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MES幫助企業掌控現場 突破中國制造業的軟肋

2016-12-16 16:38:38 圖文:

近年來,隨著面向訂單生產的多品種小批量的生產模式和精益生產管理模式的提出,以及客戶、市場對產品質量提出更高要求,MES更加得到很多制造企業重視。尤其是在國家大力支持物聯網以及國際巨頭IBM提出智慧地球后,企業開始認識到要從最基礎的生產管理上提升競爭力,即只有將數據信息從產品級(基礎自動化級)取出,穿過操作控制級,送達管理級,通過連續信息流來實現企業信息集成才能使企業在日益激烈的競爭中立于不敗之地。

  當然,企業面對外部環境的挑戰,如產品生命周期越來越短、少量多樣市場變化快速且難以預測,國家的號召、政策的導向,競爭門檻越來越多,客戶評審越來越苛刻,競爭對手已經開始彎道超車。同時也要面對企業內部環境的挑戰,如生產單執行到哪一步?能否準時滿足交付?制造工序中如何防錯、防呆?在制品WIP/直通率/品質情況是否正常?緊急插單/撤單可行嗎?物料來料品質如何?關鍵物料使用到了哪些訂單上?先進先出如何保障?工藝路線是否最優化?生產瓶頸在那里?設備利用率如何?人員/班次產量以及標準工時?如何向客戶提供完整追溯記錄?等等。

  在物理世界中,數字技術已經得到了普遍應用,人們對數控機床、裝備了數字設備的各種運輸工具等早已司空見慣,但是這個浸入了數字技術的物理世界并不是一個數字化的世界,它缺少數字化的一個重要的特征-信息流。

  這些現象使得數字技術的效率沒有得到應有的發揮,這是制造業的軟肋所在,這就使得傳統的制造業在實現信息化的過程中遇到了一個瓶頸-信息斷層。

MES就是打通這個信息斷層,通過對信息實施微觀掌控,從而實現精細化管理,由此來達到提高效率的目的。MES是生產活動與管理活動信息溝通的橋梁,計劃與生產之間承上啟下的信息樞紐采集從接受訂貨到制成最終產品全過程的各種數據和狀態信息,目的在于優化管理活動,對隨時可能發生變化的生產狀況作出快速反應。它強調是精確的實時數據。MES改善設備投資回報率,以及改善及時交貨、庫存周轉、毛利和現金流通性能。

MES是車間執行管理系統,主要是追蹤、監督、控制、管理。實現上層ERP管理與底層PCS控制層之間的實時通信和指令執行,并與企業內其它制造管理信息系統進行信息傳輸與交換,實現企業信息無縫集成。

  越往制造深度應用,行業性要求就越高,所以,我們就要對行業進一步深入研究。所以MES對于離散行業和流程行業各有專注:

  離散行業的MES

  在過程管理與控制方面:通過對過程的離散事件動態監控,自動糾正生產操作或提供決策支持,以實現生產調度要求;在出現例外或生產進程偏離太大時,及時報警相關人員使其采取相應的措施。

  在生產調度與任務派工方面:根據工廠設備實際加工、運輸、存儲能力的變化,制定并優化生產的具體過程及各設備的詳細操作順序;為了提高生產柔性,生產任務根據生產執行具體情況及設備情況,結合資源配置進行現場動態分配。

  在資源配置和狀態控制方面:提供各種資源的實時狀態,與任務分配緊密協調,為各生產工序配置工具、設備、物料、文檔等資源,保證各操作按調度要求準備和執行。

  在質量管理方面:跟蹤產品原料、各加工的零件的設備、操作人員、工序批次等,為產品的使用、改進設計及質量控制提供依據;根據檢測結果確定產品問題、提供相應的決策支持。

  在維護管理方面:管理和指導設備、工模具的維護活動,卻報其可用。

  在勞動力管理方面:提供人員的狀態和相關的信息,跟蹤個人的工作執行情況,為操作人員提供決策支持。 

  在文檔管理方面:管理產品的設計、操作流程、工藝說明等;根據任務分配,為生產工序提供相應的程序和信息等。在數據采集方面:獲取各工序、設備、物料、產品等數據,并匯總成其它系統、管理者所需的信息。

  在性能分析和模擬方面:分析對比資源利用率、資源可用性、產品加工周期等的實際與標準的對比分析,做出相應的評估;通過模擬仿真為生產調度提供可視化的分析。

  流程行業的MES

  在過程管理與控制方面:與數據采集、質量控制底層控制系統進行實時通信;以控制層的控制能力為基礎,提供各種先進的算法,實時地監控生產動態過程按調度要求安全、穩定地進行;提供對生產失控或出現故障的實時報警,并能采取相應得緊急措施。

  在生產調度與任務派工方面:根據生產計劃,綜合流程的實際能力、物料與能源的供應可用、預防維護及切換線的代價等因素,制定生產的具體班次安排、生產進度安排等;由于產品的生產周期長、切換較少,以及流程設備柔性小,所以各任務的加工設備在調度時已經確定。

  在資源配置和狀態控制方面:由于生產存在波動變化的特性,為了保證生產連續、順利進行,實時地監控生產過程的資源和設備狀態,按調度要求安全、穩定地進行;并提供對生產波動或出現故障的實時預警。

  在質量管理方面:把直接或間接質量測量及分析結果實時反饋,保證產品符合行業標準和客戶要求,跟蹤產品原料的相關的信息、生產控制參數和配方、質量檢測結果及相關的批次號和數量。

  在維護管理方面:管理和指導設備、工具的維護活動;根據數據采集的數據進行故障分析和診斷。

  在勞動力管理方面:提供人員的狀態及所在班次等相關的信息,跟蹤個人的工作執行情況,為操作人員提供決策支持。

  在文檔管理方面:管理產品的配方、工藝流程、控制參數、相關行業標準、污染控制標準。在數據采集方面:及時為其它系統提供所需的數據,從工廠層實時地采集數據,并進行數據校驗及數據格式的轉換等處理;為管理者、上層如計劃系統提供所需的信息。

  在性能分析和模擬方面:產品的相關的數據、能源耗費、設備的使用情況進行綜合評估;依據采集的數據建立、修正生產模型,使其真實有效的反映實際生產過程,通過模擬仿真可視化的分析、改善控制效果。

  我們在實施MES系統,首先應進行精益思想的現場改善,再考慮在料、法、機的思路才能成功應用MES系統。所謂,就是產品的生產日程安排、物料批次跟蹤、關鍵工序管理、原輔料管理和生產統計分析。所謂,就是:質量檢驗數據采集、過程分析、SPC。所謂,就是:設備狀態監控、設備基本信息管理、設備故障分析、設備任務管理、設備統計分析等。

  總之,MES是業務應用系統與PCS集成的平臺橋梁:

  (1)向ERP提供實際生產數據,如成本、周期時間、產出等其它生產數據。

  (2)向APS提供實際的訂貨狀態、生產能力、班次等實時變化的約束。可以成功實時重排優化計劃排程。

  (3)向銷售服務系統提供生產設備及能力可以成功進行交貨期的承諾CTP和報價。

  (4)向工程研發提供產品產出和質量的實時數據,便于CAD/CAM做出適當調整。

  (5)向過程控制PCS提供生產設備以優化的方式進行生產的工藝規程與指令,并下載。

  當然,可視化工廠很重要,人機交互也很實用,但是,動態復雜的車間現場,更應該利用人工智能及智能運籌APS,以人工干預的方式進行遠程控制則不具備決策自動化能力,應該實現以決策自動化為主的管理控制系統。

 


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