0 引言
制造执行系统(manufacturing execution system，简称MES)是美国AMR公司(Advanoed Manufacturing Research，Inc.)在90年代初提出的，旨在加强MRP计划的执行功能，把MRP计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。我国工业企业对MES层的认识相对落后，主要源于信息孤岛和缺损环链。国内最早的MES是20世纪80年代宝钢建设初期从SIEMENS公司引进的。因此，加强对MES的研究和推广应用，探索MES的发展道路，对于提高我国企业的管理水平，增强制造业的竞争实力具有重要的意义。离散制造业由于其产品特点和工艺流程的复杂性，ERP系统建设过程存在很大问题，本文通过设计和开发车间制造执行系统(MES)来弥补行业车间制造业ERP系统的先天不足。
1 制造执行(MES)方案设计
ERP系统的概念来源于制造企业，其优势在于订单拉动生产。ERP系统仅仅实现了将任务(生产工单)下达到生产车间，但是对于任务的后续管理几乎空白，而在实际车间生产管理过程中，车间生产管理者会经常有这样的疑问：产品是否已具备装配条件？任务是否已分配？分配给了谁？物料目前在什么地方？谁转移走的？谁做的接收？设备加工能力是否足够？有多少任务在排队等待？操作者手上已分配了哪些任务？等等，这些问题在很大程度上困扰着生产管理者。为了解决车间的生产过程控制，通过不断实践和总结，形成如下离散制造业车间制造执行(以下简称MES)方案，从而实现对ERP生产管理功能有效的扩充、完善和延伸，并实现与ERP系统有效集成对接。
生产管理通常划分为两个层面：生产计划层和生产执行层。生产计划层主要包括：主生产计划(MDS)、能力需求计划(CRP)、物料需求计划(MRP)和生产工单等，这在ERP系统中已经有了很好的解决方案，本文所要讨论的主要是生产执行层面的系统建设。根据企业的生产管理特点，同时兼顾与ERP系统的集成性，生产执行层面应该具备以下主要功能：生产任务接收与反馈、任务派发和领取、完工汇报、半品库存、生产物流、委外加工及物资持出、点件包装、质量控制、成本统计、资源管理及统计分析等。系统总体架构图如图1所示。
图1 MES系统总体架构图
1.1 任务接收及反馈
ERP产生生产任务之后，MES系统启动任务接收请求，分析判断生产任务是否需要下载，如果需要就将ERP系统的生产任务下载到MES系统。
MES系统应提供两种任务下载方式：自动下载和手工下载，用户还可以设置选择采用逐条下载还是批量下载。对于ERP系统中增补和追加的临时任务还可以通过MES加载功能实现下载，从而保障上层ERP系统和车间底层MES系统的数据一致性。对于已经在MES系统中处于“完工”状态的任务可以自动进行任务状态的反馈，从而保证ERP系统生产任务的闭环管理。如图2所示。
图2 MES系统的任务接收及反馈图
1.2 任务派发及领取
通常ERP系统只是将生产任务发放到车间，但是具体在哪个设备上执行、具体的操作者是谁在ERP中不能指定。在MES系统中，需要进行生产任务的二次分配和调度，为生产任务分配具体的加工设备和操作者，同时形成详细的工序执行计划。MES系统的任务派发及领取流程如图3所示。
图3 MES系统的任务派发及领取流程图
从图3可知，操作者可以划卡进入MES系统查看“我的任务列表”，执行任务领取。在任务派发过程中可以查看当前的设备任务排队状况，从而掌握设备生产能力，也可查看操作者任务队列，掌握操作者“繁忙程度”。因此，生产管理者可很好地进行车间生产任务的派发和详细生产计划的安排。
1.3 完工汇报
MES系统的完工汇报过程如图4所示。从图4可知，任务派发到工作单元后，该任务的状态变为“执行状态”。该工作单元的操作者领取任务并执行加工活动，待完成工作后进行MES系统划卡报完工，同时MES系统启动完工反馈请求，将MES完工信息反馈到ERP系统。MES系统完工汇报时需要输入送料员、接料员、检查员等信息，以便后期进行物料的移动线索及质量追溯。
同时，还要输入加工实动工时。如果该工作单元的操作者还有有协作者，MES系统会根据用户输入的分配比例自动分配每个操作者的个人完成工时。完工汇报之后任务的状态变化为“完工状态”。
图4 MES系统的完工汇报流程图
1.4 半品库存
MES系统的半成品库存流程如图5所示。
待工件全部工序加工活动执行结束，经检验合格之后需要办理交库手续(对于直接转入装配现场的工件用户可选择是否办理虚拟交库手续)。从图5可知，MES系统将根据任务完工汇报信息自动形成工件入库队列，从而简化半品入库操作。通过规范半品库存的管理，可以实现对在制品物流过程的审计跟踪，同时也可以简化在制品的统计分析工作。
图5 MES系统的半品库存流程图
1.5 生产物流
车间生产物流将涉及三个方面的内容：材料领用、工件转移和完工交库。
MES系统的生产物流如图6所示。将根据ERP材料定额自动产生限额发料单(材料品种、规格、请发数量等)，生产加工领用时在系统中登记材料实际发放数量，将限额发料数量与实际发放数量之间的差异作为生产管理的重点，管理者要分析差异构成，差异产生的原因、并找到后续改进措施。这个环节重点是要严格履行领料制度，严肃限额发料单管理，从而保证仓库账实相符。
工件转移是指从当前工序移动到下一工序的过程，可以是作业区内部的移动，也可以是作业区间的移动，通常作业区间的工件移动需要记录双方交接手续，记录工件移动时间、送料人、接料人等信息，以便后续追溯物流路径。车间经常发生工件找不到或者丢失现象，对工件移动的记录能够很好地克服这些问题，用户通过MES系统能够方便地查询物料当前所处的位置。
完工交库即将工件转入半品库存管理。
图6 MES系统的生产物流图
1.6 委外加工及物资持出
整体、零件和工序等所有委外业务需严格履行委外申请和审批手续。MES系统委外加工及物资持出情况如图7所示。在MES系统中记录申请委外的生产任务号、零件号、零件名称、委外数量、申请人和审批人等信息，并开立委外物资持出证明(出门证)。待委外活动结束，物资返还之后在MES系统中进行登记消帐，表明物资已返还，这样可以加强和控制物资流失。
图7 MES系统委外加工及物资持出图
1.7 点件包装
企业将产品交付给客户现场安装过程中经常发生丢件、漏件现象，企业信誉和形象受到很大影响，因此而发生的现场补制费用无法预计。而这种问题的产生，究其原因还是企业在产品点件包装过程中没有规范化的管理造成的。
MES系统点件包装如图8所示。从图8可知，MES能很好地解决这些问题，从ERP产品明细表(BOM)自动生成装箱单明细，在包装过程中根据实际装箱情况形成实际装箱明细，装箱结束之后用户从MES系统打印实际装箱明细，与工件一起封装在包装箱内，交付客户，并作为安装现场点件的依据。
图8 MES系统点件包装图
1.8 质量控制
借助MES系统质量模块能够追踪工件的加工者及质量检查的报告者等信息，为质量事故的追踪和责任追溯提供良好的信息依据。要登记发生质量问题的生产任务号、工件编号、工件名称、废品数量、所在工作单元，是工费还是料费，废品工时是多少，等等，通过这些信息可以为以后进行质量成本分析提供很好的数据依据，分析质量造成的损失。
1.9 成本统计
通过MES系统进行生产直接材料的统计，还可进行生产工人个人完成工时的统计，依据这些统计信息进行材料成本和人工成本的归集，编制生产成本报表，提交财务。
1.10 资源管理(设备、人员、工具、量具、胎具等)
MES系统对设备、人员等资源进行统一定义和管理，为工作单元分配具体的生产设备，也可为工作单元分配具体的生产工人，从而建立起来工作单元、设备以及生产工人三者之间的对应关系，这样可以简化MES任务派发。MES系统还可以进行工具、量具、胎具等的管理。
1.11 统计分析及项目门户
MES系统将提供丰富多样的统计分析报表，可以按照不同的维度进行各种统计分析。例如常用的的统计分析报表应包括：产品成套性分析、工时统计分析(按产品、班组、个人等不同口径)、设备任务队列、设备利用率及待工情况等。
除了上述应该包括的统计分析报表之外，考虑到企业领导层都有登陆办公自动化(OA)的习惯，但是没有登陆ERP、CAPP、MES等系统的习惯，因此为了充分利用信息系统的信息共享优势，可以将生产信息统一提取到OA中进行展示，使OA成为进入企业信息平台的门户，从而实现ERP、MES等信息系统与OA的集成。在实际系统建设过程中可以考虑将销售合同、生产计划、生产备料信息、生产进度、生产质量等信息全部纳入统一界面进行展示，从而建立和实现生产项目门户管理，授权用户可以查询特定项目的设计、物供、生产、包装、发运全过程，授权的客户还可以登陆系统查看本单位项目执行进度。
2 结束语
本文描述了离散制造业MES系统建设应该具备的功能和基本需求，通过在管理信息与自动化信息之间建立起MES系统，可以有效实现生产现场、业务管理及领导决策三层信息的上下贯通与流程控制，实现管理信息与自动化信息的有效融合。但企业信息化系统建设是一个系统工程，不能片面地将MES系统建设独立于ERP之外。因此，MES系统建设过程中，要充分考虑与ERP系统的集成性问题，充分共享信息，从而真正实现企业数字化管理。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
相关文章
