的敏捷程度。

MES

的任務是根據計劃部門制定的生產計劃,利用車間的各類生產資源、生產方法以及大量的現場實時資料快速、高效率地製造出合乎質量要求的產品,它的生產活動涉及訂單、裝置、庫存、物料、資料採集,以及模具維護管理、產品質量控制及車間人員管理等。MES集成了硬體和軟體系統,用以管理和最佳化從定單下達到產品出貨的生產活動全過程,它基於實時、準確的製造資訊來指導、傳達、響應和報告車間發生的各項活動,同時為企業的各項決策提供依據和支援。

  1 MES的發展

20世紀六七十年代,企業財務系統透過對物料計劃相關功能模組的擴充,發展為物料需求計劃系統(Material Requirements Planning,MRP)。20世紀七八十年代,MRP系統中增加了車間報表管理和採購等系統,發展成為了MRPⅡ。但MRPⅡ無法實現資源配置,因此出現了資源配置計劃系統(DistributionResource Planning,DRP),單功能製造過程管理系統(如質量管理和庫存管理等系統)也相繼出現。

到20世紀八九十年代,MRPⅡ逐漸演變為企業資源計劃(Enterprise Resource Planning,ERP),DRP演變為供應鏈管理(Supply Chain Management,SCM),而車間層的製造管理系統演變成整合的MES。

製造執行系統(Manufacturing Execution System,MES)理論作為一種提升企業執行力的方法,被諸多企業應用。其最早由美國先進製造研究協會(AMR)提出。定義為:在產品從工單發出到成品完工的過程中,製造執行系統起到傳遞資訊以最佳化生產活動的作用。[2]1997年,MESA釋出六個關於MES的白皮書,對MES定義和功能等進行詳細闡述;2000年以來,美國國家標準協會(ANSI)陸續釋出MES標準(ANSI/ISA-95)。

現階段的MES相比MES初期,具有了易於配置,易於變更,易於使用,良好的可整合性等特點,得益於資訊科技的快速發展,MES技術正在與網路技術相融合,形成新一代的MES體系,並逐步在國內企業中得到廣泛應用。

  2 MES功能模組

某MES廠商功能模組見圖1。

MES在五金製造企業的應用

  2.1 生產排程功能模組

生產排程功能模組主要由整合的APS實現。APS採用線性規劃等數學模型,透過對各種目標約束的分析,定義各種計劃問題。使用精確的或啟發式的最佳化演算法,實現計劃的最佳化。由於龐大的可行計劃總量,透過列舉來找到最優解是不大可能的,甚至找到一個可行的方案都相當困難。基於此,應用運籌學(operations research)中的數學方法來實現計劃最佳化成為APS的首要任務。雖然透過線性規劃或網路流演算法能找到較為精確的最優解,然後實際過程中大多數組合問題只能計算近似最優解(區域性最優)。

2。2 生產進度和過程視覺化

生產進度和過程視覺化主要是方式是透過底層資料採集,並將採集的資料以一定的邏輯整合後顯示在介面中,供管理人員管理使用。

2。3 裝置異常視覺化

裝置異常視覺化模組主要透過資料採集和軟體邏輯實現,操作人員在停機時錄入停機原因,系統收集和轉化後呈現在軟體介面中。

2。4 模具進出庫管理

模具進出庫管理主要透過資料收集和邏輯運算實現。有多種方式實現資料採集,包括但不限於二維碼或RFID等方式,系統記錄模具進出庫資料並聯動機臺對於模具的使用情況,對模具進行管理。

  3 MES的資料採集

MES資料採集是一個相對複雜的過程。常用的方式是讀取裝置原有PLC資料,透過協議對接獲取引數。但實際過程中,裝置廠商為了商業利益或裝置穩定性方面的原因,不願意開放介面。這種情況下,則需要整合廠商採用外掛採集裝置的方式收集資料。除此以外,還透過RFID以及其他手持掃碼裝置等終端獲取資料。

3。1 MES企業引入基礎

3。1。1 系統基礎

MES的引入需要企業原有的系統支撐,包括原有的ERP/MRPII/CRM/SRM等系統的支撐,因此對企業的資訊基礎有一定要求。同時,資料採集對於裝置也有一定要求。國內某些裝置廠商對於本企業裝置PLC加鎖保護,一定程度上增加了MES整合商抓取資料的難度。

3。1。2 人員基礎

MES製造執行系統的引入,僅僅是工具的引入。工具要在企業生產管理中發揮應有的價值,則依賴從基層至管理員人員對於工具的認知和科學管理方法的使用。因此,MES的引入對於員工和管理者的素養有一定要求。

3。1。3 實際需求

MES作為資訊化手段和工具,其引入很大程度上是為了填補傳統ERP系統在生產車間的空白,將生產過程量化,並在有資料支撐的情況下展開分析。鑑於MES本身較大的引進軟硬體成本和管理成本,企業在MES引入時,需慎重考慮。(圖2)

MES在五金製造企業的應用

  3.2 MES匯入企業的方式探索

3。2。1 從中心到區域性構建方式(圖3)

MES在五金製造企業的應用

該方式先構建生產系統“大腦”,將計劃、採購和生產、倉儲等生產流程連線起來,形成中樞。其後,再將系統部署至車間區域性,形成資料收集的觸手,完成整個系統的構建。

這種方式前期成本較高,對生產系統影響大,人員學習成本高。但引入的邏輯更強,更有利於企業整體資訊系統的佈局,有利於系統本身搭建。

3。2。2 從區域性至中心構建方式

這種構建方式先在車間或某種工藝構建MES系統,形成獨立存在小系統,並逐步完成各個車間的部署,並在恰當的時候進行中樞設計和引入。

這種引入方式,對整體生產系統影響不大,試錯成本較低,單點引入週期短。但是這種引入方式很難有立竿見影的成本改善,在分步搭建過程中,可能由於區域性偏差增加中樞系統搭建難度。

3。3 MES引入可能引發的改變和阻力及對策

MES系統的引入,客觀上要求管理者從粗放式轉向精細化管理。多級異常處理機制能有效放大車間管理問題,要求基層管理者迅速反應。

同時,由於資料收集方式變化,原先的經驗式管理逐步轉變為經驗和資料相結合的管理方式,在生產實踐中,更注重資料分析和基於資料的決策,一定程度上幫助企業擺脫對具備優秀管理直覺的管理者的依賴。

因此,同其他資訊系統引入一樣,MES的引入可能存在以下阻力:

3。3。1 來自管理層的阻力

部分管理者會擔心MES的引入會打破原有企業的流程和決策過程。失去對於企業的掌控。部分管理者已經掌握了業務要害,並採取了有效手段控制整個業務過程。一旦採用新的技術,原有的業務核心可能會發生巨大變化,短時間難以重新形成控制。

其次有部分管理者對於MES引入的難度預估過低,急於求成,要求MES的匯入在一個較短時間內完成。MES引入涉及到原有業務流程的梳理和改造,這是一個相對系統的工程,要根據實際情況評估。在引進過程緩慢或遲遲見不到效果時,管理層可能會產生懷疑,失去信心,這對於MES引入無疑是毀滅性的。

針對管理層可能存在的阻力,在引入過程中,需要企業尋找可靠的核心人員,經常向管理者詳細彙報在引入過程中引發的流程改造,幫助其重新掌握流程關鍵節點。

引入過程需要制定詳細的計劃,並充分預計可能導致的困難和後果,做好預案。

3。3。2 來自員工的阻力

對於中層管理而言,其阻力主要來源於權力削弱或者是對於即將引致的學習成本增加和工作量增加的不滿。中層管理對於引進專案的阻撓常常是隱性的,限於管理層壓力,他們不會直接對抗,而是透過宣稱無用、推諉拖延或假意提出不可實現的徹底流程變革以阻撓MES引入過程中的流程梳理和再造。

對於中層管理的阻撓,要堅持推進的計劃不動搖。在推進過程中善於分析可能的衝突和利益點,分清哪些人贊成MES的引入,哪些人牴觸。對於假意提出更徹底的流程變革以阻撓現有改變的,可以要求其給出具體方案,視情況決定採納或推翻。

MES的引入中,員工的阻力主要來源於工作量的增加、原有習慣的改變。他們中一部分不願意持續學習的員工,常常透過誇大工作增加的方式來牴觸資訊系統的引入。MES引入中,勢必要增加部分人機互動以完善資訊採集。

對於員工的阻力,要充分評估其工作量和工作強度,保證引入前後其工作強度大體保持一致,同時,對於誇大工作量部分,用科學方式評估。引入過程進行有效的宣傳和培訓,消除員工的牴觸心理。

  4 總結

MES

彌合了企業不同資訊系統之間的空白。保證資訊在企業運轉過程中不斷流,形成完整的資料閉環。

MES

中整合的包括模具管理、人員管理、裝置管理等模組,進一步促進企業資訊化發展,向無紙化辦公邁進了重要的一步。

近些年,企業逐步認識到精細化管理的重要性,明確了企業資源配置在成本降低中的作用。MES為企業資源配置提供的資料基礎。原有的依靠人力報表收集資料,得到的資料往往不夠準確,人力成本也較高,MES為資料收集提供了新思路。

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