MES知識分享：智能制造核心之MES規劃及實施篇
發表于：2022/3/22 13:39:59??閱讀量：?[關閉]
數字化工廠建設的核心是制造執行系統(MES)，在制造型企業的信息化管理架構中，MES無疑是極其特殊的一環。實施MES必須立足于企業信息化整體規劃的基礎，實現與ERP和設備端等信息化孤島的相互聯通。
數字化工廠是智能制造的基礎。在數字化工廠里，企業產品全生命周期的活動建立了共享的數據庫，通過數據處理，形成有用的信息，并按需顯示。共享數據庫利用相關數據和信息，模擬仿真實際生產過程，達到最優化的生產過程；實現監控與實際生產過程的同步化。建立數字化工廠的目標是縮短產品開發周期、按時交貨、降低庫存、提高產品質量、快速響應市場需求，從而滿足客戶個性化需求，提高企業效益，實現可持續發展。
而數字化工廠建設的核心是制造執行系統(MES)。2016年4月25日，工業和信息化部辦公廳印發了《關于開展2016年智能制造試點示范項目推薦的通知》，在智能制造試點示范項目要素條件中提出了五種模式。它們都與MES相關，特別是離散型智能制造模式和流程型智能制造模式必須建立MES系統，特別強調了MES的重要作用。
MES是企業生產管理集成的核心工具
MES的概念最早是由美國先進制造研究中心(Advanced Manufacturing Research，AMR)在1990年11月提出的。它所定義的MES系統，是一套面向制造企業車間執行層的生產信息化管理系統。它可以為企業提供包括制造數據管理、計劃排程管理、生產調度管理、庫存管理、質量管理、人力資源管理、工作中心/設備管理、工具工裝管理、采購管理、成本管理、項目看板管理、生產過程控制、底層數據集成分析、上層數據集成分解等管理模塊，為企業打造一個扎實、可靠、全面、可行的制造協同管理平臺。與MRPⅡ(制造資源計劃Ⅱ)的執行層偏重車間作業和采購作業不同，MES側重在車間作業計劃的執行，充實了車間控制和車間調度方面的功能，以適應車間現場環境多變情況下的需求。
一些在車間或現場管理方面具有特色的軟件公司與合作伙伴及用戶在1992年發起成立了MESA(Manufacturing Execution System Solutions Association)協會。這一組織由最初的23家公司發展到如今200余個成員單位。現在，MESA把自己定義為Manufacturing Enterprise Solutions Association，即制造企業方案協會。也就是說，按照傳統的企業生產管理的金字塔式計劃和控制模式，將MES僅僅理解成執行系統是不全面的，它已經發展成為企業生產管理集成的核心系統，是一個生產指揮系統。
MES是企業CIMS(現代集成制造系統)信息集成的紐帶，是實施企業敏捷制造戰略和實現車間生產敏捷化的基本技術手段。MES可以為用戶提供一個快速反應、有彈性、精細化的制造業環境，幫助企業降低成本、按期交貨、提高產品的質量和提高服務質量。它適用于不同行業(家電、汽車、半導體、通信、IT、醫藥)，能夠為單一的大批量生產和既有多品種小批量生產又有大批量生產的混合型制造企業提供良好的企業信息管理工具。
MES可監控從原材料進廠到產品的入庫的全部生產過程，記錄生產過程產品所使用的材料、設備，產品檢測的數據和結果以及產品在每個工序上生產的時間、人員等信息。這些信息的收集經過MES系統加以分析，就能通過系統報表實時呈現生產現場的生產進度、目標達成狀況、產品品質狀況，以及生產的人、機、料的利用狀況，這樣就使得整個生產現場完全透明化。企業的管理人員，無論何時，無論身處何地，通過互聯網都能對生產現場的狀況了解得一清二楚。
MES通過反饋結果來優化生產制造過程的管理業務。生產過程追溯功能可使企業非常清楚產品的原材料是哪家企業在什么時間提供的，接收人是誰，以及檢驗的參數，產品在生產過程中各環節的時間、技術參數、操作人員等信息。企業可以根據這些反饋信息，找出產能成本過高或者產品質量不穩定的原因，及時做出調整，有針對性地為客戶提供更好的服務，即使發生客戶投訴，也能及時準確地為客戶澄清問題，確認影響范圍。與此同時，獲取的產品生產過程數據為生產管理決策提供了有效支持，讓生產過程的問題得以及時暴露、及時處理，從而有效遏制更多更大問題的發生，將產品質量問題以及生產線異常狀況消滅在萌芽狀態。因而MES是對整個車間制造過程的優化，而不是單一解決某個生產瓶頸問題;MES必須提供實時收集生產過程中數據的功能，并做出相應的分析和處理;MES需要與計劃層和控制層進行信息交互，通過企業的連續信息流來實現企業信息全集成。
實施MES必須整體規劃當先
近十年來，MES在國際上迅速發展。得益于較大規模的工業自動化改造實踐，國內企業對MES的需求也呈快速上升趨勢。據了解，目前MES在我國大型企業尤其是集團型企業的應用已相當普遍。畢竟，集團化企業已經實現規?；a，而其企業工廠分布各地，迫切需要實時管控所有子企業的生產運營狀況。而MES對集團化的運行可以提供很有力的支撐。此外，企業還可以通過MES將管理思想和工具系統復制到各個工廠，在集團內進行推廣，也使得MES成為整合企業資源的有力工具。
不過，在制造型企業的信息化管理架構中，MES無疑是極其特殊的一環。因處于計劃系統與現場采集系統的中間位置，MES天然地需要與眾多的IT系統打交道，例如ERP(企業資源計劃)、供應商關系管理、WMS(倉儲管理系統)、PDM(產品數據管理)、CRM(客戶關系管理)、現場設備管理、現場采集系統等。所以，MES的重要性與特殊性，又賦予了它自身在企業中實施的復雜性。
面對如此復雜而重要的系統，MES絕不是某個企業領導拍拍腦門說上就能上馬的。整體規劃無疑是當務之急。在上馬MES項目之前，必須立足于企業信息化整體規劃的基礎來考慮MES的部署，要把MES的規劃與企業的經營目標、遠景發展規劃、企業經營策略、信息化建設的基本綱領與總體戰略、質量控制與制造能力等結合起來，通盤籌劃。
MES是在工業3.0的背景下產生的，它在數字化工廠建設的框架下將扮演什么樣的角色?如何實現ERP、MES及設備端等信息化孤島的聯通?
一方面，必須根據企業的實際需求，扎扎實實地開展MES的技術開發與實施工作，為工業數字化打下堅實的基礎。企業上馬MES項目，需要結合自身實際情況來確定對MES的需求。企業的不同情況和條件，會對MES產生不同層次的需求。企業可考慮采用不同功能層次的MES解決方案，來解決生產面臨的問題；最好能夠由專業的MES咨詢人員進行調研、分析，并制定合適的、可持續的整體MES規劃方案，分階段實施MES系統，這樣可以充分降低項目風險，保證投資效益。上馬MES項目之前要充分調研、認真規劃，并結合自身情況，循序漸進地實施MES系統，做到管理和系統同步持續改善，這是企業建設MES的必修課。
企業上馬MES必須滿足兩個條件：軟條件和硬條件。軟條件包括：企業有非常明確的需求；人力資源到位，有強有力的核心團隊；企業能保證客戶化工作的全程參與；相對充裕的資金;基礎管理工作到位，基礎數據準確，如產品數據等。硬條件包括：基礎網絡建設到位，設備的開放程度較高，支持多種數據采集手段。
另一方面，MES作為企業生產管理的核心系統，必須與上層ERP系統、底層生產設備和自動化系統實現無縫的連接。MES技術只有和生產制造的自動化技術、數字化技術相結合，才有可能獲得預期的效益。采用傳統制造方式的企業盲目實施MES很難獲得效果。這也是為什么國內MES在離散制造行業難以快速普及的關鍵原因。
MES項目的實施與落地
一旦整體規劃已經明確，那么接下來的挑戰就是MES項目的實施與落地。MES項目的實施牽涉到三個大的環節：人、產品(軟件)和方法(行業解決方案)。三個環節環環相扣，只有其合力最大化才能使得系統實施的效果最優化。就“人”而言，眾所周知，ERP因其所處的戰略高度而被稱為“一把手”工程;相對而言，因MES的特殊性和重要性，MES的實施和落地更應該成為“層層一把手”工程。
MES涉及的業務和部門非常多，只有高層重視才能順利開展。MES起著承上啟下的橋梁作用，企業必須從上至下對MES項目給予高度重視，通過“層層一把手”將責任落實到位。除了企業決策層以及部門領導高度重視外，處于一線的員工也必須接受培訓，從而加強企業內部管理業務流程的優化以及標準化工作等。此外，企業所有人員的融合參與也很重要。
MES實施過程的一大誤區是把它看作IT部門的事。事實上，MES應用必須由業務部門唱主角、IT做支持。工藝、計劃、調度、管理及信息等各方人員的參與也很重要。對企業來說，MES實施過程中會涉及很多業務流程改造，從而導致系統實施的困難加大。面對諸多困難，需要企業領導及各業務部門在深入理解信息化建設內涵基礎上，由一把手親自主持、參與系統實施，動員企業全體員工共同參與。企業實施MES后必須將企業管理、考核與MES系統很好地結合起來，避免事前事后兩張皮的現象，這樣才有利于MES價值的最大化。
企業選型MES時很容易陷入大而全、囫圇吞棗的誤區。企業用戶必須明確自身的管理需求，不要追求大而全，適合自身條件的系統就是最好的。企業可以選擇自己需要的重要功能，降低企業實施MES的成本。
企業在上馬MES項目之前需要考慮以下關鍵點：制定企業信息化的總體規劃，在總體規劃框架下分步實施;確定MES與現存系統的關系，是否需要對現有系統進行改造；與ERP、SFC系統的接口、代碼、功能界面是否已清晰劃分；與未來ERP系統建設的先后順序，是集中建設還是分別建設；確定網絡、計算機等硬件、系統軟件的選型及技術方案；確定MES的實施方式，是購買、自建、還是外包;制定MES的實施進度計劃；制定包括項目成本與預算在內的總體投資概算計劃；制定人力資源計劃，包括企業關鍵技術人員及軟件實施人員安排等；MES實施后產生的效果與效益分析；制定對項目風險的預防和控制策略；確定項目的推進機制與培訓制度。
在智能制造風起云涌的大背景下，企業進行MES信息化建設，必須走“整體規劃+專業化軟件+行業解決方案”的道路。由于企業對生產過程和生產現場進行動態控制的復雜性，在MES應用過程中應注意的問題或細節，主要集中在以下幾個方面：
第一，引入先進的管理思想和理念。提高企業的管理和決策水平，通過運用信息技術，實現物流、資金流、信息流的“三流”合一，提升企業盈利能力，實現經濟效益的最大化。通過建立科學的管理模式來規范企業的決策制度，改善企業的管理基礎，制定“集中決策、分權經營、資源優化、有效監控”的管理方針。通過流程變革、職能調整和配套IT手段來盡可能地打破部門之間的隔閡，消除企業內部存在的推諉扯皮、管理真空現象，提高管理協調的效率和效益。
其次，企業MES建設是一項管理改造工程，而不僅僅是一個以技術為主導的項目。企業信息化應用是對企業業務模式的重塑。因此，信息化建設是增強企業競爭力的客觀需要，是企業參與國際競爭的重要條件，實施MES的最終目的是，用信息技術提升企業核心競爭力和支持企業持續發展。
第三，實施MES要堅持“整體規劃、效益優先、分步實施、重點突破”的原則。要借用先進的計算機技術、網絡技術、通信技術、企業建模及優化技術進行實施，保障系統的開放性和可擴展性。
最后，要考慮與企業已有管理系統的通信、集成問題，避免出現更大或更多的“信息孤島”。提高企業的信息共享程度，為戰略、管理、業務運作提供支持，提高企業生產對市場需求的響應速度。(來源：中國工業評論)
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