基于MES的電纜企業生產執行輔助系統的設計

朱 敏 龐 博 張 兆

（上海電纜研究所有限公司特種電纜技術國家重點實驗室）

0 引言

電線電纜廣泛應用于國民經濟各個部門，被喻為國民經濟的“血管”和“神經”。電線電纜行業作為國民經濟中重要的基礎配套行業之一，經過多年快速的發展，總的規模、產量以及增長速度已經連續多年名列世界首位。同時電線電纜行業也面臨著制造成本高、生產效率低、產品附加值低、制造質量低等一系列問題。電線電纜行業內規模以上的企業已經超過4000家，其中75%以上為中小企業［1］，企業的信息化、智能化管理水平薄弱，新的發展時期面臨轉型升級迫在眉睫。

隨著我國經濟發展進入新常態，我國制造業整體面臨轉型需求。智能制造在全球范圍內快速發展，已經成為制造業重要的轉型發展趨勢。生產執行系統（MES），20世紀90年代由AMR組織提出，AMR倡導制造業應用三層模型（3rd Layer Model）表示信息化，將位于計劃層和控制層中間的執行層稱作MES［2］。隨著工業朝著智能制造方向的不斷發展進步，生產執行系統（MES）成為制造行業信息化不可或缺的一部分。

電線電纜行業同時具有流程型生產和離散型生產的特征，屬于混合型生產企業，因此需設計一套適合線纜行業企業生產特點的MES系統，使其能更加有效解決線纜行業生產管理中的信息化問題［3-4］。本文以國內某電線電纜企業鋁合金生產車間的生產過程作為研究對象，闡述設計生產執行輔助系統的基礎框架，具體包括系統功能定義、設計目標、系統模塊劃分以及業務流程。旨在通過該系統對鋁合金的生產過程形成數字化管理能力，為整個車間向數字化車間邁進，進一步實現智能化打好堅實的基礎。

1 系統功能

生產執行輔助系統以生產加工單為單位，對各加工過程的原料領用、尾料、廢料、質量、倉庫等到最終的產成品進行精細化的生產執行與倉庫執行管理。

生產執行輔助系統通過對加工過程的投入與產出管理，為將來進一步實現質量追溯、物料管控、燒損、產品質量、生產能耗等管理提供詳細的基礎數據，從而達到提高生產效率，降低生產成本的目的。

2 系統設計目標

在進行生產執行輔助系統的業務架構設計和規劃時，依據企業的現狀，制定如下目標：

（1）信息共享

基本消除企業的采購部、銷售部、倉庫部、技術部、質檢部、生產部之間的信息孤島，使信息在相關部門之間的傳遞更具有實時性和準確性；使業務人員能訪問權限范圍內的信息；使相關領導在任何時候都能夠監控生產過程，從而了解實時的訂單完成情況。

（2）信息集成

將進銷存、生產等基礎數據信息集成到一起管理，便于查詢和歸檔；同時盡量和其他系統進行集成，通過接口數據同步形式進行數據共享。

（3）業務流程重組優化

通過分析企業中哪些業務活動能夠通過計算機技術實現，哪些需要通過手工完成，哪些需要借助于其他系統完成，確定人與計算機系統的交互方式，使得整個業務過程更加順暢，進一步達到業務流程優化的目的。

（4）輔助提高企業的競爭力

良好的業務架構和規劃使得企業的管理更細致。充分考慮信息技術的使用對企業組織結構、業務流程和企業文化等方面的影響，制定行之有效的實施步驟和目標，由系統目標規劃出發，分析關鍵流程，識別和分類這些流程產生，控制和使用的數據，規劃完善系統，實現功能并布置實施。作為企業信息化建設的一個組成部分，有效推動進銷存與生產業務流程重構和整合，為優化企業管理，提高企業競爭優勢，整合利用企業內部信息資源，進而優化生產流程，降低成本發揮積極、重要的作用。

3 系統模塊分類

為了方便生產執行輔助系統的操作使用與管理，在系統設計時按照操作部門以及業務職權為主要考慮原則，將系統劃分為六大模塊。如圖1所示，這六大模塊分別是銷售管理模塊、采購管理模塊、生產管理模塊、倉庫管理模塊、基礎資料管理模塊和權限管理模塊。

圖1 生產執行輔助系統模塊分類

（1）銷售管理模塊

銷售管理模塊由銷售部門操作，包含跟生產職能相關的銷售業務操作及單據流轉管理。銷售管理按業務類型細分為訂單管理和發貨管理。

訂單管理的具體業務單據包括銷售訂單、銷售訂貨通知單、質檢通知單和成品入庫通知單。

發貨管理的具體業務單據和操作包括銷售提貨單、銷售發貨單、銷售退貨單以及銷售退貨稱重賦碼。

（2）采購管理模塊

采購管理模塊由采購部門操作，包含跟生產職能相關的采購業務操作及單據流轉管理。采購管理按業務類型細分為訂單管理和收貨管理。

訂單管理的具體業務單據包括供應商存貨對照表、采購訂單、到貨通知單。

收貨管理的具體單據和操作包括采購報檢單、采購入庫單、特采入庫單、采購退貨單以及采購稱重賦碼。

（3）生產管理模塊

生產管理模塊由技術部、生產部和質檢部操作，包含在生產車間發生的一切業務單據。這些單據把從生產分配到生產完成這一系列生產流程串聯起來。其中也包括生產過程中半成品與成品的質檢環節。因為質檢是生產過程中非常重要的一節，質檢單是判斷加工完成品能否入庫的憑證以及評定工人計件工資的重要依據。

生產管理模塊按照業務類型可分為需求管理、派工管理、物控管理。

其中需求管理涉及的業務單據包括生產需求單、生產任務單、生產用料單。

派工管理涉及的業務單據包括生產派工單、生產工藝卡、外協派工單。

物控管理涉及的業務單據包括原料領用單、原料補料單、廢料領用單、工序退料單、工序質量取樣單、成品質量取樣單；物控管理涉及的稱重賦碼業務操作有工序退料稱重賦碼、外協收料稱重賦碼、外協發料稱重賦碼、產成品稱重賦碼。

（4）倉庫管理模塊

倉庫職能是生產領域的重要組成部分，包括原材料的生產領料、退料等，半成品及產成品的入庫、出庫等一系列庫存增減的業務操作。生產過程中的業務單據是庫存變化的載體，貫穿著整個生產過程。

倉庫管理模塊按照業務類型可細分為入庫管理、出庫管理、在庫管理。

入庫管理涉及的業務操作有PDA采購入庫、PDA尾料入庫、外協入庫、PDA產成品入庫、PDA退貨入庫等。主要的業務單據包括采購入庫單、特采入庫單、廢料入庫單、產成品入庫單、銷售退貨入庫單等。

出庫管理涉及的業務操作有PDA銷售出庫、PDA原料出庫、PDA原料補料出庫、PDA廢料出庫、PDA采購退貨出庫等。主要的業務單據包括銷售出庫單、原料出庫單、原料補料出庫單、廢料出庫單、采購退貨出庫單等。

在庫管理涉及的業務操作有PDA盤點、PDA庫位轉移、安全庫存預警、半成品核價、產成品材料成本核算等。主要的業務單據包括盤點任務單、庫位轉移單、收發存匯總表等。

（5）基礎資料模塊

基礎資料模塊主要是進行編碼管理，用于管理和維護整個系統的公用編碼和公用基礎數據資料。通過對數據進行編號，結構定義與關聯，為數據的記錄、存儲和查找提供依據，并提高數據處理的效率和準確性。按照功能和業務屬性，基礎資料模塊細分為分類檔案、存貨檔案、工序檔案、設備檔案、設備參數、工序質量參數、存貨質量參數、客戶檔案、供應商檔案、員工檔案、倉庫檔案、中轉框檔案。

其中分類檔案是整個系統數據編碼管理的基礎。對于變化頻率低且是整個系統范圍內通用的信息，一般在分類檔案中定義。例如國家省市地區代碼及名稱、計量單位、幣種匯率等具有通用定義的信息放在分類檔案中；對于供應商類型、客戶類型、存貨類型、工序類型等對于企業來說基本定義不常變化的信息也放入分類檔案中。因此分類檔案定義好之后一般不需要經常性地維護。

（6）權限管理模塊

權限管理由管理員操作，主要進行用戶身份的區分與用戶行為的權限管理。具體功能包括用戶管理、密碼管理、角色管理、權限定義、權限管理。

4 系統業務流程

基于系統設計目標，充分考慮企業各部門之間信息共享、信息集成以及業務流程優化的原則，形成系統業務流程圖，如圖2所示。

圖2 生產執行輔助系統業務流程圖

系統的業務流程總體上采用“以銷定產”、“以產訂購”的管理思想。其中技術部只負責銷售訂單的產品工藝BOM維護與改善，以及工序工藝指導書的安排；生產部根據銷售訂單、生產批量、現存量等合理調整生產需求量與生產計劃，并根據工藝BOM做生產任務分解，生成用料計劃和工序計劃。

技術部根據客戶訂單要求編制產品的“工藝BOM”，“工藝BOM”包括產品的加工工序步驟、“工序工藝指導書”等信息，并下達到生產部。

生產部根據銷售情況與生產約束制定“生產需求單”，生產部結合“工藝BOM”與“生產需求單”制定“生產任務單”和“用料通知單”，并將“用料通知單”下達到采購部。

采購部收到“用料通知單”后，進行線下采購詢價、比價、審批后制定“采購訂單”。

供應商到貨時，采購部根據“采購訂單”生成“到貨通知單”和“采購報檢單”。將“采購報檢單”下達到質檢部。

質檢部根據“采購報檢單”與實物進行質檢，并與采購部、倉庫部一起進行“采購稱重賦碼”，然后進行PDA掃描采購入庫。并將入庫結果反饋到生產部的“到貨通知”。在質檢過程中有質量問題時，采購部通過“采購報檢單”生成“采購退貨單”。

當生產部接到原材料“到貨通知”后，根據“生產任務單”、“工藝BOM”與“工序工藝指導書”生成“工序派工單”、“工序領料單”、“工序工藝卡”、“工序報檢單”等下發到相應的機臺。

工序人員接到相關單據后，通過“工序領料單”去倉庫領料，根據“工序派工單”的設備參數調試設備。

工序加工過程中，對需要質檢取樣的工序，工序人員可根據“工序報檢單”送檢到質檢部。質檢部根據“工序報檢單”及送檢實物進行檢驗，并將關鍵質量參數錄入，生成“工序質檢單”。

成品下線時，生產部將產成品取樣，通過“工序派工單”進行“產成品稱重賦碼”，稱重打印兩份相同的“成品標簽”，一份與成品的取樣一起送達到質檢部，一份關聯到具體成品實物上，系統自動生成“產成品工序報工單”。

質檢部根據“產成品工序報工單”與成品的取樣進行檢驗，并記錄產品三大質量參數（抗拉強度、延伸率和電阻率）結果到“成品質檢單”，打印“產品合格證”，并將“成品標簽”貼在“產品合格證”上，送到車間，與產成品實物關聯，系統自動生成“成品入庫通知單”，并通知銷售部準備發貨。

銷售接到“成品入庫通知單”后，根據成品入庫數量，參照“銷售訂貨通知單”生成“銷售提貨通知單”并打印，拿到財務或其他部門簽發安排發貨計劃。

倉庫部接到簽字后的“銷售提貨通知單”，通過PDA掃描“成品標簽”進行銷售發貨，系統自動生成“銷售出庫單”。

5 結束語

電線電纜行業在經歷近些年的快速發展，同時也是粗放型發展為主導，面臨著市場競爭激烈、產能過剩等問題。在當前新的發展形勢下，推進企業自身的創新型發展、增強精細化管理能力才能適應市場需求，增強企業競爭力。本文對電線電纜企業的鋁合金車間的生產業務流程進行研究，形成一套生產執行輔助系統。該系統在設計過程中為了輔助生產高效執行，充分考慮并優化業務在各個部門間流轉的程序，進行工藝管理的改善，實現生產實時統計，從而為全面建設數字化車間打好基礎，為實現產品質量追溯提供信息通路。