集團內MES的設計與應用

應碧

（上海電氣電站設備有限公司，上海 201199）

集團內MES的設計與應用

（上海電氣電站設備有限公司，上海 201199）

由于ERP本身的限制，以及工廠層的動態變化特性和生產過程中的大量不確定性，管理層的計劃常常與車間層的實際情況相脫節。ERP的實施使得企業在宏觀上的運行處于最優狀態，但ERP的計劃在執行過程中常需要根據實際的變化進行調整。文章將結合集團企業的特點，闡述集團內MES的設計與應用。

ERP；MES；勞動力管理；派工單

1 MES的設計

隨著集團對企業資源計劃（Enterprise Resource Planning，ERP）逐步實施和應用的深入，自2010年起逐步有企業反饋，ERP排產計劃的不確定性越來越嚴重，常常造成戰略管理部門制定的計劃和工廠層的實際情況相脫節，而來自制造現場的反饋數據和實際偏差較大，基于商業模型的ERP難以較好地進行調度和執行，同時，考慮到面向設備和流程的控制層模型過于具體，也無法完成信息提取和調度執行功能。為了打通企業的計劃層和控制層，集團需要自主設計一套符合企業自身生產特點的制造執行系統（Manufacturing Execution System，MES）作為中間系統來彌補ERP的局限性。

根據企業的調研反饋，企業急需解決的是車間現場調度和加工執行的管理，即勞動力管理，以下將詳細闡述設計方案。

1.1 班次和日歷管理

班次管理是定義每天每班的開工和完工時間，而日歷管理是指期間內班次的循環規則，每個加工人員根據排班情況分配相應的日歷。

1.2 生產調度

這塊功能主要面向車間調度。調度每天按照生產計劃，將ERP中生產訂單同步至MES，同步的信息包括：生產訂單表頭和生產訂單工序，表頭包含生產訂單號、調度員、計劃員、訂單開工完工日期等，工序信息包含工序順序號、加工中心、工序描述、計劃工時等。

調度將需要派工的自加工工序生成工單并下發，根據工人排班情況生成日常派工單或加班派工單，以便后續工資結算時可區分日常加工和加班加工的工時，派工單可分派給操作工或者班組長，如果是分派給班組長的派工單，可由班組長再分配給具體操作工。其次，為了適應裝備制造業的生產特點，派工時可以選擇多種模式：關聯（同一時間內一人多任務）、并行（同一時間內多人一任務）、關聯+并行（同一時間多人多任務）。派工單會自動推送到每個操作工的待加工任務界面。

1.3 生產加工

這塊功能主要是面向操作工。操作工每天登錄系統后，能查看待加工任務，然后選擇需要開工的派工單并點擊“開始派工單”，操作工在加工的同時，系統后臺就自動開始記錄派工單的執行時間，當加工任務需要暫停或者完工時，操作工先自檢，然后在系統中點擊“暫停派工單”或者“完成派工單”，并根據自檢結果完成此期間內合格品產量的錄入，系統會同步停止記錄派工單的執行時間，并且產生一條加工記錄，包含產量和實際加工工時，待后續質檢和審核。

操作工開始派工單時，系統會自動根據操作工所分配的日歷，定位到操作工當前的班次，判斷是否能開始加工任務，日常派工單只能在正常上班時間開啟，加班派工單只能在非上班時間開啟。

關聯模式下的派工單，即同一時間內一人多任務的情況，操作工只要選擇一條加工任務進行開始、暫停、完工操作，其余綁定的加工任務會同步執行；并行模式下的派工單，即同一時間內多人一任務的情況，只要一位操作工選擇加工任務進行開始、暫停、完工操作，其余綁定的操作工相關加工任務會同步執行。并行+關聯模式下的派工單，就是前兩種模式的組合，一人操作一個任務，所有綁定的人員和加工任務會同步執行。

1.4 完工處理

（1）加工記錄專檢。當操作工暫停或者完成派工單時，系統會產生一條加工記錄，包含此次加工的產量和實際加工工時，如果該加工記錄對應的派工單需要工序專檢時，流程處理節點會走到質檢人員處，質檢人員對該道工序完工產品進行專檢，根據檢驗結果修正操作工之前確認的合格品產量。

（2）加工記錄審核。專檢結束后，流程處理節點會走到審核人員，審核員對加工記錄的工時進行審核，修正由于操作工誤操作或者系統宕機造成的工時差異。如果派工單不需要專檢，那么產量和工時都需要由審核員來審核。

（3）工時回傳。審核完畢的加工記錄，需要將產量和實際工時及時回傳至ERP，以便訂單在ERP統計到工時成本，為了配套ERP工時統計的分類，MES實際工時也分成人工工時和機器工時，而實際工時取值邏輯與派工單類型有關，具體如下：

如果是普通派工單，即同一時間一人一任務，那么加工記錄的人工工時與機器工時都為系統累積的加工工時；如果是關聯派工單，即同一時間一人多任務，那么每條加工記錄的機器工時為系統累積的加工工時，而每條加工記錄的人工工時按照計劃工時比例分攤累積的加工工時；如果是并行派工單，即同一時間多人一任務，那么每條加工記錄的人工工時為系統累積的加工工時，而每條加工記錄的機器工時按照計劃工時比例分攤累積的加工工時。

如果是關聯+并行派工單，即同一時間多人多任務，那么每條加工記錄的人工工時和機器工時都為按照計劃工時比例分攤累積的加工工時。

（4）定額分攤。所謂定額分攤，就是將有加工記錄的工單對應的計劃工時，分攤到具體操作工，為月底工人工資結算提供有效數據。由于歷史原因，筆者所在集團下的很多工廠一直使用計劃工時結算工人工資，因此在MES的設計上，仍然保留定額分攤這一功能。

定額分攤邏輯：如果工單未完工，按實際工時提取計劃工時，剩余部分作為下次定額分攤的總額；如果工單全部完工，提取全部剩余計劃工時。如果工單由多人一起加工完成，系統按此工單每人發生的實際工時比例去分攤計劃工時。

2 MES應用過程中的問題及解決方案

自2010年有工廠提出MES需求后，集團信息部走訪調研集團下屬多家工廠，歷時近一年時間設計和開發MES系統，系統于2012年初具雛形，并于同年集團選擇了一家下屬工廠作為試點應用企業。試點應用過程中，管理人員也遇到了一些問題，不僅是操作類的問題，還有管理類的問題。以下列出了一些比較典型的問題和解決方案。

2.1 操作類問題

由于工廠屬于裝備制造業企業，派工單執行的時間較長，派工單在執行過程中可能會發生操作工變更的情況，按照初始的設計，如果派工單的人員發生變更，需要操作工完成原派工單，調度員重新派工生成新派工單，操作工再開始新派工單，這樣的操作比較繁瑣，在系統優化時，考慮調度員在原派工單上完成人員調整的工作，并且可選擇立即執行還是待下次開工時執行，系統自動記錄人員調整前后的加工記錄，而不需要通過手工執行新老派工單來記錄。

對于當天無法加工完成的派工單，操作工需要在下班前手工進行暫停，在實際應用過程中，由于操作工人數過多，而加工現場的工控機較少，導致下班時間操作工都堆積在工控機前進行暫停操作。在系統優化時，就考慮根據操作工的日歷時間，做自動暫停功能，并且系統自動記錄加工時間。

2.2 管理類問題

在系統推進使用過程中，最大的阻力來自于一線操作工，由于操作工的工資是依據計劃工時來結算的，因此操作工最大的擔憂是應用MES后，管理層會調整原先有水分的計劃工時，即“割定額”問題。因為應用MES后，電子工票取代原先的紙質工票，之前操作工報工只需要在紙質工票上手工填寫實際產量和工時，現在只能通過系統自動記錄，并且系統限定每個操作工同一時間只能開始一張派工單（除了關聯派工單），操作工為了能開始下個派工單，必須在完成前一個派工單時，及時在系統中報工，通過這樣的方式，系統能真實反映出加工的實際工時，同時也能暴露出有水分的計劃工時，這類“信息黑洞”的顯性化無疑也是操作工最擔心的問題。工廠管理層針對這一問題，制訂了應用MES“兩步走”的方案，第一階段，先不調整計劃工時，只收集現場實際數據；第二階段，逐步調整計劃工時，并且同步調整操作工的工繳費。通過這“兩步走”的方案，使操作工理解應用MES，并非減少收入，再配套“以點帶面”的方式，操作工也逐步適應了電子工票的推行。

3 MES應用帶來的管理提升

MES的應用不僅提升了企業現場管理的水平，同時還為企業破解了制造現場的“信息黑洞”，為管理層的決策提供強有力的數據支撐。主要有以下幾個方面。

第一，工廠全面實行電子工票，取消原先的紙質工票，為企業降本增效，并提升了現場管理水平。

第二，為企業提供真實可靠的數據，貼合實際調整計劃工時，為產品標準成本估算提供數據支撐，減少因為數據不準導致的成本差異，同時使銷售人員能通過系統的數據進行報價。

第三，通過實際工時數據的收集，計劃人員將更合理地進行排產和調度，為現場的產能評估提供數據支撐。

4 MES的后續展望

本文主要介紹的是MES中勞動力管理模塊，覆蓋了排產、調度、加工、報工、工時處理等業務，但現場執行管理遠遠不止勞動力管理，后續將考慮齊備性管理和質檢管理的設計。

齊備性管理主要指開工前的檢查，包括：材料、設計工藝圖紙、工裝工具等這些必要的開工條件是否具備，齊備性管理的前提是ERP中應用工藝組件分配、PRT分配等功能，可以通過接口將這些信息同步到MES，配套MES調度管理，實現齊備性管理。

質檢管理主要指的是工序性專檢的管理，檢驗人員對加工完畢的工序按檢驗計劃進行專檢，并記錄檢驗結果。目前工廠的專檢是在ERP中管理的，由于工序性專檢也屬于現場管理，后續考慮將這塊內容也納入到MES中進行管理。

5 結語

通過近幾年MES的應用與優化，有效地解除了企業“信息黑洞”，加快了企業生產進程，提高了勞動生產率，改善了調度與生產計劃的動態實時性與先進性。而筆者所在集團是典型的裝備制造業，集團內MES的設計與應用也能對整個裝備制造業的現場管理起到相應的借鑒作用。

[1]王志新.制造執行系統MES及應用[M].上海：中國電力出版社，2006.

Design and application of MES in the group

Ying Birong
（Shanghai Electric Power Equipment Co., Ltd., Shanghai 201199, China）

Due to ERP restrictions, and the dynamic characteristics in factory layer and a large number of uncertainties in production process, the plan in the management layer is always separated from the actual situation in the workshop layer. The implementation of ERP layer makes enterprises stay in the optimal state in macro operation. However, the ERP plan in the implementation process should adjust itself according to the actual change. The article will combine the characteristics of group enterprises to expound the design and application of MES in the group.

ERP; MES; labor management; dispatch

應碧（1980— ），女，浙江寧波，工程師；研究方向：企業信息化應用。