大连利欧华能泵业有限公司(下文简称大连利欧)MES系统是企业实施生产管理信息化建设的先行系统，由大连华铁海兴科技有限公司(下文简称大连华铁)根据当前先进金融设备制造行业信息化建设的理论和实践经验，结合大连利欧的管理要求和生产车间的实际情况，对其进行整体规划、系统开发和实施，通过完成制造执行管理功能，实现多个部门间信息实时共享和传递，为企业的经营决策和生产组织管控提供及时、准确、完整的信息。
1.泵设备制造业背景
泵设备制造业，是为为石油化工、煤化工、天然气化工、生物化工、钢铁焦化、金属冶炼、环保等行业提供全面服务。设备产品，包括民用泵、水务及商业用泵、水利用泵、电力电站用泵、矿山冶金用泵以及石油化工用泵等，其产品的市场容量直接取决于农业、水利、发电站、矿山冶金及石油化工行业等的成长空间和电子化进程的拓展。行业的快速膨胀自然会不断提升对泵设备业的需求，近年来随着石油化工、煤化工、天然气化工、生物化工、钢铁焦化、金属冶炼、环保等行业的飞速发展，也为泵设备制造业提供了新的发展契机，市场需求也随增加。
2.大连利欧企业介绍及信息化现状分析
大连利欧华能泵业有限公司成立于1992年，注册资金5,100万元。2012年1月被利欧集团股份有限公司全资收购，目前以营销、制造、服务为主，以大连工业泵技术中心的优秀研发资源和自身强大的制造能力为依托，为石油化工、煤化工、天然气化工、生物化工、钢铁焦化、金属冶炼、环保等行业提供全面服务。
大连利欧拥有一定的信息化基础：企业拥有OA管理系统，即时通讯软件腾讯通等，同时，企业还具备一定的ERP实施经验。此外，制造中心目前使用SolidWorks和CAXA CAPP等设计软件，使用CAPP对工艺文档等技术文档进行归档管理，生产现场主要使用EXCEL来实现计划下达与报工，工人需要手工输入生产数据过程，迫切希望通过应用生产管理系统来解决计划执行等问题。
2015年1月，大连启动了生产管理信息化项目，与大连华铁合作，开发和实施了“精益制造执行系统”。系统贯彻按订单组织生产、全面质量管理的思想，以企业生产实时数据采集为基础，覆盖订单管理、计划管理、生产管理、采购管理、看板管理、过程监控等生产过程管理的各个方面，实现对生产现场数据资源的统一管理、使用和分析，达到对整个生产执行过程进行有效安排、控制、优化和过程改进。
实施范围主要包括项目管理部、生产管理部、采购部、财务部，由双方领导组成领导小组，大连利欧技术基础部牵头负责，并以MES系统为先导进行开发和实施。
3.大连生产计划执行面临的挑战
大连利欧总体属于订单式离散加工装配制造，加工过程基本上是把原材料分割成离散的毛坯，然后逐一经过加工或简单的部装，为装配车间提供零件或部件成品。由于具有产品结构复杂、生产复杂性高，制造周期短，产品品种多，零部件系列多等特点，给车间的生产计划执行带来了挑战，具体表现为：
(1)生产过程数据多，数据的收集、维护和检索工作量大：目前，物料采购、库存管理以及生产过程基本依靠手工进行相关数据的处理和记录，很难进行信息共享和结果分析，也无法为管理决策、生产过程组织、工艺和质量改进提供及时准确、直观真实的统计数据；
(2)生产任务多，生产过程控制非常困难：由于生产过程缺乏协同工作平台，企业与事业部、事业部之间以及事业部内部的计划及物料等方面的交互需要大量的人力进行跟踪和交互，并且在物料库存准备时间的准确性上无法保障且无法进行库存成本的控制；
(3)工作流程复杂：同一零件可能在不同的车间生产或在多个车间进行加工，加工流程多样化，而且因不同生产任务对同一车间能力的需求不同，因此会出现生产线和设备能力与负荷不平衡的现象；
(4)产品的加工周期较短，由于人工调度的不合理，导致计划的排队等待时间变长，引起计划交货期的延迟和在制品库存的增加。
随着企业管理需求的加强，大连利欧对MES项目建设的核心需求总结如下：
（1）计划管理：从主机计划到一级计划、二级计划自动分解下达的管理；
（2）简易报工与进度看板：通过简易的方案进行条码报工，实现掌握车间加工进度；
（3）减少采购人员重复工作：采购计划从二级计划下达后，一键导入K3生成采购申请单。交货期提前预警。
4.大连MES系统方案及实施
大连华铁海兴科技有限公司是一家专门为装备制造业企业提供信息化解决方案的集软件开发与应用实施于一体的高新技术企业。从2002年起，公司一直致力于制造业信息化领域的软件产品开发，在长期的实践过程中，不仅注意行业知识和业务经验的积累，同时也非常注重技术的沉淀和开发平台的优化。大连华铁开发了具有自主知识产权的、面向装备制造业精益生产管理的“天爲®”系列软件产品，并在项目实施中不断完善技术体系和服务体系，以标准化的实施方法实现快速.交付。天为装备制造MES是一套成熟而稳定的、基于SOA技术的软件平台，通过此平台可以快速地进行制造业企业生产管理解决方案的建模和实现。
4.1 项目总体目标与规划
大连华铁根据对大连的前期调研并结合多年积累的咨询和MES项目实施经验，指出大连利欧制造执行系统项目的总体目标表现在以下几个方面。
(1)生产订单管理：从主机计划到一级计划、BOM导入、二级计划自动分解下达的管理，各级管理模式通过MES系统中的工作流将各部门相关工作人员紧密结合，提高工作效率；
(2)一级计划管理：将一级计划维护到MES系统中，通过将一级计划节点名称与BOM中零件所属部件名称建立对照关系，MES系统自动拆解得出物料需求计划（自制、采购、外协），减少二级计划员的工作量提高准确性。
(3)订单BOM管理：将订单BOM导入MES系统中，通过系统对BOM进行管理。
(4)现场作业管理：设计了两种简易报工方式：不需要任何基础数据，只需在工艺工时卡上增加物料条码，质检员采用扫条码的方式反馈工序进度；采购到货采用K3入库单导出再导入MES的方式反馈。自制、采购件两种不同的报工方式，简单、快捷、准确，在系统中可实时查看加工进度、到货情况、齐套情况。
(5)采购管理：MES与K3 ERP集成，将MES的采购计划自动传递到K3的采购申请单中，减少了之前手工录入采购订单的工作量。采购计划、自制计划自动拆分下达到相关人员，外协计划自动进入审批过程，由生产副总进行审核监管，减少中间提申请审批流程、提高工作效率。采购计划通过K3编码由系统自动分配采购员，减少了以前由采购经理人为分配的工作量。
(6)物料管理：系统通过订单BOM导入、查库存过程自动过滤掉不需要信息反馈的物料，通过库管员反馈的数量，系统进行MRP分解，自动计算出自制计划、采购计划及外协计划的实际需求量；通过物料齐套性分析和控制，保证物料供应的时序性和成套性。
MES系统整体规划包括：生产订单、产品一级计划、订单BOM、物料需求计划、车间物料、车间计划、采购计划、变更通知、综合查询分析、看板管理等功能，如图2所示。
图2 利欧MES功能树
系统实施后将在MES系统中完成企业生产订单制定、一级计划和订单BOM做到MES系统，一级计划与订单BOM管理MRP拆解出物料需求计划下达生成自制、外协和采购计划，并进行现场作业任务的派发及反馈书记的采集，通过看板系统、查询系统，实现对生产的控制与管理。
4.2 MES系统整体解决方案
大连利欧按照订单组织生产、全面质量管理的思想，以企业生产实时数据采集为基础，覆盖订单管理、计划管理、生产管理、采购管理、看板管理、过程监控等生产过程管理的各个方面，实现对生产现场数据资源的统一管理、使用和分析，达到对整个生产执行过程进行有效安排、控制、优化和过程改进。MES系统的整体解决方案如下图3所示。
其中，系统蕴含了先进的订单型制造企业管理模式，体现了车间生产管控的最佳实践，适应企业高速成长且逐步规范的发展需求。通过不同层级的计划管理（从主机计划到一级计划、二级计划自动分解下达的管理），将一级计划节点名称与BOM中零件所属部件名称建立对照关系，系统自动拆解得出二级计划（含要求完成时间），减少二级计划员的工作量，并提高了准确性；系统通过订单BOM导入、查库存过程自动过滤掉不需要信息反馈的物料，通过库管员反馈的数量，系统进行MRP分解，自动计算出自制计划、采购计划及外协计划的实际需求量；通过物料齐套性分析和控制，保证物料供应的时序性和成套性；系统中采购计划管理模块通过K3编码由系统自动分配采购员，减少了以前由采购经理人为分配的工作量，并且MES与K3 ERP集成，将MES的采购计划自动传递到K3的采购申请单中，并设置采购到货期提前提醒，便于采购员及时跟单，减少了之前手工录入采购订单的工作量，效率大幅提高；系统建立两种报工方式：不需要任何基础数据，只需在工艺工时卡上增加物料条码，质检员采用扫条码的方式反馈工序进度；采购到货采用K3入库单导出再导入MES的方式反馈。自制、采购件两种不同的报工方式，简单、快捷、准确，在系统中可实时查看加工进度、到货情况、齐套情况。
图3 制造执行管理整体解决方案
5. 天为MES系统关键技术
(1)过程控制关键技术
面向复杂制造过程的零部件跟踪管理、齐套控制，以批号或单件号为标识对车间在制品进行规范管理，依据物料单件号或批号记录各生产工序零部件加工过程、质量等信息，通过基于单件号或批号的全生命周期状态控制实现对订单和物料信息的全生产过程跟踪及产品质量履历追溯；
(2)体系结构关键技术
天为MES系统软件采用基于SOA组件的体系结构设计，在行业MES领域框架的基础上，通过装配通用组件和领域组件所形成的软件系统，MES系统内部各个组件之间通过接口完成松散耦合交互，并且天为MES系统软件可以从数据层、业务逻辑层和表示层三个层次提供与外部其它应用系统的集成接口，天为MES系统软件具有很好的可配置性、可重用性、可扩展性和可集成性；
(3)建模关键技术
天为MES系统软件采用基于工作流的系统建模技术，可以把MES业务逻辑从具体的业务实现中分离出来，实现不修改具体功能模块实现方法（硬件环境、操作系统、数据库系统、编程语言、应用开发工具、用户界面）的情况下，通过修改过程模型来完成系统功能的改变或系统性能的改进，流程再定义技术能够灵活地将各类应用功能连接在一起，快速完成企业系统的搭建；
(4)天为MES系统其他关键技术介绍
①基于“人-机-料-法-环”互联的生产准备技术：车间生产能够顺畅进行，需要人员、机器、物料、技术文件以及装配环境等的协同管理，实现各项资源能够根据生产计划任务进行优化匹配，当生产任务由于缺料、设备故障、技术变更等情况发生变更时，上述资源能够进行动态调整，如图4所示。
图4 基于“人-机-料-法-环”互联的生产准备技术
②基于条码、数字标签的产品跟踪技术：在MES中建立完善的物料跟踪体系，运用条码或数字标签，实现最终产品和重要零部件生产全过程的生产计划、质量、工艺、成本、设备等生产过程信息的实时采集和追溯，形成机构产品和重要零部件单件和批次追溯的整体解决方案，实现在线质量管理，细化成本信息精度。不仅可以完成本地数据采集和处理工作，还具备支持高级的数据管理和统计、分析功能，如图5所示。
图5 基于条码、数字标签的产品跟踪技术
③产品过程数据采集技术：生产过程的数据来自生产各环节中，具有数据量多、分布散的特点。完善的数据采集机制，实时、准确的对制造过程中的各种数据进行信息采集至关重要。如图6 所示，针对产品过程数据量多，分布散的特点，建立产品过程数据实时采集系统，完善数据采集机制，实时、准确的对各种制造数据和业务数据进行信息采集，为管理信息系统提供基础数据，实现各级管理部门对生产过程实时数据的共享。同时对生产过程进行监控，实现过程控制系统与管理信息系统的数据集成，为企业整个信息化建设提供基础数据平台。
图6 生产控制实时数据收集和分析
6.系统效益
目前，天为MES系统现已在大连利欧全面投入使用，MES系统的上线运行明显地提升了企业的生产精细化管理水平，提高了数据处理的效率，保证了信息的及时性、准确性、完整性和可靠性。使用结果表明该系统功能完善、运行稳定、性能可靠，通过MES系统的实施，使各部门管理人员以及机加车间借助该系统，加强了对订单合同、一级计划、订单BOM的基础数据管控以及MRP分解成计划明细的下达、执行、反馈，实现了无纸化均衡生产；同时通过与K3系统的集成，减少采购人员操作重复性工作，提高工作效率，形成一体化的生产管理信息系统，为生产决策提供信息支持，为企业规范优化生产管理、降低成本、提升客户服务等方面提供了科学的管理方法和工具。
同时，MES系统在企业信息化应用过程中成为生产活动与管理活动信息沟通的桥梁，促进了企业信息化建设的深入发展，使企业的现代化管理水平跨上了一个新台阶，也增强了企业建立现代企业管理模式的信心和决心。
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