MES 系統(tǒng)及制造流程分析

時間：2022-02-24作者：天津邁訊科智能技術(shù)有限公司瀏覽：464

MES 系統(tǒng)(manufacturing execution system)全稱為制造執(zhí)行系統(tǒng)，從系統(tǒng)名稱即可以看出，MES 主要應用于 " 制造 " 流程。MES 系統(tǒng)是制造業(yè)提高自身競爭力*的 " 利器 "。

那么什么是 MES?MES就是針對于生產(chǎn)制造過程中流程、資源的管理系統(tǒng)，目標是實現(xiàn)生產(chǎn)制造過程 " 黑匣子 " 的可視、可控，為智能生產(chǎn)提供支撐。

上文提到 MES 管理的是制造過程，可以說，從 ERP 計劃指令下達工廠后到成品入倉完成都屬于 MES 的系統(tǒng)范疇。而其中主要涉及到的**流程包括了生產(chǎn)排程、生產(chǎn)資源準備、生產(chǎn)制造(其中包含了加工、測試、包裝)、質(zhì)檢、入庫。

這里需要特別注意的點和供應鏈的設(shè)計一樣，不可忽視過程中逆向和異常處理流程在系統(tǒng)中的設(shè)計。在制造型企業(yè)中，會存在不同商品的前序制造流程相同而后續(xù)工藝不同(且為了減少企業(yè)備貨壓力，近年越來越多的企業(yè)會盡量后置差異工序)。

企業(yè)在備貨過程中如果 A 款商品備貨過多，會存在拆解 A 款重新組裝成 B 款的需求。也存在生產(chǎn)完成后，發(fā)現(xiàn)部分部件不合格，導致商品需要批量拆解重新生產(chǎn)。

逆向流程包括上述場景中成品的拆解、生產(chǎn)退料等和正常生產(chǎn)流程 " 相逆 " 的流程。

而異常是指缺料、設(shè)備故障、測試異常等影響正常生產(chǎn)流程的情況，系統(tǒng)需要具備快速響應及處理異常的容錯能力。

1. 生產(chǎn)計劃 / 返工計劃

生產(chǎn)計劃來自于上游 ERP 銷售(交付)計劃的拆解。對于企業(yè)(EPR)級別的計劃來說，僅需要輸出企業(yè)整體在*日期用戶或內(nèi)部期望的交付內(nèi)容即可。

但實際的生產(chǎn)過程則需要細化到車間、產(chǎn)線、工位的維度，而這就是 MES 計劃模塊所需要實現(xiàn)的功能?；诮桓队媱?，結(jié)合生產(chǎn)資源進行制造計劃的拆解。

STEP1：明確交付計劃

交付計劃中應包含較終交付商品明細、要求交付日期及交付對象。

STEP2：計劃拆解

交付商品 BOM 拆解，確認生產(chǎn)提前期。H 公司生產(chǎn)的為電子設(shè)備，電子設(shè)備中的 PCB 板也均為內(nèi)部生產(chǎn)，那么在成品排產(chǎn)時系統(tǒng)需要具備子級成品同步排程的功能。

但如果子級物料的生產(chǎn)是基于安全庫存拉動觸發(fā)生產(chǎn)而不是按單生產(chǎn)，那么在計劃拆解時，則需要判斷上游的物料庫存是否會**安全庫存而不是每次都產(chǎn)生生產(chǎn)計劃。

此外，因為涉及到原料，因此也存在觸發(fā)采購計劃的可能。

STEP3：生產(chǎn)能力確認

因生產(chǎn)工藝和設(shè)備的限制，通常企業(yè)內(nèi)部對于不同產(chǎn)品會布局不同的生產(chǎn)線。

所以在生產(chǎn)計劃排程前需要確認相關(guān)產(chǎn)線的生產(chǎn)能力。

STEP4：輸出計劃

根據(jù)拆解的物料結(jié)合各生產(chǎn)線(車間)的生產(chǎn)能力輸出較終的排產(chǎn)計劃。

工廠的生產(chǎn)計劃往往是前置排程的，并且直接受上游 ERP 的訂單操作(接單、訂單取消)的影響，所以計劃模塊需要實現(xiàn)和 ERP 計劃的聯(lián)動，自動計劃調(diào)節(jié)功能的實現(xiàn)成本很大，但至少需要在 ERP 計劃變更時，產(chǎn)生預警及時提示計劃人員進行計劃調(diào)整。

同時需要監(jiān)控已經(jīng)創(chuàng)建的計劃在下游的交付情況，對于異常交付的排產(chǎn)計劃進行跟進和調(diào)整。

2. 生產(chǎn)資源安排

計劃安排了之后下一步就是計劃的執(zhí)行。在確認計劃后，生產(chǎn)開始之前，企業(yè)需要準備好生產(chǎn)所需的資源，其中包括：生產(chǎn)人員、設(shè)備、原材料、作業(yè)指導書。

生產(chǎn)人員企業(yè)要對每天產(chǎn)線的人員進行生產(chǎn)排班，根據(jù)人員技能矩陣及當天的生產(chǎn)計劃安排合適的人員在崗進行生產(chǎn)。

設(shè)備

不同產(chǎn)品的生產(chǎn)需要使用不同的設(shè)備，或者是同一設(shè)備的不同程序 / 模式。此外，生產(chǎn)前需確保產(chǎn)線設(shè)備的狀態(tài)必須是可用的。

原材料

生產(chǎn)前需要確保庫內(nèi)有足量的原材料(或其他產(chǎn)線有足夠的半成品)能夠在進入生產(chǎn)前送達產(chǎn)線，確保不因為缺料而停產(chǎn)。此處涉及到半成品的管控和送料 / 叫料模式的設(shè)計。

此外，計劃階段如發(fā)現(xiàn)原料短缺，還涉及到采購需求的生成。

作業(yè)指導(WI)

產(chǎn)品生產(chǎn)制造的操作說明書。作業(yè)指導書通常在產(chǎn)品試產(chǎn)階段較加重要，因為在量產(chǎn)后通常員工本身就是經(jīng)過培訓具備一定生產(chǎn)技能的。

3. 生產(chǎn)制造流程

生產(chǎn)制造流程是整個系統(tǒng)較為**的環(huán)節(jié)。涉及物料管理、生產(chǎn)訂單管理、**環(huán)節(jié)的節(jié)點上報(如測試結(jié)果)、過程質(zhì)量抽檢、異常報警(Andon)、效率管控等。

物料管理

生產(chǎn)過程中，物料按照生產(chǎn)狀態(tài)可分為三種形態(tài)：原材料、半成品(WIP)、成品。而產(chǎn)線上的管理主要是針對于原材料和半成品，通常成品在生產(chǎn)完成裝箱下線后會由倉庫員工統(tǒng)一進行入庫。

產(chǎn)線上對原料的操作主要包含：主動叫料，收料(包含數(shù)量、品質(zhì)的驗收)，消耗，退料，還有部分會涉及線邊盤點。

對于有追溯需求的物料，在使用過程中，需要在系統(tǒng)中記錄成品使用的精確物料編碼及物料批次的。此數(shù)據(jù)可用于長期質(zhì)量追溯。

而對于半成品更多的則是中間在制品數(shù)量的管控，中間 WIP 過多一定程度上說明工位間分工的不均衡，會造成生產(chǎn)力的浪費。

訂單管理此處的訂單是指上游計劃模塊下發(fā)到具體產(chǎn)線需要產(chǎn)線進行生產(chǎn)交付的訂單。在這個階段中，產(chǎn)線可以對訂單執(zhí)行的操作主要包括：開始生產(chǎn)(投產(chǎn))，異常申報，結(jié)束生產(chǎn)，訂單切換。

開始生產(chǎn)后，此訂單涉及的生產(chǎn)資源(人、設(shè)備、物料)的**信息都將進入系統(tǒng)的管控范圍。系統(tǒng)通過連接的設(shè)備(PDA、掃碼槍、測試設(shè)備等)采集生產(chǎn)過程中商品關(guān)聯(lián)的作業(yè)用戶、**物料、測試數(shù)據(jù)等，為后續(xù)系統(tǒng)報表及決策提供數(shù)據(jù)支撐。

因為產(chǎn)線的切換通常需要進行上一個商品的原材料清理、夾具設(shè)備切換調(diào)試等無效工時，因此如沒有特殊情況發(fā)生，產(chǎn)線都是按照既定的計劃完成當前訂單后再進入下一個訂單的生產(chǎn)。

但是如果臨時設(shè)備異?；蛉绷希灿锌赡苄枰獣和．斍坝唵吻袚Q到下一個訂單，此時系統(tǒng)需要記錄中間數(shù)據(jù)，包括上一個訂單的完成量、過程中的半成品等，確保在下次開始生產(chǎn)時，通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)和實物比對沒有物料損失。

異常管理(Andon)

Andon 管理(又叫安燈)，較初源自于日本豐田，指通過現(xiàn)場報警燈可視化生產(chǎn)現(xiàn)場的異常，主要是為了及時發(fā)現(xiàn)異常減少效率和品質(zhì)損失。而隨著制造業(yè)的發(fā)展，安燈的形式也開始變得多樣化。

對于產(chǎn)線來說，異常包括很多種：如缺料、設(shè)備故障、產(chǎn)能不達標等，嚴格的說，只要造成實際與期望產(chǎn)出不一致的情況都可以稱為異常。除了人員主動發(fā)起異常提報外，企業(yè)也會通過自動收集數(shù)據(jù)(如安置傳感器)逐級上報異常。

效率管控

效率管控是為了準時完成成品需求的交付。

效率的提升也是各大制造企業(yè)追求的**指標之一，同樣的產(chǎn)品，較高的效率意味著較高的市場利潤和較強的競爭力，因此這也是 MES 比較重要的**指標之一。

首先我們簡單了解下效率的定義。

效率 = 目標時間內(nèi)的實際產(chǎn)出 / 理論產(chǎn)出;理論產(chǎn)出 = 投入時間 / 產(chǎn)品工時。效率通常和工時平衡率、產(chǎn)線自動化程度、員工熟練度、產(chǎn)線布局等都存在一定關(guān)聯(lián)。因此效率的提升方式也是多維度的。MES 系統(tǒng)中對于效率的管控更多的是數(shù)據(jù)的采集和呈現(xiàn)，實現(xiàn)車間效率、產(chǎn)線效率、人員效率的橫縱向?qū)Ρ?，以此達到長期良性循環(huán)的向上趨勢。

4. 質(zhì)量管控

質(zhì)量管控的系統(tǒng)范疇是貫穿在整個制造環(huán)節(jié)，甚至是在制造環(huán)節(jié)開始之前，在產(chǎn)品設(shè)計之初就已經(jīng)需要進行質(zhì)量管控點的設(shè)計了，比如 FEMA(失效模式和影響分析)。因此在 MES 中的質(zhì)量模塊也是一樣，并不只是指對于成品的質(zhì)量管控，更多的是過程管控，可以從事前、事中、事后三個維度進行分析。

事前預控

針對于產(chǎn)品特性和目標，提前定義生產(chǎn)的關(guān)鍵崗位、測試**指標、風險點;

原材料品質(zhì)的質(zhì)量管控;

操作人員培訓規(guī)范;

事中監(jiān)控

生產(chǎn)過程中品控標準的執(zhí)行;

員工操作規(guī)范性的把控及抽檢;

不良品攔截;

**指標趨勢監(jiān)控(六西格瑪);

事后管控

成品品質(zhì)把控;

用戶質(zhì)量反饋追溯和分析;

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