MES系統(tǒng)是制造業(yè)提高自身競(jìng)爭(zhēng)力必備的“利器”，本文作者從三個(gè)角度對(duì)MES系統(tǒng)及制造流程展開(kāi)分析，希望對(duì)你有幫助。
MES系統(tǒng)（manufacturing execution system）全程為制造執(zhí)行系統(tǒng)，從系統(tǒng)名稱(chēng)即可以看出，MES主要應(yīng)用于“制造”流程。
筆者曾有幸在H公司工作過(guò)，當(dāng)時(shí)H公司為了響應(yīng)國(guó)家“智能制造2025”的號(hào)召，同時(shí)也為了提升自身企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力而決定引入MES系統(tǒng)，而我也有幸成為此公司初代MES的設(shè)計(jì)者。
本文中，主要基于制造流程和工廠(chǎng)管理的介紹對(duì)MES系統(tǒng)的功能進(jìn)行展開(kāi)的解說(shuō)。
MES-制造執(zhí)行系統(tǒng)，在90年代由美國(guó)AMR公司提出，主要針對(duì)于生產(chǎn)制造過(guò)程中流程、資源的管理系統(tǒng)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過(guò)程“黑匣子”的可視、可控，為智能生產(chǎn)提供支撐。
對(duì)于B端的管理系統(tǒng)的功能拆解，我個(gè)人喜歡基于系統(tǒng)的定位、應(yīng)用場(chǎng)景及業(yè)務(wù)流程來(lái)進(jìn)行功能的分析。因此下面的分享主要也是側(cè)重于圍繞流程進(jìn)行展開(kāi)。
上文提到MES管理的是制造過(guò)程，可以說(shuō)，從ERP計(jì)劃指令下達(dá)工廠(chǎng)后到成品入倉(cāng)完成都屬于MES的系統(tǒng)范疇。而其中主要涉及到的核心流程包括了生產(chǎn)排程、生產(chǎn)資源準(zhǔn)備、生產(chǎn)制造（其中包含了加工、測(cè)試、包裝）、質(zhì)檢、入庫(kù)。
這里需要特別注意的點(diǎn)和供應(yīng)鏈的設(shè)計(jì)一樣，不可忽視過(guò)程中逆向和異常處理流程在系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)。在制造型企業(yè)中，會(huì)存在不同商品的前序制造流程相同而后續(xù)工藝不同（且為了減少企業(yè)備貨壓力，近年越來(lái)越多的企業(yè)會(huì)盡量后置差異工序）。
企業(yè)在備貨過(guò)程中如果A款商品備貨過(guò)多，會(huì)存在拆解A款重新組裝成B款的需求。也存在生產(chǎn)完成后，發(fā)現(xiàn)部分部件不合格，導(dǎo)致商品需要批量拆解重新生產(chǎn)。
逆向流程包括上述場(chǎng)景中成品的拆解、生產(chǎn)退料等和正常生產(chǎn)流程“相逆”的流程。
而異常是指缺料、設(shè)備故障、測(cè)試異常等影響正常生產(chǎn)流程的情況，系統(tǒng)需要具備快速響應(yīng)及處理異常的容錯(cuò)能力。
生產(chǎn)計(jì)劃來(lái)自于上游ERP銷(xiāo)售（交付）計(jì)劃的拆解。對(duì)于企業(yè)（EPR）級(jí)別的計(jì)劃來(lái)說(shuō)，僅需要輸出企業(yè)整體在指定日期用戶(hù)或內(nèi)部期望的交付內(nèi)容即可。
但實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程則需要細(xì)化到車(chē)間、產(chǎn)線(xiàn)、工位的維度，而這就是MES計(jì)劃模塊所需要實(shí)現(xiàn)的功能。基于交付計(jì)劃，結(jié)合生產(chǎn)資源進(jìn)行制造計(jì)劃的拆解。
STEP1：明確交付計(jì)劃
交付計(jì)劃中應(yīng)包含最終交付商品明細(xì)、要求交付日期及交付對(duì)象。
STEP2：計(jì)劃拆解
交付商品BOM拆解，確認(rèn)生產(chǎn)提前期。H公司生產(chǎn)的為電子設(shè)備，電子設(shè)備中的PCB板也均為內(nèi)部生產(chǎn)，那么在成品排產(chǎn)時(shí)系統(tǒng)需要具備子級(jí)成品同步排程的功能。
但如果子級(jí)物料的生產(chǎn)是基于安全庫(kù)存拉動(dòng)觸發(fā)生產(chǎn)而不是按單生產(chǎn)，那么在計(jì)劃拆解時(shí)，則需要判斷上游的物料庫(kù)存是否會(huì)低于安全庫(kù)存而不是每次都產(chǎn)生生產(chǎn)計(jì)劃。
此外，因?yàn)樯婕暗皆希虼艘泊嬖谟|發(fā)采購(gòu)計(jì)劃的可能。
STEP3：生產(chǎn)能力確認(rèn)
因生產(chǎn)工藝和設(shè)備的限制，通常企業(yè)內(nèi)部對(duì)于不同產(chǎn)品會(huì)布局不同的生產(chǎn)線(xiàn)。
所以在生產(chǎn)計(jì)劃排程前需要確認(rèn)相關(guān)產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)能力，如產(chǎn)線(xiàn)A1每日可生產(chǎn)控制器100件，要求19日供貨200件（為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，本次不涉及到在倉(cāng)庫(kù)存，此處的供貨數(shù)量是指需要入庫(kù)到倉(cāng)庫(kù)的數(shù)量），因此要求產(chǎn)線(xiàn)18號(hào)需要投入控制器的生產(chǎn)。
STEP4：輸出計(jì)劃
根據(jù)拆解的物料結(jié)合各生產(chǎn)線(xiàn)（車(chē)間）的生產(chǎn)能力輸出最終的排產(chǎn)計(jì)劃。
工廠(chǎng)的生產(chǎn)計(jì)劃往往是前置排程的，并且直接受上游ERP的訂單操作（接單、訂單取消）的影響，所以計(jì)劃模塊需要實(shí)現(xiàn)和ERP計(jì)劃的聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)計(jì)劃調(diào)節(jié)功能的實(shí)現(xiàn)成本很大，但至少需要在ERP計(jì)劃變更時(shí)，產(chǎn)生預(yù)警及時(shí)提示計(jì)劃人員進(jìn)行計(jì)劃調(diào)整。
同時(shí)需要監(jiān)控已經(jīng)創(chuàng)建的計(jì)劃在下游的交付情況，對(duì)于異常交付的排產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行跟進(jìn)和調(diào)整。
計(jì)劃安排了之后下一步就是計(jì)劃的執(zhí)行。在確認(rèn)計(jì)劃后，生產(chǎn)開(kāi)始之前，企業(yè)需要準(zhǔn)備好生產(chǎn)所需的資源，其中包括：生產(chǎn)人員、設(shè)備、原材料、作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。
生產(chǎn)人員企業(yè)要對(duì)每天產(chǎn)線(xiàn)的人員進(jìn)行生產(chǎn)排班，根據(jù)人員技能矩陣及當(dāng)天的生產(chǎn)計(jì)劃安排合適的人員在崗進(jìn)行生產(chǎn)。
設(shè)備
不同產(chǎn)品的生產(chǎn)需要使用不同的設(shè)備，或者是同一設(shè)備的不同程序/模式。此外，生產(chǎn)前需確保產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)必須是可用的。
原材料
生產(chǎn)前需要確保庫(kù)內(nèi)有足量的原材料（或其他產(chǎn)線(xiàn)有足夠的半成品）能夠在進(jìn)入生產(chǎn)前送達(dá)產(chǎn)線(xiàn)，確保不因?yàn)槿绷隙．a(chǎn)。此處涉及到半成品的管控和送料/叫料模式的設(shè)計(jì)。
此外，計(jì)劃階段如發(fā)現(xiàn)原料短缺，還涉及到采購(gòu)需求的生成。
作業(yè)指導(dǎo)（WI）
產(chǎn)品生產(chǎn)制造的操作說(shuō)明書(shū)。作業(yè)指導(dǎo)書(shū)通常在產(chǎn)品試產(chǎn)階段更加重要，因?yàn)樵诹慨a(chǎn)后通常員工本身就是經(jīng)過(guò)培訓(xùn)具備一定生產(chǎn)技能的。
生產(chǎn)制造流程是整個(gè)系統(tǒng)最為核心的環(huán)節(jié)。涉及物料管理、生產(chǎn)訂單管理、核心環(huán)節(jié)的節(jié)點(diǎn)上報(bào)（如測(cè)試結(jié)果）、過(guò)程質(zhì)量抽檢、異常報(bào)警（Andon）、效率管控等。
物料管理
生產(chǎn)過(guò)程中，物料按照生產(chǎn)狀態(tài)可分為三種形態(tài)：原材料、半成品（WIP）、成品。而產(chǎn)線(xiàn)上的管理主要是針對(duì)于原材料和半成品，通常成品在生產(chǎn)完成裝箱下線(xiàn)后會(huì)由倉(cāng)庫(kù)員工統(tǒng)一進(jìn)行入庫(kù)。
產(chǎn)線(xiàn)上對(duì)原料的操作主要包含：主動(dòng)叫料，收料（包含數(shù)量、品質(zhì)的驗(yàn)收），消耗，退料，還有部分會(huì)涉及線(xiàn)邊盤(pán)點(diǎn)。
對(duì)于有追溯需求的物料，在使用過(guò)程中，需要在系統(tǒng)中記錄成品使用的精確物料編碼及物料批次的。此數(shù)據(jù)可用于長(zhǎng)期質(zhì)量追溯。
而對(duì)于半成品更多的則是中間在制品數(shù)量的管控，中間WIP過(guò)多一定程度上說(shuō)明工位間分工的不均衡，會(huì)造成生產(chǎn)力的浪費(fèi)。
訂單管理此處的訂單是指上游計(jì)劃模塊下發(fā)到具體產(chǎn)線(xiàn)需要產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行生產(chǎn)交付的訂單。在這個(gè)階段中，產(chǎn)線(xiàn)可以對(duì)訂單執(zhí)行的操作主要包括：開(kāi)始生產(chǎn)（投產(chǎn)），異常申報(bào)，結(jié)束生產(chǎn)，訂單切換。
開(kāi)始生產(chǎn)后，此訂單涉及的生產(chǎn)資源（人、設(shè)備、物料）的核心信息都將進(jìn)入系統(tǒng)的管控范圍。系統(tǒng)通過(guò)連接的設(shè)備（PDA、掃碼槍、測(cè)試設(shè)備等）采集生產(chǎn)過(guò)程中商品關(guān)聯(lián)的作業(yè)用戶(hù)、核心物料、測(cè)試數(shù)據(jù)等，為后續(xù)系統(tǒng)報(bào)表及決策提供數(shù)據(jù)支撐。
因?yàn)楫a(chǎn)線(xiàn)的切換通常需要進(jìn)行上一個(gè)商品的原材料清理、夾具設(shè)備切換調(diào)試等無(wú)效工時(shí)，因此如沒(méi)有特殊情況發(fā)生，產(chǎn)線(xiàn)都是按照既定的計(jì)劃完成當(dāng)前訂單后再進(jìn)入下一個(gè)訂單的生產(chǎn)。
但是如果臨時(shí)設(shè)備異常或缺料，也有可能需要暫停當(dāng)前訂單切換到下一個(gè)訂單，此時(shí)系統(tǒng)需要記錄中間數(shù)據(jù)，包括上一個(gè)訂單的完成量、過(guò)程中的半成品等，確保在下次開(kāi)始生產(chǎn)時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和實(shí)物比對(duì)沒(méi)有物料損失。
異常管理（Andon）
Andon管理（又叫安燈），最初源自于日本豐田，指通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警燈可視化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的異常，主要是為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常減少效率和品質(zhì)損失。而隨著制造業(yè)的發(fā)展，安燈的形式也開(kāi)始變得多樣化。
對(duì)于產(chǎn)線(xiàn)來(lái)說(shuō)，異常包括很多種：如缺料、設(shè)備故障、產(chǎn)能不達(dá)標(biāo)等，嚴(yán)格的說(shuō)，只要造成實(shí)際與期望產(chǎn)出不一致的情況都可以稱(chēng)為異常。除了人員主動(dòng)發(fā)起異常提報(bào)外，企業(yè)也會(huì)通過(guò)自動(dòng)收集數(shù)據(jù)（如安置傳感器）逐級(jí)上報(bào)異常。
效率管控
效率管控是為了準(zhǔn)時(shí)完成成品需求的交付。
效率的提升也是各大制造企業(yè)追求的核心指標(biāo)之一，同樣的產(chǎn)品，更高的效率意味著更高的市場(chǎng)利潤(rùn)和更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，因此這也是MES比較重要的核心指標(biāo)之一。
首先我們簡(jiǎn)單了解下效率的定義。
效率=目標(biāo)時(shí)間內(nèi)的實(shí)際產(chǎn)出/理論產(chǎn)出；理論產(chǎn)出=投入時(shí)間/產(chǎn)品工時(shí)。效率通常和工時(shí)平衡率、產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化程度、員工熟練度、產(chǎn)線(xiàn)布局等都存在一定關(guān)聯(lián)。因此效率的提升方式也是多維度的。MES系統(tǒng)中對(duì)于效率的管控更多的是數(shù)據(jù)的采集和呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)車(chē)間效率、產(chǎn)線(xiàn)效率、人員效率的橫縱向?qū)Ρ龋源诉_(dá)到長(zhǎng)期良性循環(huán)的向上趨勢(shì)。
質(zhì)量管控的系統(tǒng)范疇是貫穿在整個(gè)制造環(huán)節(jié)，甚至是在制造環(huán)節(jié)開(kāi)始之前，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)需要進(jìn)行質(zhì)量管控點(diǎn)的設(shè)計(jì)了，比如FEMA（失效模式和影響分析）。因此在MES中的質(zhì)量模塊也是一樣，并不只是指對(duì)于成品的質(zhì)量管控，更多的是過(guò)程管控，可以從事前、事中、事后三個(gè)維度進(jìn)行分析。
事前預(yù)控
針對(duì)于產(chǎn)品特性和目標(biāo)，提前定義生產(chǎn)的關(guān)鍵崗位、測(cè)試核心指標(biāo)、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)；
原材料品質(zhì)的質(zhì)量管控；
操作人員培訓(xùn)規(guī)范；
事中監(jiān)控
生產(chǎn)過(guò)程中品控標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行；
員工操作規(guī)范性的把控及抽檢；
不良品攔截；
核心指標(biāo)趨勢(shì)監(jiān)控（六西格瑪）；
事后管控
成品品質(zhì)把控；
用戶(hù)質(zhì)量反饋?zhàn)匪莺头治觯?
基于以上的流程點(diǎn)梳理，我們最后總結(jié)下MES通常包含的功能模塊及系統(tǒng)架構(gòu)如下（主要是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)操及過(guò)程管控部分）：
本篇著重分享生產(chǎn)過(guò)程的流程管控以及與之對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì),因此對(duì)于報(bào)表和數(shù)據(jù)采集模塊并沒(méi)有詳細(xì)的展開(kāi)，對(duì)于報(bào)表和數(shù)據(jù)采集的梳理更多的是與使用用戶(hù)（用戶(hù)畫(huà)像）及目標(biāo)驅(qū)動(dòng)有關(guān)。希望今天的分享可以對(duì)你有所幫助。