MES系統在鋼結構公司的應用研究與實現＊

陳 偉，秦 忠，何雨潔

（云南國土資源職業學院，云南 昆明652501）

目前，鋼結構有限公司已運用了ERP、OA等信息系統，但制造信息化工作還處于初步階段，在設計及變更、原材料（余料）管理、生產計劃編制、加工制造、在制品（成品）、人員工序工時管理等日常的運行管理仍然采用人工+紙質的傳統管理方式，尤其是車間生產現場管理仍是黑箱作業，已無法滿足企業復雜多變的生產和公司跨越式發展的需要。制造執行系統（MES）就是為了能夠解決這一問題而提出來的。MES是面向執行的工廠層信息系統，它作為生產與計劃之間信息紐帶，為ERP系統和控制系統提供關鍵聯接，使整個公司建立了從上至下的無縫銜接的網絡信息平臺，從而解決生產計劃與生產執行之間的“斷層”問題[1]。

1 公司制造管理信息化總體需求

根據多輪調研并與公司有關部門的交流溝通，了解公司制造管理信息化需求如下：①針對生產執行現存的問題，對公司車間生產方案的編制、變更、調度流程以及生產能力計算流程進行設計和優化，提出解決方案；②針對車間管理作業現存的問題，對調度、下料、派工、配置及工序中轉檢驗等流程進行優化設計，并提出解決方案；③針對企業各部門及人員所需報表的管理需求，提供報表解決方案；④針對庫存管理的需求，實現對原材料庫存及余料的管理。

針對以上分析，提出系統的設計思想、數據采集和整體實現架構，并構建MES的系統平臺，對人員、使用權限、應用功能等基礎模塊提出實施方案。

2 MES系統方案設計

制造執行系統（MES）是一種面向車間層的生產管理技術，近十多年來發展非常迅速。制造執行系統（MES）位于公司上層生產計劃和底層工業控制之間[2]，是面向車間層的管理系統。

2.1 總體業務流程

鋼結構有限公司生產過程信息化系統是以項目執行過程為主線，支持生產計劃執行管理、材料入庫管理、余料倉庫管理、車間在制品管理，最終支持項目執行全過程的跟蹤和管控，實現公司核心競爭力和現代化管理水平的不斷提高，其總體業務流程如圖1所示。

圖1 鋼結構公司MES系統總體業務流程圖

2.2 系統功能模塊

鋼結構有限公司生產過程信息化系統由項目訂單管理、庫房管理、生產管理、條碼管理、執行管理、在制品管理、人員工時管理、系統應用基礎管理8個子系統構成，每個子系統又包含若干功能單元，如圖2所示[3]。

圖2 鋼結構公司MES功能模塊結構圖

2.3 公司網絡總體結構設計

結合公司的生產規模、領導和員工對制造信息化的需求，需要選擇性能較好的網絡平臺對公司的網絡進行總體設計。該平臺包括拓撲圖的設計、互聯軟件和各種網絡設備。通過需求分析，系統總體部署方案如圖3所示。該MES系統以WEB服務器為主體，利用交互式信息進行生產制造過程中實時數據的處理。

網絡最底端是連接信息交互設備的接口，即圖3中繪出的各車間信息采集與交互的設備。信息交互和數據采集設備收集的車間實時數據由TCP/IP協議傳送至服務器，供MES系統使用。

圖3 MES系統網絡總體部署方案圖

2.4 解決的重點及關鍵問題

2.4.1 庫存管理功能范圍界定

該庫存管理模塊主要由3部分構成，分別為：原材料信息管理、余料信息管理、制品信息管理。

2.4.1.1 原材料信息管理

通過實現車間原材料庫存的電子化管理，庫存管理可支持管理人員實時查詢各原材料庫庫存信息，為管理人員調度提供原材料數據支撐。

2.4.1.2 余料信息管理

支持車間余料信息的錄入，實現了余料庫存信息的透明化，避免了由于信息反饋不及時或不透明引起的浪費，便于調度人員及時查詢余料信息進行排產調度，提高了余料的利用率，減少了余料的積壓和浪費。

2.4.1.3 制品信息管理

生產過程中物料交接記錄可幫助管理人員便捷查詢項目訂單下零部件在制品數量以及交接存放位置，減少人員針對在制品情況的溝通協調時間和搜尋時間，有效提高項目訂單執行效率。

2.4.2 條碼使用范圍及方式

根據公司的生產流程及生產產品的特點，條碼的使用范圍及方式采用如下方案。

2.4.2.1 原材料條形碼的使用

對全部原材料全部使用條形碼進行管理，在入庫出庫時都要掃描條形碼。條形碼記錄原材料的型號、規格、材料、出入庫時間等信息。

2.4.2.2 在制品、余料不建議使用條碼

不推薦在制品、余料的生產過程中使用條碼，因為在生產產品的環節中，條碼很容易遭到污損，特別是在焊接、打磨等環節，因此，在生產過程中，推薦用平板電腦手工輸入。

2.4.2.3 最終產品條形碼的使用

完成最后工序且檢測通過后為產品貼上條形碼，只在出車間和入庫時掃描條形碼。條形碼記錄產品的型號、批次、生產時間及出入庫時間等信息。

2.4.2.4 掃描點的設置

庫房門口設置一處掃描點，在車間的進出口兩端設置掃描點，在物料、產品進出車間時掃描條形碼。

3 MES系統開發

基礎平臺是系統二次開發平臺的運行基礎，各種核心組件被有機集成，完成各個支撐系統開發的各種業務應用。項目所采用基于B/S（瀏覽器/服務器）架構的HTK-eMES系統產品平臺，包括5大基礎支撐系統，分別為統一用戶管理系統、電子表單系統、工作流管理系統、Portal門戶系統和信息門戶管理系統。含有多個子系統及功能單元，分別為計劃管理、任務管理、作業管理、物資管理、現場監控、質量管理、人力資源管理、設備管理、圖文檔管理、工模量具管理、報表中心、集成接口、系統基礎數據管理以及系統管理等多個子系統及功能單元。

系統可從生產計劃執行、成本控制以及質量管控3個方面全方位支撐公司精益生產體系下整個生產過程的精益化運行。

4 實施效果

計劃適應性得以增強：對于公司而言，生產計劃不僅具有了更明顯的可操作性，而且進一步提升了精準度和適應性，資源得到了靈活配置和有效利用。

產品質量得以提高：產品的質量控制從完工后檢驗轉變為生產過程實時監控，質量跟蹤從最終排查轉變為精確定位，有利于產品質量的逐步提高。

產品成本得以縮減：由于分步成本可以更為精確的核算，因此，公司能夠對產品的生產成本進行更加精準的把握和計算，同時也為降低生產成本指明了一條途徑，從事后核算可以逐步轉變為即時精細化核算。

工作績效得以量化：采用MES后，員工作業過程的數據可以實時獲取，公司不僅對生產現狀一目了然，而且對員工的工作績效有了詳細的量化考核。

精益生產基礎得以奠定：在制品的庫存由高轉低，提高了余料的管理利用率，為精益生產奠定了良好的基礎。

5 結束語

MES系統是提升公司車間制造信息化管理水平的重要手段[3]。實施效果表明，MES系統不僅能為制造業生產過程信息化提供解決方案，而且也直接提高了公司的核心競爭力。公司的管理從分散、被動執行轉變為統一、主動實施，訂單的柔性化生產得到充分體現，使傳統的“黑箱”生產作業透明化，不僅提高了企業信息集成的程度，而且在很大程度上改善了各部門之間執行生產計劃的協調性。