制造執行系統(MES,Manufacturing Execution System)能夠優化從訂單投入到產品完成的生產活動所需的全部信息:其運用及時、準確的信息,指導、啟動、響應并記錄生產活動,從而能夠對條件的變化做出迅速的反應、減少非增值活動、提高工廠運作過程的效率。MES系統不但可以改善設備率,而且有助于加快庫存周轉、提高收益。
MES在企業和供應鏈間以雙向交互的形式提供生產活動的基礎信息,使計劃、生產、資源三者密切配合,從而確保決策者和各級管理者可以在zui短的時間內掌握生產現場的變化,做出準確的判斷并制定快速的應對措施,保證生產計劃得到合理而快速的修正、生產流程暢通、資源充分有效地得到利用,進而zui大限度地發揮加工效率。
離散制造業MES分析
經過考察可知,MES系統應該在架構上實現模塊化、標準化、柔性化和智能化,才能隨著實施的廣度和深度不斷進化,形成產品化的系統,大量減少客戶化工作,快速滿足企業的實際需求。
研究典型的離散制造企業主流程,可以發現,不論哪一類車間生產管理,其實質都是完成一個事先約定的流程規范,每個流程都可能涉及到具體的人員和活動,消耗一定的資源和時間。我們注意到:流程的管理與控制和資源、數據等的管理具有*不同的特點,并且可以將企業中的這兩種管理活動分離,從而形成靜態管理(針對資源、數據等)和動態配置(針對活動、流程等)。
1.靜態管理
支持工業活動的靜態管理是一種針對資源等管理活動以及在此活動中所必需的信息的管理方式。它的目標是在業務過程中,為資源的使用和管理及所有相關信息提供一種描述方式。
2.動態配置
動態配置可分為輸入部分、轉換部分和輸出部分。資源支持使得工業活動對工業對象的轉換過程能夠順利完成。
其中,工業活動是企業業務邏輯層面的一個概念,是一種目標驅動的對一個或多個對象的改變過程。一個活動可能調用某個軟件功能完成對輸入的轉換或只是對一個手工(由人工或機器完成)轉換過程的數字化表述,具有輸入和輸出兩個接口,輸入和輸出的內容是資源及其狀態。
工業過程是一種流程,可能由不同部門、不同設備和不同人員等在時間域內共同完成的任務,它是一系列基本功能的聯結,可以認為工業活動是zui基本的、zui小粒度的工業過程。因而,一個工業過程可以分為若干個子過程,且具有自遞歸的性質。
存在于工業過程中的“流”可以分為物料流、信息流和資金流等,與工業過程相應,“流”隨著工業過程的推進會產生一系列的變化,發生一系列的數據交換。對于物料流來說,物料的形狀、功能和價值等隨著流的移動而發生變化,zui終從原材料變成產品。信息不斷發生著增加、減少、變更、存檔和轉換等動作,隨著時間具有不同的意義。在此過程中,資源和制造管理數據也伴隨產品數據一同流動。
因此,在MES實施過程中,貫徹上述柔性化、模塊化思想,從系統框架入手,重視靜態管理基礎工作,基于動態配置完成各類標準、核心功能模塊的定義,并可針對不同的企業應用需求隨需應變,提高實施效率,降低實施成本。
離散制造業MES實施
以飛機行業為例,飛機制造企業是非常典型的離散型制造企業,生產關系、零件結構復雜,又是批產和科研混線的多品種、小批量生產模式。因此,制造執行系統的應用實施難度非常大。采用靜態管理和動態配置相結合的管理方式,攻克上述困難,初步建立了資源管理、資源配送管理、現場狀態采集、問題反饋及處理和可視化五個模塊,形成了符合航空行業具備離散型制造企業特色的制造執行系統。
1.資源管理
MES系統接收公司部件級生產交付計劃,計劃人員利用MES系統完成排產后,通過該資源需求計劃管理模塊處理,可自動生成相關各類零件級資源的需求計劃,如:毛料計劃、工裝計劃、樣板計劃和成品半成品計劃等。生成的資源需求計劃直接傳遞給各類資源庫房,由庫房及時反饋資源準備狀況,所有資源依據反饋的需求時間、需求設備、零件加工周期、風險系數和緊急程度等信息,進行資源的優化組合,控制資源有效利用。至此,資源準備工作完成,將數據傳遞給資源配送管理模塊。
2.資源配送管理
各類生產資源設立專門的配送部門負責資源配送,經資源需求計劃管理模塊處理后,由需求工段進行確認申請配送。配送過程嚴格由管控平臺進行管理控制,資源在傳遞的過程中,設備操作者無須離開設備或溝通協調資源配套問題,從而大幅降低了數控設備停機時間,有效提升了設備利用效率。針對離散行業的資源配送管理包含:工裝配送、毛料配送和樣板配送等。
3.現場狀態采集
靜態資源配送到位后,進入轉換為產品的加工階段,該階段也是信息較為繁雜和分散的階段。為增加車間生產現場的透明度,系統通過MDC設備監控功能和現場采集終端手動采集功能,將車間所有工序級作業任務的加工信息實時反饋給計劃調度部門。由于生產現場作業任務的進度可實時反饋,計劃部門計劃員與工段計劃每周定期核對計劃完成情況的工作可取消了,取而代之的是計劃員通過進度監控隨時了解重要訂單的加工進度,對可能逾期的任務及時進行調整,體現了離散型制造業動態管理的特性。由于計劃調度部門及時進行調整,系統會依據調整結果重新對資源進行重組,因此提高了生產作業的連貫性,降低設備閑置率,提高了生產效率。
4.問題反饋及處理
車間生產過程中各類偶發事件難以及時反饋以及處理過程的低效問題,是導致離散制造行業生產效率低下的一個重要原因,也是MES系統要解決產品轉換過程中信息不暢的問題之一。處理人員的響應及處理效率將納入績效考核,從而實現了問題及時反饋與處理能力,有效提升了管理水平。
5.可視化
可視化模塊是對資源動態轉換過程和產品輸出結果zui直接的信息獲取渠道。結合LED屏幕和現場電子液晶看板等現代化信息輸出設備,可實現生產信息的動態顯示,為各部門協同作業提供直觀、實時的進度信息,為決策層提供客觀、準確的統計分析結果。
結束語
MES在整個企業信息集成系統中承上啟下,是生產活動與管理活動信息溝通的橋梁。離散制造MES技術在過去二十年來不斷地成熟,但MES的發展和應用是一個過程,絕不是可以一蹴而就的。
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