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MES选型攻略及行业分析 目前中国的MES市场还处于起步阶段。在钢铁，汽车、烟草等行业，MES应用已取得一定成效，但在更多的行业中，MES的应用价值体现仍不明显。随着信息技术在制造企业中的推广与应用，企业信息化日益得到重视，成为制造企业发展的必然。由于MES系统具有提高企业对生产全过程的监督和控制能力，提高企业生产效率，最大限度地帮助企业有效利用现有生产资源，对企业做到精细化管理，降低企业生产成本等明显的优势，许多企业开始有选择的实施应用MES系统，但是，盲目的跟风而不考虑企业自身情况，选择了不适应企业生产方式的MES系统，企业的生产效率得不到改善，甚至会对现有生产方式造成冲击，导致MES成为“鸡肋”。因此，本文将从MES选型开始，探讨企业应该如何选择适合自己的MES系统，最终力求帮助企业最大化MES应用效果。 1、企业车间生产管理所面临的挑战 生产车间管理是企业生产经营活动的主战场，在目前的激烈的市场竞争环境下，企业的车间生产管理也面临着越来越多的挑战：
产品品种越来越多，产品生命周期缩短；
2、MES概述
3、MES选型误区
需求宽泛，缺乏针对性；
贪大求全，唯功能，不切实际；
脱离ERP与自动化系统等，不考虑与现有系统的集成；
用IT语言描述需求，不便于决策；
各供应商特色功能罗列；
忽视后续维护服务。
4、MES选型要点 制造企业在对MES系统进行选型时，常常会陷入一种盲目的状态，对自身需求缺乏明确的认识，贪大求全，一味的参考同行业其他企业选择情况，过分信赖软件厂商的宣传，企业负责人权责不清等等，这些都会造成MES项目的失败，因此，企业在进行MES选型时，应注意以下几点： 4.1 确定选型团队 企业在选型开始之前，首先需要对自身的项目人员做出确定，由于MES涉及到生产过程的各个部门，牵扯到各个部门之间的协同，为了避免日后项目实施时出现部门之间的争论，达到管理的精细，企业在项目经理人选的确定上应该极为慎重，需要他有资历和能力做好部门之间的协调，因此，企业项目经理最好由企业的高层领导担任，并且最好对各个部门之间都比较了解，有相关的管理经验，在项目中严格的实施一把手原则，负责关键环节的决策，以避免项目开始后再出现众口纷纭的状况。 企业在项目前期分析需求时，通常是由业务部门的人员提出需求，IT部门负责对需求把控。因此，在确定项目经理后，对于项目组成员的确定上，需要选择业务部门以及IT部门的合适的人员参与到MES项目中来，明确各人权责，避免在项目推进过程中，出现权责不明的情况，项目组每个人都有话语权将导致项目由于意见的不统一而出现分歧，影响项目的顺利进行。 另外，若企业缺乏有经验的实施人员，可借由第三方咨询服务机构，介入到企业的选型与实施过程中，起到监督促进作用。 若企业一开始便选择自主开发MES系统，在项目经理的选择上更需慎重，避免在项目开始后受到各个部门之间的刁难与不配合，导致项目推进十分困难。 总之，负责人的选定应做到一把手原则，且由业务部门提出需求，IT部门负责把控等。 4.2 梳理流程，明确需求 目前很多企业在得知MES具有提高生产效率，改善生产状况的特点时，通常会提出两个疑问：MES到底是什么？MES能为我带来哪些效益？这时，企业需要明确观念，不是MES能为我带来什么，而是我需要MES给我带来什么？ 众多专家、MES厂商、成功实施MES的企业人员在谈到MES选型时，都会提到5个字，“从需求出发”。 MES具有强烈的行业特征以及个性化，企业在进行选型时，首先应该弄清企业想要的是什么，根据企业所处行业特点，进行详细的需求分析，理顺企业业务流程，找出生产过程中的短板与问题点，再来确定近期的目标与长远需求，分段实施，避免出现一窝蜂全上的情况。只有自身的生产流程理顺了，才能发现问题，通过MES解决问题，否则，项目最终只会失败。在此过程中，企业也可求助于专业的咨询机构，帮助摸清企业流程，找出企业容易忽视的问题点。 另外，对于某些没有成熟解决方案的行业，企业需根据自身情况，确定是自主开发还是联合软件厂商来做针对性的开发。 4.3 合理选择功能模块 MES共具有11个模块，企业在初始选择时不能一味贪大求全，将11个模块一起实施，这样既浪费时间、精力、财力，同时还会由于仓促的上马，出现一系列的问题。通常企业选择MES系统的主要目的在于实现生产过程控制，物料信息及时反馈，设备监控，及时防错与预警，质量控制，产品追溯等方面，对应来说，企业最迫切的需求，在于首先应实施生产资源分配与监控，作业计划和排产，数据采集，过程管理，质量管理等模块。对于员工管理，绩效分析等模块，除了特殊的需求，没有必要在一开始便立刻实施。 对于流程行业来说，在模块选择上通常以数据采集，产品质量管理，设备维护，质量管理，产品追溯等模块为主，而离散行业则侧重于生产资源分配与监控，生产调度，作业计划和排产等模块。 因此，企业在确定实施的模块时，需把握好需求与功能的关系，一方面充分考虑系统的实用性、适应性和可靠性，避免盲目的选择一些目前应用不到的模块，另一方面，在满足近期需求的前提下，还需考虑到系统的开放性和扩展性，为以后系统的升级做好准备。 4.4 数据集成与接口 从三层企业集成模型中可以看出，MES位于计划管理层与底层控制之间，对于与ERP以及底层自动化数据的交互要求非常之高，目前许多企业底层生产控制系统虽已基本实现了基础自动化和过程自动化，并且在此基础上形成了相对独立的系统，但是每个系统都有各自的处理逻辑、数据库、数据模型和通信机制。它们形成一个个信息孤岛，缺乏必要的整合，缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理。更重要的是，以过程控制为核心、侧重工艺参数优化的生产制造过程信息，远没有与以流程管理为核心、侧重资源配置优化的ERP整合起来。在ERP所关注的各项资源中，生产过程信息在企业的管理系统中它始终是“离线”的，生产过程信息始终不能连续、自动、完整的反映在企业管理系统中。这样在管理信息系统和生产控制系统之间，存在一个信息流通上的断层。 因此，考虑到MES承上启下的关键位置和作用，企业在选择MES系统时，需根据企业自身信息化系统应用情况，以及底层自动化设备的应用情况，充分考虑到数据接口的问题，使MES系统能与企业自有的信息系统紧密的结合起来，发挥最大的效用。
5、MES的行业特征 MES是带有很强的行业特征的系统，不同的行业的企业其MES的应用会有很大的差异。 其中，流程制造业以大批量生产为主，如医药、化工、电力、钢铁、能源、水泥、食品、制药等行业都属于典型的流程生产行业，这些企业主要采用按库存、批量、连续的生产方式。因此，将各种不同的自控系统联网，自动采集生产过程的数据实现企业的生产信息集成，建立全厂范围的实时和历史数据库，是流程行业企业实现MES应用最关键、最核心、也是最基础的任务。图3所示为流程行业的MES结构图。
图3. 流程行业MES结构图 典型的离散制造业主要包括机械、电子、航空、汽车等行业，这些企业既有按定单生产，也有按库存生产，既有批量生产，也有单件小批生产。那么，注重生产计划的制定，生产的快速响应是离散行业MES系统应用的关键。 无论从工艺流程还是生产组织方式方面，流程制造业和离散制造业都存在较大的差别。企业在选择实施MES系统时，要根据企业自身所处的行业特征区别对待。 表1. 流程制造业与离散制造业的MES应用对比分析
6、代表性行业选型分析 除了离散型与流程型制造方式的区别，即使是同属于离散制造业或流程制造业的企业，由于行业的不同对MES的需求也有很大的不同， 1）钢铁行业 钢铁企业MES是从企业经营战略到具体实施之间的一道桥梁，它针对钢铁企业生产运行、生产控制与管理信息不及时、不完全、生产与管理脱节、生产指挥滞后等现状，实现上下连通现场控制设备与企业管理平台，实现数据的无缝连接与信息共享；前后贯通整条产线，实现全生产过程的一体化产品与质量设计、计划与物流调度、生产控制与管理、生产成本在线预测和优化控制、设备状态的安全监视和维护等，从而实现整个企业信息的综合集成，对生产过程实现全过程高效协调的控制与管理。钢铁企业MES需求主要体现在： ★ 现场数据采集与过程处理。采集生产现场中的各种必要的数据信息，例如转炉的各控制点温度；投料数量；正在轧制的钢板厚度等等。对采集的数据进行即时分析处理，监控生产过程和自动修正生产中的错误以提高加工活动的效率和质量，或者向操作者提供预警或修正措施指导。 ★ 一体化计划编制功能和实时动态优化调整功能。包括全流程的计划编制和调整、冶炼连铸流程设计、连铸热轧流程设计和事件的时序管理。 ★ 动态成本控制。通过将实时的生产数据及时“抛帐”到财务系统，动态地收集与核算企业各生产工序的成本，通过对生产成本的控制，优化资金流，对钢铁生产过程全流程进行成本分析和预测，并在此基础上，实现企业整体成本的优化。 ★ 质量管理。建立产品规范体系和冶金规范体系，实现按用户需求进行产品设计；对于同一种产品，针对不同的用户、不同的用途分别制定不同的放行条件，体现按用户进行质量管理的模式；根据质量设计结果的放行标准和对产品的检化验实绩，实现对产品实物的自动质量判定。 ★ 合同管理。对合同各工序生产欠量进行动态平衡，实时监控合同进度，动态反映合同的欠量、通过量，合同跟踪从销售、质量、生产、出厂直到财务结算为止，实现实时动态的合同跟踪。 ★ 能源管理。钢铁厂的能源消耗约占钢铁成本的比例约20%-30%，因此在钢铁企业MES系统中，把能源管理作为一个基本应用，需要对能源统一调度、优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗，并需要制定事故预案策略、事故原因快速分析和及时判断处理、能源供需的合理调整和平衡以及在客观信息基础上的能源实绩分析、能源计划编制、能源质量管理、能源系统的预测。 ★ 设备故障监测与分析。实时监测设备的运行情况和负荷，并产生设备的阶段性、周期性和预防性的维护计划，并对突发故障产生响应，提供故障诊断支持；记录设备的历史档案和备品备件管理，方便对设备进行最优化管理与维护。 2）汽车行业 作为一个典型的离散制造业，整个汽车制造过程相当复杂。从最开始用户下订单，销售部门收集订单并定期反馈到财务、物流和制造等部门，到原材料进厂，经过一系列的加工过程，最后产品出厂并通过销售渠道交付给客户，中间牵扯到很多业务部门，有频繁大量的信息产生和传递。这其中JIT成为汽车企业应用MES的一个主要原因，为此汽车企业MES的主要需求点有： ★ 采集成品信息和物料部件信息，以及工件装配状态数据。采集方式可以是多样的，包括RFID技术，激光条码扫描，各类传感设备，网络摄像设备，以及可以由操作人员手工输入数据等方式进行数据采集。 ★ 数据处理。将采集到的“现场”数据同“后台”的预设数据（如BOM表或工艺设定值）进行交验，获得交验结果。另外也包括在设备与设备，设备与系统，系统与系统之间的数据交互，如将采集到的数据通过某种通讯模式传输到后台系统接口或数据输出设备。 ★ 设备控制。根据状态判断结果，按照业务逻辑进行生产设备控制；在状态异常的情况下可以通过PLC控制流水线停线，关闭生产工具，或指示灯红灯报警等方式提示现场操作人员， 同时也可以通过后台的监控程序实时通知车间管理人员。当操作人员或车间管理人员对异常处理完成后，再进行生产放行。 ★ 车间生产的无纸化要求。通过电子化的信息传递以提高信息传递的速度和效率，减少不必要的纸张浪费，并逐步实现无纸化生产。 ★ 生产管理的实时化要求。要求实时地采集生产过程的相关信息，如进度信息、关键质量信息等，并对变化快速地做出响应。 ★ 生产过程的透明化要求。使生产过程不再成为一个“黑盒”，车间管理者和企业管理人员乃至客户能够实时、透明地了解生产的实际状况。 ★ 车间在制品库存管理的明细化要求。要求对车间在制品的收、发以及工序件的搬运明细进行记录，减少在制品库存积压，从而降低库存资金占用。 ★ 生产管理科学化和辅助决策的要求。能够为ERP系统及企业管理层提供实时准确的生产状态信息，以提高决策的科学性和准确性。
3）化工行业 化工企业存在：生产装置大部分是在连续状态下工作；影响化学反应的因素即工艺参数变化很多；物料变化复杂；生产形式复杂等特点。因此其MES的主要需求点有： ★ 实时数据采集存储。通过控制设备将生产中的实时数据通过数据采集接口获取，降低人工抄写、传送这些数据的困难。 ★ 形成生产报表。形成日报、旬报、月报、生产简况等日常报表的同时，提供趋势分析，数据查询，事故追忆，相关曲线分析等功能。 ★ 动态成本管理。通过建立动态成本控制模型，以作业为单位收集成本信息，实时得到动态成本信息，分析作业成本效益关系、评价作业环节的价值，满足企业内部成本控制需要、对外产品定价需要和为生产调度提供基础信息。 ★ 生产调度。将管理层下达的生产计划，根据生产工艺、流程要求进行物料、能源平衡计算，结合控制系统采集到的设备状况，自动生成调度令，下达到生产作业现场，经确认后控制并监视生产作业的进行。 ★ 生产过程跟踪管理。监视、管理、跟踪和提高生产作业过程，对生产现场关键工序控制点(工艺、安全、环保、质量)指标进行动态掌握和实时控制。 ★ 在线质量监视管理。对产品质量指标进行在线质量检测、统计、显示，并通过系统的分析、整理，制成动态曲线图、质量控制图。 ★ 报警管理。对工艺、安全、环保、质量指标的超限进行多种方式的报警。 ★ 设备停机管理。采集并存储生产设备的启停机数据，对停机数据进行统计分析，实现对设备的减量、开、停车情况的监控，并进行设备停机原因分析追踪，达到优化生产过程并通过缩短停机时间来发掘生产潜力的目的。 4）机械行业 机械行业是典型的离散制造业，其特点是多品种、小批量生产；产品种类多，产品复杂，影响生产过程的不确定因素很多，经常出现紧急订单、设备故障等情况，使得生产计划发生改变；制造过程复杂，生产过程中不确定因素多，凭经验调度无法保证整个生产过程的协调，过程控制困难，管理难度大。因此其MES主要需求点如下： ★ 生产作业计划的分解。接受生产计划并将其分解为任务单元、平衡设备能力、指派加工设备、编制作业计划。主要包括对月、周、日计划的编制、调整、查询；能力需求；设备能力负荷；物料需求；工具需求等。 ★ 生产调度。在给定生产计划的前提下，针对各故障、供需变动、工艺切换、资源波动等造成的系统状态变化，进行在线作业计划调整，实时地做出生产方案、工艺路线、资源分配的变动决策，以满足实际生产的要求。在进行动态的实时调度时，尽量在原有的调度基础上进行修改，避免大范围调整造成的生产不稳定的状态，以保证各生产工序生产平稳。 ★ 物料跟踪。将生产指令下达给车间工作组进行生产，同时由物料跟踪管理进行物料跟踪。从过程控制系统或人机交互系统采集生产实际数据与生产指令完成信息，进行显示和分析整理，向生产调度模块提供所需的生产实际数据。并最终将反馈信息传递给生产计划部门，为物料跟踪和合同跟踪提供准确信息。主要包括：日计划执行结果输入、汇总、查询及反馈；任务完工的确认，确认车间加工完成；零件加工进度跟踪；拖期任务统计；在制品信息查询；生产报表（月、周、日）；工时统计；废品统计等。 ★ 数据整理。对设备性能、产品系列、零件种类、工艺卡等各种数据进行整理，形成标准规范化的文本，在此基础上建立相应的数据库。系统资源数据库包括设备库、工艺库、工具库、原料库等。数据库管理主要指对各资源数据库中数据的增加、删除、修改与保存操作。系统数据的维护包括数据库功能的设计以及对过时数据的更新操作，数据库数据的导入/导出操作。 ★ 作业计划模块由生产计划驱动，从资源数据库中提取资源信息（包括设备信息、工具信息、工艺信息、原料信息等）结合优化调度算法，生成作业计划单，并下达给车间工作组。而生产调度模块根据物料跟踪模块反馈回来的信息一方面将此信息再反馈给作业计划模块使之进行作业计划的调整，另一方面及时更新资源数据库，同时发挥调度功能，下达指令给车间工作组。 5）食品/饮料行业 食品/饮料行业往往流程化程度高，生产批量大，工艺复杂，对生产管理管理控制精度高，对生产过程的监控、管理、生产分析有很高的要求，多样化的消费者市场以及日益变化的客户需求决定了食品/饮料生产厂家除了在严格控制质量，保证产品的安全和健康以外，还需做到降低成本，增加产品的多样性，缩短产品上市时间等。因此食品/饮料行业的MES需求点在于： ★ 实时数据采集与分析。根据企业生产设备状况，选择合理的数据采集方式，实现与底层自动化设备的无缝对接。 获取与生产设备及生产过程相关的产品及过程参数信息，负责提供生产设备、生产过程的产品及过程参数的历史信息。为批次管理与跟踪、没备管理与维护、质量管理等模块提供数据。 ★ 生产优化与管理。实现生产调度与分析、物料管理与控制、成本核算与控制等，根据生产计划结合设备物料等状况制定最优的生产方案，满足成本低，效率高的要求。 ★ 生产监控。监督生产状况，根据当前批次生产情况、设备状况、职工信息等为下面的生产做好准备；能够应对各种突发事件并做好再次调度。 ★ 批次跟踪。采集当前批次（中间、最终）的生产运行数据，包括在线参数值和离线测量值，对生产质量做出评价，决定生产是否继续；当ERP对某个最终批次的生产情况提出质疑时，将根据此批次的记录进行反冲追查，并把结果上报给ERP和生产优化调度与管理模块。 ★ 质量管理。 ★ 设备管理。指导企业维护设备的工作以保证生产顺利进行，并产生阶段性，周期性和预防性的维护计划，也提供对紧急问题的响应（报警）；保留过去所发生的事件和问题的历史记录有助于处理可能要出现的问题。 6）电子行业 在电子制造行业，管理中重心在于保证生产过程的稳定性与对制造关键能力的改善与提升，电子产品涉及物料种类众多，因此生产过程透明，上料防错，元件追溯等方面是电子制造企业更为注重的地方。电子行业MES需求点如下： ★ 生产调度。根据生产工单生成工票，下达任务至各工序，分配打印产品SN号；监控工单进度，异常时冻结和解冻作业指令； ★ SMT上料功能。收集贴片机上料信息(站位号/FEEDER/物料等)，并进行合法性校验，建立工票和物料的追溯链； ★ 生产上料功能。收集MI段、AI段、整机段的上料信息，并进行合法性校验，建立工票和物料的追溯链； ★ 生产跟踪功能。根据订单执行进度，引入防呆机制满足混线生产的管理要求； ★ PQC/IPQC检验控制功能。管理生产过程中的检测工作和抽检工作，并从检测设备中获取检测详细结果；检测不良执行维修或返工业务； ★ 不良品维修业务功能。提供维修策略建议，实现不良产品快速再生产,建立产品详细维修档案； ★ 返工生产业务功能。下达返工指令至生产单元，设定返工工艺和返工SN号清单； ★ 产品追溯功能。MES实时监控PCB板/整机生产线上在制品情况；建立质量追溯链，实现正反向追溯。 (责任编辑：中渊小小嘉) |
