導讀：在制造企業(yè)數(shù)字化轉型戰(zhàn)略的推動下，生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是實現(xiàn)敏捷制造的基本技術工具。本文根據(jù)數(shù)字車間的概念，討論了MES的組成和實施方式，以及以執(zhí)行系統(tǒng)為中心的數(shù)字車間系統(tǒng)的建設。

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前言

制造企業(yè)生產(chǎn)車間的數(shù)字化建設，主要以MES的生產(chǎn)訂單、生產(chǎn)作業(yè)、質量管理、物料庫存管理為主，開展企業(yè)精益化生產(chǎn)解決方案。

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MES建設目標

MES能夠幫助制造企業(yè)的車間生產(chǎn)管理實現(xiàn)信息化，加強生產(chǎn)車間產(chǎn)品生產(chǎn)的管理與控制，降低產(chǎn)品的成本，提高生產(chǎn)效率。

①通過“計劃”與“執(zhí)行”密切結合。管理人員可以在最短時間掌握生產(chǎn)現(xiàn)場變化，做出準確的判斷并快速提供應對措施，保證生產(chǎn)計劃得到合理快速修正，達到現(xiàn)場操作無紙化，車間信息收集的實時化以及生產(chǎn)過程全過程管理［1］。

②實現(xiàn)生產(chǎn)過程的有效控制。通過現(xiàn)場終端機進行實時信息收集管理、生產(chǎn)報工、質量檢測和預警功能，以及電子看板的物料需求、問題反饋。通過可視化管理實現(xiàn)對人、料、設備等的動態(tài)監(jiān)控，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的有效控制。

③在實現(xiàn)生產(chǎn)過程信息的可視化、實時化基礎上，結合物料管理、設備管理、質量管理，通過二次開發(fā)報表與看板，實現(xiàn)生產(chǎn)過程分析，掌握加工生產(chǎn)周期，不斷持續(xù)改進。

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解決方案

我們實地調研后，提出實施方案，并結合車間提出的需求，從生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)作業(yè)、質量控制以及物料管控方面實現(xiàn)整合生產(chǎn)資源，以生產(chǎn)工藝路線為軸線進行全面的傳動機加生產(chǎn)流程跟蹤與質量管理。

數(shù)據(jù)采集覆蓋了生產(chǎn)調度、零部件生產(chǎn)、庫存管理整個流程，然后將數(shù)據(jù)匯總為報表和看板分析以提供數(shù)據(jù)支持［2］。不僅在各工段生產(chǎn)過程中進行產(chǎn)品的生產(chǎn)跟蹤，還在原材料、標準件、成本加工件入庫后進行庫位跟蹤，加強產(chǎn)品的可追溯性，提高產(chǎn)品的質量控制管理水平。

主要業(yè)務流程為基礎數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管理、現(xiàn)場生產(chǎn)、質量跟蹤、質量反饋環(huán)與進度反饋環(huán)等。基礎數(shù)據(jù)制定產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工廠物理數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、設備、原因代碼等；質量跟蹤同現(xiàn)場生產(chǎn)的情況信息實時傳遞給生產(chǎn)管理；

生產(chǎn)管理依據(jù)采集的信息對生產(chǎn)進行管理與控制。質量反饋環(huán)由質量跟蹤、信息采集、生產(chǎn)管理、工藝路線組成；進度反饋環(huán)由過程跟蹤、信息采集、生產(chǎn)管理、工藝路線組成。為實現(xiàn)生產(chǎn)信息集成與過程、質量同步管理奠定基礎［3］。

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方案結構

結構由兩部分組成，即車間管理層與現(xiàn)場生產(chǎn)層。兩層通過信息網(wǎng)絡為媒介進行通訊，以企業(yè)服務器為數(shù)據(jù)、信息存儲與讀取中心。車間管理層。負責工藝制定、生產(chǎn)過程管理、生產(chǎn)計劃制定等。

通過信息網(wǎng)絡與企業(yè)數(shù)據(jù)庫連接，負責生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)與信息的接收和處理，并讀取現(xiàn)場生產(chǎn)層反饋的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、信息，進行生產(chǎn)過程管理、質量監(jiān)控、工時核算、成本核算等。現(xiàn)場生產(chǎn)層。執(zhí)行生產(chǎn)工藝路線，并進行零件產(chǎn)品質量檢測與驗收，再報工。生產(chǎn)流程數(shù)據(jù)和工序質量檢測結果都記錄在過程質量跟蹤卡，通過網(wǎng)絡傳遞到車間管理層。

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MES主要功能

（1）計劃管理。車間生產(chǎn)計劃來自于公司下達的年度生產(chǎn)計劃，車間再分解到每個工段的月度計劃，計劃員根據(jù)車間月生產(chǎn)計劃制定班組周生產(chǎn)計劃并下發(fā)。根據(jù)車間周生產(chǎn)計劃，工區(qū)長制定關鍵節(jié)點的日生產(chǎn)計劃，按照人員或者班組進行生產(chǎn)派工與生產(chǎn)準備，非關鍵節(jié)點則根據(jù)需求與生產(chǎn)節(jié)拍進行生產(chǎn)。

（2）生產(chǎn)管理。生產(chǎn)任務主要是根據(jù)車間下達的計劃進行任務分配管理，包括派工與報工管理。派工管理涉及生產(chǎn)工段。工段是一個車間內按生產(chǎn)過程或者產(chǎn)品劃分的基層生產(chǎn)組織。生產(chǎn)過程采用觸摸屏實現(xiàn)派工、報工以及數(shù)據(jù)收集。

通過不同的RFID身份卡登錄系統(tǒng)，從而避免權限錯亂，數(shù)據(jù)統(tǒng)計錯誤問題。工段長接收到生產(chǎn)計劃，根據(jù)車間的生產(chǎn)情況派工到具體的人員或者班組、設備。操作員用自己的RFID身份卡登錄系統(tǒng)，通過掃描條形碼識別工件或者查詢自己的生產(chǎn)任務，填入生產(chǎn)作業(yè)完成數(shù)和報廢數(shù)等。

（3）質量控制。質量管理，通常采用三檢制度：自檢、互檢與專檢，關鍵工序則采用100%檢驗。自檢與互檢過程中出現(xiàn)質量問題，則通過MES將問題描述并上報，綜合看板上會展示上報問題，并發(fā)送通知給工段長進行問題處理。不合格則需要開具不合格品通知單進行處理。

（4）物料庫存管理。車間物料庫存是生產(chǎn)的保障，關鍵物料都需要設定有一定量的安全庫存，以保障臨時突發(fā)情況。庫存操作流程主要包含三種：入庫流程、出庫流程以及庫存品管理，主要涉及功能點為：入庫、盤點、庫存調整、出庫、退庫、票據(jù)打印、庫存統(tǒng)計等。

物料員入庫時接收實物與合格單，核實后才可登記MES；物料出庫時，必須接收配料請求與配料單，物料員可按照先進先出原則或者特定選取在MES進行出庫，同時打印出庫單，以保留數(shù)據(jù)追溯。庫存品管理也可支持退庫、庫損報廢、統(tǒng)計等操作。

為方便操作與管理，車間采用了標簽標記物料，將實物條碼在觸摸屏MES中掃碼即可完成對應操作。

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應用效果

解決了生產(chǎn)過程的管理與追蹤，提高了生產(chǎn)數(shù)據(jù)與信息獲取的即時性與準確性。

（1）生產(chǎn)作業(yè)管理：從生產(chǎn)任務派工到最終零件入庫各階段的生產(chǎn)過程控制，各環(huán)節(jié)的關鍵信息可實時查詢，提供了一個生產(chǎn)過程管理的實時信息系統(tǒng)。

（2）計劃調度管理：精確化的計劃與調度信息化管理平臺的實現(xiàn)，幫助企業(yè)減低成本，按期交貨。

（3）質量管理：質量數(shù)據(jù)實時、準確、完整記錄，在產(chǎn)品制造生命周期過程中生產(chǎn)信息與質量數(shù)據(jù)高度透明并共享。

（4）物料庫房管理：建立起可追溯、可實時查詢、準確的物料管理平臺，為生產(chǎn)計劃的執(zhí)行提供準確信息，避免物料積壓或者缺料現(xiàn)象。

（5）報表與看板系統(tǒng)：形成豐富的數(shù)據(jù)報表與統(tǒng)計分析報表，為決策者快速做出調整提供數(shù)據(jù)支持。

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結束語

MES技術的應用，促進了離散制造業(yè)信息化建設水平的提升，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，滿足節(jié)能降耗目標，促進綠色制造的發(fā)展，同時促進企業(yè)精益生產(chǎn)，提高制造企業(yè)的信息化與競爭力。

作者| 北京北方車輛集團有限公司 李大勇

來源 | 《科學與信息化》2021年4月中

編輯：jq