基于离散制造业车间的制造执行(MES)方案设计

　　0 引言

　　制造执行系统(manufacturing execution system，简称MES)是美国AMR公司(Advanoed Manufacturing Research，Inc.)在90年代初提出的，旨在加强MRP计划的执行功能，把MRP计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。我国工业企业对MES层的认识相对落后，主要源于信息孤岛和缺损环链。国内最早的MES是20世纪80年代宝钢建设初期从SIEMENS公司引进的。因此，加强对MES的研究和推广应用，探索MES的发展道路，对于提高我国企业的管理水平，增强制造业的竞争实力具有重要的意义。离散制造业由于其产品特点和工艺流程的复杂性，ERP系统建设过程存在很大问题，本文通过设计和开发车间制造执行系统(MES)来弥补行业车间制造业ERP系统的先天不足。

　　1 制造执行(MES)方案设计

　　ERP系统的概念来源于制造企业，其优势在于订单拉动生产。ERP系统仅仅实现了将任务(生产工单)下达到生产车间，但是对于任务的后续管理几乎空白，而在实际车间生产管理过程中，车间生产管理者会经常有这样的疑问：产品是否已具备装配条件?任务是否已分配?分配给了谁?物料目前在什么地方?谁转移走的?谁做的接收?设备加工能力是否足够?有多少任务在排队等待?操作者手上已分配了哪些任务?等等，这些问题在很大程度上困扰着生产管理者。为了解决车间的生产过程控制，通过不断实践和总结，形成如下离散制造业车间制造执行(以下简称MES)方案，从而实现对ERP生产管理功能有效的扩充、完善和延伸，并实现与ERP系统有效集成对接。

　　生产管理通常划分为两个层面：生产计划层和生产执行层。生产计划层主要包括：主生产计划(MDS)、能力需求计划(CRP)、物料需求计划(MRP)和生产工单等，这在ERP系统中已经有了很好的解决方案，本文所要讨论的主要是生产执行层面的系统建设。根据企业的生产管理特点，同时兼顾与ERP系统的集成性，生产执行层面应该具备以下主要功能：生产任务接收与反馈、任务派发和领取、完工汇报、半品库存、生产物流、委外加工及物资持出、点件包装、质量控制、成本统计、资源管理及统计分析等。系统总体架构图如图1所示。

　　图1 MES系统总体架构图

　　1.1 任务接收及反馈

　　ERP产生生产任务之后，MES系统启动任务接收请求，分析判断生产任务是否需要下载，如果需要就将ERP系统的生产任务下载到MES系统。

　　MES系统应提供两种任务下载方式：自动下载和手工下载，用户还可以设置选择采用逐条下载还是批量下载。对于ERP系统中增补和追加的临时任务还可以通过MES加载功能实现下载，从而保障上层ERP系统和车间底层MES系统的数据一致性。对于已经在MES系统中处于“完工”状态的任务可以自动进行任务状态的反馈，从而保证ERP系统生产任务的闭环管理。如图2所示。

　　图2 MES系统的任务接收及反馈图
 

　　1.2 任务派发及领取

　　通常ERP系统只是将生产任务发放到车间，但是具体在哪个设备上执行、具体的操作者是谁在ERP中不能指定。在MES系统中，需要进行生产任务的二次分配和调度，为生产任务分配具体的加工设备和操作者，同时形成详细的工序执行计划。MES系统的任务派发及领取流程如图3所示。

　　图3 MES系统的任务派发及领取流程图

　　从图3可知，操作者可以划卡进入MES系统查看“我的任务列表”，执行任务领取。在任务派发过程中可以查看当前的设备任务排队状况，从而掌握设备生产能力，也可查看操作者任务队列，掌握操作者“繁忙程度”。因此，生产管理者可很好地进行车间生产任务的派发和详细生产计划的安排。

　　1.3 完工汇报

　　MES系统的完工汇报过程如图4所示。从图4可知，任务派发到工作单元后，该任务的状态变为“执行状态”。该工作单元的操作者领取任务并执行加工活动，待完成工作后进行MES系统划卡报完工，同时MES系统启动完工反馈请求，将MES完工信息反馈到ERP系统。MES系统完工汇报时需要输入送料员、接料员、检查员等信息，以便后期进行物料的移动线索及质量追溯。

　　同时，还要输入加工实动工时。如果该工作单元的操作者还有有协作者，MES系统会根据用户输入的分配比例自动分配每个操作者的个人完成工时。完工汇报之后任务的状态变化为“完工状态”。

　　图4 MES系统的完工汇报流程图
(本文不涉密)
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