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隨著中國經濟的飛速發展，中國制造業的市場競爭也日趨激烈，制造業的格局正在發生著改變。“以訂單驅動生產，柔性制造”的企業運營模式正逐漸成為主流的企業運營模式，如何將制造業行業管理層和工控層之間良好地銜接起來成為關鍵性的問題。MES(Manufacturing Execution System)是面向分廠的生產過程管理的實時信息系統，主要解決分廠生產任務的執行問題，填補了上層生產計劃與底層工業控制之間的鴻溝，在制造業行業管理層和工控層之間架起了“橋梁”。MES的成功實施對提升我國制造企業高效、低成本制造能力，實現快速響應制造及節能降耗目標，提高我國制造業整體制造管理水平具有重要意義。
目前，國內的制造業主要分為流程型行業，離散型行業和混合型行業。由于各個行業的生產過程特點不同，差別較大，使用一種模式的MES很難在這幾個行業中同時取得成功。必須使用可以配置的平臺化MES系統，在不同的行業中通過配置形成具有行業特色的MES，才能保證MES在該行業內部有效地進行實施、發揮作用，起到良好的節能減排的作用。
MES目前在流程型行業和混合型行業的應用中，已經取得了相當的效果，在國內外都有很多成功的例子。在離散型行業中，成功的案例很少，主要原因是離散型行業的特點使得MES的實施相對比較困難：離散型行業往往都是按照訂單單件設計，小批量地進行生產，或者就是單件設計，單件生產，使產品結構復雜，制造工藝復雜，生產中各制造過程的關聯性很強。離散型行業的生產作業計劃變更的幾率非常大，生產環境復雜多變，在生產過程中的臨時插單、材料短缺等問題時有發生，產品的生產周期受到重點設備生產周期的影響非常大。另外，離散型行業生產過程的工序之間沒有嚴格的界限，制造過程中的工夾具的準備、人員工時的管理等問題都非常的復雜。
中國的重型裝備制造企業是典型的離散型制造企業，按照訂單進行單件設計、單件生產。本文將重點論述重型裝備制造企業在生產過程中遇到的問題和適合的MES產品。
一、重型裝備制造企業在生產過程中遇到的問題
重型裝備制造企業在國民經濟中處于非常重要的地位，代表著國家制造業的水平。目前中國的重型裝備制造業企業普遍的自動化程度低，生產周期長，產品質量控制能力差，在生產過程中主要存在著如下問題：
1、產品設計能力薄弱
重型裝備的設計是非常復雜的，涉及到很多方面的問題。一般的重型裝備制造企業本身都有一個設計單位，主要用來設計比較簡單的裝備，對于復雜的裝備一般都是和國內外著名的設計院進行合作，由設計院負責完成設備的整體設計，然后企業的設計單位根據已有的圖紙轉化為本企業的圖紙。這樣在產品設計的源頭上就存在很大的缺陷，對于不同的設計院設計的設備，在圖紙轉化的過程中把握的能力不一致。將外部設計院設計的復雜設備的圖紙轉化為本企業的圖紙后，某些設計參數有可能就與原來的設計參數發生了偏差，這樣，設備在沒有制造前，就注定了在生產完成后可能會出現各種各樣的問題。如某個國內著名的重型裝備制造企業，在轉化完一個國際上著名的設計院設計的設備圖紙后，由于對于國外的材料標準不熟，將非常重要的關鍵部件的制造材料搞錯了，在圖紙轉化完成后，由于工期緊張，沒有經過外方所認可的機構的確認，就開始進行生產，結果經過緊張生產完成后的設備，由于關鍵部件的材料不合格，造成了整套設備報廢，造成了嚴重的經濟損失，同時設備的接受單位整條生產線因此晚一年上線，經濟損失更為嚴重。
2、生產計劃安排混亂
在重型裝備制造企業中，企業的制造能力很大程度上來源于該企業所擁有的重點大型設備的生產能力。如企業有多大噸位的水壓機，有多大加工能力的銑床等。這些設備往往是企業的寶貝，要24小時開機進行生產，操作重點設備的工人需要3班倒。因此，在生產計劃的制定過程中，重點設備的加工狀態成為生產計劃制定的關鍵因素之一。生產計劃在制定和執行的過程中，進行調整是非常正常和頻繁的。如某個重點設備在加工過程中出現質量問題，加工的對象需要進行重新生產，由于重點設備的加工計劃已經安排的非常緊湊，那么重新生產就會造成非常嚴重的問題，如果一個部件加工需要3天，那么重新加工的計劃安排，就會影響后面已經安排好的所有的生產計劃，需要進行全盤的調整。
隨著市場變化速度加快，經常會出現設計、工藝調整，往往一個產品設計、工藝數據的調整、一個合同項目的增加或減少就會影響到整個生產計劃明細的變更。計劃人員需要花費很大的精力才能將計劃調整合理，而且還需要做更多的協調工作，缺乏實時性、時效性、靈活性。
像上面所說的打亂企業生產計劃安排的因素非常多，因此，企業年初制定的生產計劃在生產過程中根本得不到有效的執行，使得企業的生產計劃處于混亂狀態，企業的領導很難了解當前企業的生產狀態。
3、生產工藝管理落后
重型裝備制造業企業自動化主要在單元級，例如數控機床、柔性制造系統。因此，重型裝制造業企業一般是人員密集型企業，自動化水平相對較低。
重型裝備制造業企業中，由于是離散加工，產品的質量和生產率很大程度依賴于工人的技術水平。重型裝備制造業企業對于生產工藝的控制往往都比較粗，往往沒有詳細的制造工藝。產品的生產加工質量很大程度上掌握在工人手上。由于工人的技術水平參差不齊，使得產品的加工質量很難得到有效的控制。往往是同樣的部件，上一個班組加工出來的非常優良，但是下一個班組就產生了很多的殘次品。分廠中拉出某一個工人來，可能是非常優秀的，但分廠整體的加工水平卻得不到有效的保證。
4、生產狀態不能實時進行反饋
在企業的生產過程中，可能有非常多的原因造成生產過程的中斷：生產設備突然出了故障，加工過程中發生了事故，原材料沒有即時到位，工裝夾具不到位等。這些生產過程的中斷會影響生產加工的工期。
由于對產品生產過程管理信息處理還不快速及時，信息反饋不及時，現場出現的各種問題如生產管理問題、質量問題、供料問題、工序周轉問題還不能及時傳遞到決策部門，采用目前的跑現場、打電話、找關鍵人的方式已經不能適應企業的發展速度，必須通過先進的信息化管理方式解決出現的問題。
5、物料管理混亂
物料管理在生產過程中非常關鍵。多數重型裝備制造業企業都上了ERP系統，因此在原材料管理和庫存管理上基本都管理的比較好。但是在將原材料傳送到分廠或者加工中心的環節上，管理相當混亂。由于生產計劃處于比較混亂的狀態，分廠領料的時間就很不準確。在領料的過程中，領料數量經常發生錯誤。
重型裝備制造業企業中，一般對半成品庫也設有相應的庫房，各工序根據生產作業計劃以及配套清單分別進行領料。分廠加工完成的半成品需要在各個分廠的庫房中進行轉庫操作，轉庫過程管理比較混亂。還有很多因素影響物料在生產過程中的流轉和控制。這樣，在產品生產過程中，由于物料管理造成的時間的延誤也成為生產計劃不能正常執行的一個原因。
6、設備管理比較混亂
重型制造業企業的生產設備的布置，不是按產品而是按照工藝進行布置的。可以進行同一種加工工藝的機床一般有多臺。單臺設備的故障不會對整個產品的工藝過程產生嚴重的影響，一般需要重點管理關鍵的大型重點設備。由于重點設備一般24小時不停機，因此重點設備的定期檢測，檢修往往得不到嚴格執行。
重型制造業企業生產設備往往是各個分廠自行管理。各個分廠能夠比較清楚地知道設備的狀態，而企業卻無法準確地說出設備的狀態。
7、生產過程中質量控制不力
質量貫穿了生產制造的全過程，質量管理包含了產品的質量，零部件的質量，生產過程檢驗。質量問題也是與很多部門相關的，零部件的質量就可能關系到制造、材料、設計等多個部門。生產過程中的這些質量問題都要進行快速的記錄和解決。制造過程中的檢驗設備對于產品和半成品的測量數據，對于生產過程中的質量控制非常重要，這些質量控制數據如產品的金相數據，探傷數據，理化數據等，是避免不合格產品流向下一道工序非常重要的質量控制數據，同時對于后續的加工過程有著重要的指導作用。
重型裝備制造業的各個分廠往往相隔距離較遠，許多產品部件都是體積龐大，將產品或者半成品運送的專門的檢測場所進行質量檢測，是不可能的。因此，對于產品加工過程中需要的各道質量檢查一般都需要在現場進行，產品加工過程中的質量檢測數據一般都不跟隨產品或者半成品在各個分廠中流轉，這樣，在產品或者半成品在幾個分廠流轉后，質量控制信息基本上就和這些產品或者半成品失去了聯系。企業就很難完整有效地監控和追蹤一個產品的整個質量控制過程。
8、各部門存在信息孤島，不能實現數據共享，多部門進行重復數據工作。
企業各部門都在自己內部進行了信息化建設，運行各自的系統輔助完成工作。但由于缺乏統一的規劃部署，存在嚴重的信息孤島問題，沒有完成數據統一、共享的建設。
由于上面這些問題的存在，使得重型裝備制造業不能只是通過簡單地改善整個生產過程中的某個環節，就能夠比較顯著地提高生產效率、提高產品質量。必須將整個生產過程通過一個實時信息系統管理起來，才能夠有效地解決生產過程中出現的諸多問題。這就是重型裝備制造業迫切需要MES系統的重要原因。那么符合重型裝備制造業特點，能夠良好運行的MES系統應該是怎樣的呢?
二、重型裝備制造企業對MES系統的要求
重型裝備制造業是典型的離散型行業，各個企業間的生產過程控制流程上有一定的相似性，但在細節上又有很大的不同。一個企業的MES的解決方案在另外一個企業可能完全不適應，這樣對于MES系統的要求就非常高。為了適應這種復雜的行業應用，符合重型裝備制造業要求的MES系統應該是“平臺型MES框架+可配置通用組件+用戶定制組件”。這樣的系統中“平臺型MES框架”是核心，為系統提供穩定的運行環境、靈活的組件配置和加載機制;“可配置通用組件”，通過配置來適應行業中相似生產過程控制流程;“用戶定制組件”，通過對企業中獨特的生產過程控制流程進行定制開發，滿足企業的實際生產過程控制要求。
北京京渝天河軟件公司推出的TH-MES就是按照上述思想開發的平臺型、可配置的MES系統。產品依托獨立的企業信息處理平臺，配合獨創的功能模塊熱插拔技術，以可配置的通用信息處理模塊為主體，加上部分用戶特有邏輯的定制開發模塊，使得TH-MES可以在整個離散型行業內部得到良好的應用。在重型裝備制造業中已經形成了行業解決方案，可以在整個重型裝備制造行業內進行推廣。
三、重型裝備制造企業MES系統能起到的作用
1、提高企業的產品設計能力
企業的產品設計能力跟企業的積累有著非常重要的關系。通過MES系統中的企業產品結構管理模塊，或者是MES跟企業現有的PDM系統進行有效的集成，可以有效地將企業的設計部門和生產部門聯系在一起。生產部門在實施生產前和在生產過程中發現的設計問題，可以快速傳遞到設計部門，由設計部門對設計進行優化，從而逐步提升企業的產品設計能力。
2、提高企業的工藝準備水平
通過MES系統中工藝路線的管理模塊，可以將生產過程的控制力度擴展到每一到工序，再通過MES和企業使用的CAPP系統的集成，使得每道工序都可以和一個詳細的生產工藝聯系在一起。在分廠進行生產的工人，可以在詳細生產工藝的指導下進行生產，可以很好地提升下到分廠級的工藝準備水平，改變原來靠紙介質傳遞生產工藝造成的各種弊端，提高工作效率和產品質量。
3、改善企業生產計劃的制定和調整
通過MES的生產計劃管理模塊，可以大大提高企業生產計劃的制定效率和準確度。用戶可以在MES系統中，隨時查到企業當前的生產計劃，知道馬上需要進行的生產內容和后續需要進行的生產內容。復雜產品某個生產過程一般要經歷幾天時間，某個加工中心或者某分廠如何了解即將處理的任務?這就涉及到工序級的計劃任務調度。因為在工序所在分廠做了產品跟蹤，每個分廠的產品就能夠實時進行統計，然后根據設備能力等因素就可以對生產進行動態調整。動態調整的結果直接就在生產計劃管理模塊中馬上得到體現。
動態調整生產計劃是MES系統必須能夠解決的關鍵問題之一。當一個產品的生產計劃需要進行調整的時候，在MES通過動態規劃組件，自動完成受到影響的其他生產計劃的調整，調整的結果可以自動確認，也可以人工確認，這樣就可以大大提高生產計劃調整的效率。
4、加快企業生產計劃執行狀況的反饋速度
有了工序級的生產計劃，在產品的生產加工過程中加工信息和加工狀態的反應速度會提高很多，產品的某道加工工序完成后，立刻就可以在MES系統中得到體現，可以被實時統計，這樣企業的實際生產狀況可以在第一時間得到準確的反映。
企業可以隨時統計當前的生產執行狀況，為生產計劃的制定和調整提供良好的基礎。
5、改善企業物料管理狀況
通過MES系統中的庫存管理模塊，將生產過程中的領料、轉庫等工作內容有效管理起來。還可以通過MES系統和ERP系統的集成，將MES系統的領料和ERP系統中的庫存管理結合起來。領料過程的規范化使得原材料的領用時間和領用數量準確，使得分廠可以在最準確的時間進行領料，同時減少領料過程中發生的錯誤。
轉庫過程的規范化，使得成品、半成品在庫房的狀況可以實時查詢，下道工序的加工分廠可以隨時知道自己關心的成品、半成品的加工狀態和在其他分廠庫房中的狀況，從而可以安排在最短的時間內完成轉庫工作，提高各個分廠庫房的使用率。
6、改善設備管理狀況
通過MES的設備管理模塊，可以為企業的全部設備建立起明確的在線電子臺帳。記錄設備所在的位置、設備的狀況、設備的定期檢測、大修的情況等。通過跟設備相關的查詢，可以得到重點設備目前正在加工的產品，加工狀況，后續時間中的加工計劃等信息。企業的計劃編制人員在進行計劃編制時，就馬上知道跟重點設備相關的加工任務該怎樣確定加工計劃。設備的管理人員，可以通過設備管理模塊中的預警系統，完成對于設備的定期檢測。
企業隨時可以統計現有設備的狀況，為設備的采購，維修計劃提供數據依據。
7、極大改善生產過程中的質量控制力度
通過MES系統中的質量控制模塊，針對每一個加工的產品建立單獨的質量跟蹤記錄，將所有跟該產品相關的質量控制數據在MES系統中集中保存，通過查詢可以隨時進行查看。這樣企業對于每一個交貨的產品都有詳盡的產品質量控制記錄。可以有效監控和追蹤一個產品的整個生產過程中的質量控制，從中可以找出質量控制不力的地方，逐步加以改善，從而提高產品的生產加工質量。
8、削除企業中的信息孤島，實現企業內部的信息共享
符合重型裝備制造業要求的MES系統應該是“平臺型MES框架+可配置通用組件+用戶定制組件”。MES系統可以和設計部門的PDM系統進行集成獲取有效的設計數據;可以和CAPP系統進行集成獲取詳細的工藝數據;可以和ERP系統中的物料管理系統進行集成獲取企業的物料數據;還可以和其他的企業現有的系統進行集成。從而通過MES這個平臺將企業中跟生產相關的數據全部聯系在一起，削除了各個分系統間的信息孤島。使得產品設計，工藝設計，生產制造，質量控制等跟生產過程相關的各個環節結合為一個整體。
9、極大的改善了企業的實時數據報表能力
通過MES系統中的通用數據報表模塊和為根據用戶實際需要專門定制的報表模塊。可以大大加快企業實時生產報表的匯總時間和提高數據準確度。MES系統中記錄了跟企業生產過程相關的各種數據，這些數據準確的反應了企業目前真實的生產狀況。通過通用數據報表模塊，可以定制如何從這些數據中抽取出需要的數據，然后進行必要的數據處理后，生成企業需要的報表。報表可以保存為企業指定格式的文件。如果通用數據報表模塊，不能夠滿足企業的需要，可以根據企業的實際需求，定制開發企業的特有數據報表模塊。通過這些手段。企業就可以擺脫手工統計各種報表時帶來的各種弊端。隨時生成企業需要的各種跟生產相關的報表，從而可以依據準確有效的數據組織企業的生產制造活動。
小結
綜上所述，MES系統在重型裝備制造業中的成功實施，對提升重型裝備制造企業MES高效、低成本制造能力，實現快速響應制造及節能降耗目標，提高我國制重型裝備制造業整體制造管理水平具有重要意義。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號