以MES自动化为核心构建TMC智慧型工厂

苏州维信电子有限公司IT项目经理钟航

    维信电子是在美国纳斯达克上市的美资公司，成立于1984年，1994年在苏州开立第一家工厂，2011年被美国纳斯达克股票评估机构评为当年度前二十大上升最快的科技公司，目前从事智能手机和平板电脑柔性电子路制造与装配。维信电子的制造基地在苏州市和成都，希望能够用先进的生产自动化设备和完善的IT解决方案使其产品不同于竞争者，这也是公司为什么要导入MES的初衷。

智慧型工厂远景

    维信电子的远景是构建一个智慧型工厂，其目标是以先进的自动化生产制造技术与关键IT应用系统的高度集成为基础，构建世界级的主流技术制造公司(TMC)。目前，已规划实施的关键IT应用系统有 ERP、MES、APS、QMS、PDM、BI。其中最核心的部分是先进的MES生产制造解决方案，我们希望提供完整的实时生产数据给生产管理者进行决策，生产当中的异常状况可以很快反应给相关部门。同时，全面提升制造与工时效率，大幅缩减产品的品质管理成本，使生产的产品可以被追溯，有效管理供应厂商，以全面提升客户满意度。

MES系统解决方案的评估和挑选过程

    *2011年公司组建了MES系统解决方案评估小组，负责制定需求，并将正式需求文档发给6个系统提供商。

    *5家系统提供商完成第一轮的系统功能介绍，部分厂商由于产品部分功能缺失（如没有批次管理功能，派工功能，缺少品质和SPC管控功能而被淘汰。

    *所有主要的业务部门负责人参与整个方案评估的全过程，其中包括生产部门、计划部门、文控中心、精益生产、品保、财务、工程和IT部门。

    *整个对系统提供商的评估内容包括项目管理能力、项目成员技术水平、人力资源、已有客户及成功案例、公司资质及财务稳定性。

    *2011年12月完成最后一轮评分。MES评估小组最终推荐2家系统提供商进入最后环节 -- 议价及合同拟定。

    最后我们选择了Camstar的MES。首先我们看中的是制造管理，然后是品质管理，最后是看中它的制造智能管理，因为所有的系统都要为最终决策服务。我们的智慧型生产系统功能包含MES生产执行系统、无线制造数据网络、无线与虚拟化终端生产数据采集系统、无纸化车间管理系统、品质管理系统、设备数据采集系统以及SPC系统（实时集成）、实时生产监控系统、商业智能与决策支援系统、生产设备自动化、测试设备自动化、无线仓储管理系统 （实时集成）、ABC成本分析系统。

维信电子MES方案架构

图2 MES系统集成架构图

    图2是公司的MES集成架构，以及和其他系统的整合。制造是主要部分，包含了物料管理、载具和制具的管理、派工管理、在制品管理、生产资源管理、产线异常问题处理、员工技能认证、量测设备校验、电子化签核系统、制程控制、测试数据管理、在线标签打印。以在制品管理、员工技能认证、量测设备校验为例，企业需要随时知道产品生产到哪里，有没有问题，人员和设备的配备是否到位。另外，电子制造业的人员异动非常频繁，很多操作工今天在这里，明天就换了，所以需要对员工进行技能论证，并在系统中备案，记录他能在什么工位操作哪种设备，是不是多能工。同时因为我们做的是精密产品，量测设备都必须进行检验，否则会出现问题，等等这些都是基本的MES功能。

图3 MES私有云的网络架构

    因为维信电子在成都和苏州分别有五家工厂，基础架构的时候就考虑要分几个层级，包括存储层级、数据库层级，都要进行HA的设置。因此有很多的服务器，每一个服务器扮演不同的角色，如果一个服务器出现问题另一个可以跟上。由于工厂在成都，那边自然灾害比较频繁，所以我们会把成都的MES系统在苏州做一个灾备，当这个有问题的情况下，可以通过环形网路到苏州。

维信电子MES方案主要功能和设计

    下面简单介绍一下MES功能：

    工厂运营

    •工厂基础数据设定

    •产品工艺制程设定

    •作业指导书、流程单无纸化

    •在制品（产品批次）管理

    •产品批次现场移动管控

    •重工管理

    •现场物料管理及追溯

    •公司内跨厂加工管理

    •协力厂商外发加工管理

    •载具管理

    •员工技能培训记录及上机技能验证

    •产品批次识别及追溯

    •产品批次识别及追溯

    •生产线边仓库存管理

    •安全权限管理

    •工时收集及监控

    设备管理

    •设备基础资料维护

    •模具、治具基础资料维护

    •设备维护计划和日常维护记录

    •设备使用率、效率收集

    •设备异常反馈及追踪

    •模具、治具维修保养记录

    •设备、模具和治具校验

    •备用零件库存管理

    •生产固定资产管理

    产品质量管理

    •工程用数据采集

    •SPC统计过程控制

    •IPQA随线巡检、成品品质检查

    •MRB事件处理

    •产线异常事件反馈及处理

    •8D事件报告

    •供应商品质管理

    与其他应用系统集成

    •ERP系统整合

    •计划排程系统整合

    •文件控制系统整合

    基础架构

    •单一账号验证，整合域账号及 权限控制

    •数据、文件及设置共享

    •异常SMS，email报警

    设备数据采集合

    •设备数据实时采集

    •电器性能测试设备数据采集

    •校验设备数据采集

    商业智能/决策支持

    •生产运营状况监控

    •异常状况分析及处理

    •分析问题及优化

图4 在制品追踪

    图4是在制品的追踪。一般在制品都有四个状态：在途、待生产、生产中、完工。其实每个动作都有它的意义，比如，在途就表明了在物料搬运过程中的时间，每个状态中都有些没有价值的时间，这些时间要重点提取出来，分析为什么这段时间里面耽误了这么长时间，到底是因为作业员效率比较差，还是因为电梯有瓶颈或者叉车有瓶颈。真正的生产时间，一般工厂的IE都会用码表量，不会有太大问题。但实时的生产结果反应出，IE虽然规定了标准工时，但可能因为设备的瓶颈或者员工技能不熟悉，而导致实际上工时的损失。而这些我们都会通过状态变化来发现，因此每一个环节都它的意义。

    对MES的线体也是这样控制，系统会显示批次从上机到下机的作业时间，记录完工数量（良品数量、不良数量、不良代号等信息），工单物料实时消耗，同步扣减仓库帐，不用实时人工转移。依据预先设定的工艺路线，正常转移到下一道工序，不存在没有收到的情况，避免了生产线经常会出现的扯皮与责任推诿。

图5 作业指导书

    图5是员工在线看作业指导书的地图。无纸化，不是一句口号，而要看实际的动作。我们的员工如果要看作业指导书，只要输入今天的工作号就能马上看到。当然不仅是指导书，只要能无纸化都输入进去。

图6 MES设备状态关系图

    图6是MES设备效率使用状态，其实就是通过这几个状态抓住设备当中使用的问题，抓住OEE。正常情况下设备都是在生产，有可能会出现等待，当设备从一个状态到另一个状态就要找原因，都要有一个责任部门要做分析和说明。

    另外是关于质量控制系统。每个公司都会有一些新产品，里面涉及了很多数据。之前我们都是用纸和流程单做记录，比如说测了多少数量，最后把纸收集起来，反馈到excel里面，然后给研发部门做分析，这样都很不准确。MES直接通过数据采集的方式展现数据，变得很及时。另外是制程SPC的控制，我们可以知道制程的变化，然后形成良率监控，IPQA检验报告记录，还有日常巡检的记录。我们可以把这些数据给客户，他可以看到追溯到哪里。

MES选型实施经验分享

    最后分享一下如何选择正确的方案提供商以及实施过程的管理。

    如何选择正确的方案提供商？

    首先看核心技术，因为核心技术直接决定了是否提供完善方案，以及系统响应速度，因为MES是现场系统，不能跑得太慢。

    其次要精通产业，对这个行业要熟悉，顾问工程师和方案架构师都要非常有经验，另外我们也建议，在情况允许的情况下，最好让这些顾问在工厂待着，这样才能了解实际的需求，避免后面的修改，浪费大家的时间。

    第三，有系统化的代码、补丁，对版本进行控制。

    第四，有卓越的客户案例，快速构建方案原型的能力。

    第五，愿意提供软件代码与相关文档，因为不可能让顾问一直在工厂，因此最好能够提供代码，让企业的IT工程师熟悉。

    方案实施过程管理

    很多人都说MES是一个全面的系统，因此必须把专案定位为业务改造与优化的专案，而非一般的IT专案。要明确以业务单位为主导的专职项目经理与高阶主管支持。要清楚的定义投资回收率，并有一套具体方法追踪与分析成效，还要有一个专职的业务部门团队负责全程需求分析，生产流程设计与可行方案调研，草拟方案系统测试脚本，人员培训与文档撰写。要定期与高阶主管进行沟通汇报，对关键问题寻求决策支持。同时还要有一些危机意识，需要有坚韧的毅力面对问题与危机，妥善处理。此外流程变更要有负责人，像这样的核心业务最好邀请所有相关业务部门负责人参与讨论定案后签字同意。因为项目实施都是分阶段的，所以每个阶段都要设立里程碑，此外沟通也很重要，尽量避免指责和抱怨。

    本文根据苏州维信电子有限公司IT项目经理钟航在“第九届中国制造业MES应用年会”上的发言整理而成，已经本人确认。

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