引言
美国先进制造研究机构(AMR，Advanced Manufacturing Research)首先提出了制造执行系统(MES，Manufacturing Execution system)的概念，并将MES的应用方向定位于重点解决生产管理问题。MES面向制造过程，在企业生产管理系统中起着承上启下的作用，能够采集生产现场的实时数据，安排短期的生产作业，有助于生产计划调度、监控、资源调配和生产过程优化等工作的进行。随着国内企业信息化工作的逐步深入，MES已成为当前国内企业制造信息化研究与应用的热点之一。目前，MES在航空、航天、电子等领域均获得了厂泛应用。
1 多品种、小批量电子产品科研生产管理的主要问题
产品全生命周期包括研究、设计、采购、制造、交付等全过程。其中，制造过程是工程应用的重要保障。军工产品具有技术尖端、产品质量要求高、小批量、多品种等特点，从零件加工到最终组装成产品，其加工工艺过程包括机械加工工艺、特种工艺、电子装联工艺，以及精密机械装配工艺等，生产环节多，生产过程复杂。从任务特点看，军工产品生产任务主要是上级下达的指令性任务。近年来，军工产品的科研生产呈现出多种型号产品同时研制、生产，计划有一定的不确定性，项目需求变更多等特点。新型号的研制不仅周期短，也打破了原型号的串行研制程序，边研制边生产边定型，生产组织管理难度很大。在这种形势下，采用传统生产管理方式，需投入较大的管理成本，才能完成任务，但随着型号产品日趋增多、研制周期日益缩短，传统生产管理方式面临着巨大挑战，具体表现在以下方面：技术信息及管理信息管理程序不规范，信息不能共享，技术及生产准备周期长；管理部门、生产车间对生产过程不可监控，生产过程对车间调度员能力、工作主动性依赖较强；随着型号产品和设备的增多，生产流程的分支和数据信息也不断增多，仅依靠人力无法快速分析各工位的任务情况及各产品的加工过程信息，只能依靠对最终节点情况的了解，这种没有信息系统支持的传统生产管理方式，对生产过程的了解往往是局部的、粗略的、滞后的，更谈不上对生产过程的控制；数据采集困难，难以对制造过程中的产品质量进行动态监控和分析；缺乏资源一致性维护，各部门的数据统计不协调，对物料(原材料、元器件)的动态管理依赖后续工序的等待和催促，不能及时发现问题，可能会导致生产无法有序进行；工时定额不准确，不能作为工人绩效考核的有效依据，也不能为型号的成本核算提供相对合理和准确的数据。
2 电子产品MES功能模型
通常，军工电子产品生产过程实行所、车间两级生产管理体制。所级生产管理部门为科研生产处，其工作内容侧重于生产计划的制定、对产品生产流程的全程监控和管理。实际生产任务主要由工艺室、机械加工车间、电子装联车间、质检中心等单位承担。车间接收科研生产处下达的批次生产计划后，根据生产资源进行粗能力平衡，制定出作业计划，确定各工序的开工日期及完工日期。并根据车间现阶段的生产任务和实际生产情况，制定出各生产班组的具体批次生产计划。一般情况下，整批产品的一道工序完成后就提交质检中心进行质量检验，经检验合格后入库，否则进行返工返修或报废补投。
在电子产品MES中，各相关生产单位的工作模式为：科研生产处在MES中完成所生产计划(生产任务单)；工艺部门根据生产任务单在计算机辅助工艺过程设计(CAPP，computer Aided Process Plannjng)系统中完成工艺规程设计；在MES中，进行工艺定额制定，明确生产数量，完成材料定额及工时定额，材料定额和工时定额等生产信息存储在MES中，作为车间进行生产组织的数据源和依据；机械加工、电子装联车间根据所生产计划及工艺规程、工时定额，自动从CAPP系统中导出工艺信息，在MES中完成车间计划调度、生产指令卡生成等过程，并根据生产指令卡组织工序流转；检验部门在工序检验过程中在条码技术的支持下将操作者、完工时间、质量信息等生产现场数据录入MES中提供系统管理；科研生产处及生产单位则利用MES对现场生产活动进行实时监控与查询，及时掌握并组织解决生产过程中出现的问题，实时调整生产计划。
通过对军工电子产品生产过程的分析，设计了涵盖科研生产计划部门、工艺部门、机械加工车间、电子装联车间、检验部门等主要部门的MES功能模型，如图1所示。该系统的主要模块包括系统管理模块、生产任务单管理模块、车间计划调度模块、半成品管理、检验数据采集模块、工艺定额管理模块、信息查询与报表管理模块等。
图1 电子产品MES功能模型
3 MES在电子产品科研生产管理中的应用
为了便于实施和使用，解决传统科研生产管理中存在的突出问题，MES被划分成若干子系统，分别面向特定的部门和用户，形成了各自的功能和界面。尽管MES被分成了多个子系统来部署，但这些子系统都是基于同一后台数据库、按照统一的规划来进行设计和实现的，因而彼此间保持了较好的信息共享和集成，实现了科研及批生产所有型号产品的生产计划部门计划制定、工艺准备、工时定额、元件齐套、车间调度、零件检验、零件入库和出库等环节的日常工作的信息化管理。
从1年来的应用效果来看，该系统总体运行情况良好，现已完成生产计划部门生产计划近4000项、零组件图纸1.2万余张、零件工序近6万道、工时近30万小时。总体来说，MES的开发及其在小批量电子产品生产管理中的应用和实施，取得了以下效果：(1)通过与CAPP系统的信息集成，自动生成了所有零件的生产指令卡，减少了信息的重复录入量，显著缩短了车间的生产准备时间。(2)通过信息共享，提高了信息的透明度与利用率，提高了管理效率。MES的所有数据都以科研生产任务为主线，基于统一的数据库平台，这使得各岗位人员都能够通过系统的信息查询和数据统计功能获得自己所关心的数据。(3)规范了生产管理流程。MES通过对生产过程各环节的时间节点、数量、进度等信息的限制和监控，达到了规范生产流程的目的。(4)MES系统内丰富的工时、质量、任务量等生产数据为产品质量分析、生产资源优化配置、生产计划合理安排提供了科学依据。
结论
从实际应用情况来看，所设计MES的功能可基本满足现阶段小批量电子产品生产过程所涉及的各相关部门日常工作的需要。今后，随着MES的进一步优化和实施，一方面，可增加生产信息的透明度，通过信息共享、信息集成、信息处理等技术，大大缩短电子产品的生产准备时间，其统计汇总功能、数据分析功能也将大大提高生产管理效率；另一方面，MES的应用也将起到规范生产过程控制、提高产品质量等作用，最终将推动科研生产管理活动快节奏、高效益有序运行，提高各部门的快速响应能力。
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本文标题：MES在小批量电子产品生产管理中的应用
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