隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，中國制造業(yè)的市場競爭也日趨激烈，制造業(yè)的格局正在發(fā)生著改變。“以訂單驅動生產(chǎn)，柔性制造”的企業(yè)運營模式正逐漸成為主流的企業(yè)運營模式，如何將制造業(yè)行業(yè)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(chǎn)過程管理的實時信息系統(tǒng)，主要解決分廠生產(chǎn)任務的執(zhí)行問題，填補了上層生產(chǎn)計劃與底層工業(yè)控制之間的鴻溝，在制造業(yè)行業(yè)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(yè)高效、低成本制造能力，實現(xiàn)快速響應制造及節(jié)能降耗目標，提高我國制造業(yè)整體制造管理水平具有重要意義。

目前，國內(nèi)的制造業(yè)主要分為流程型行業(yè)，離散型行業(yè)和混合型行業(yè)。由于各個行業(yè)的生產(chǎn)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(yè)中同時取得成功。必須使用可以配置的平臺化MES系統(tǒng)，在不同的行業(yè)中通過配置形成具有行業(yè)特色的MES，才能保證MES在該行業(yè)內(nèi)部有效地進行實施、發(fā)揮作用，起到良好的節(jié)能減排的作用。

MES目前在流程型行業(yè)和混合型行業(yè)的應用中，已經(jīng)取得了相當?shù)男Ч趪鴥?nèi)外都有很多成功的例子。在離散型行業(yè)中，成功的案例很少，主要原因是離散型行業(yè)的特點使得MES的實施相對比較困難：離散型行業(yè)往往都是按照訂單單件設計，小批量地進行生產(chǎn)，或者就是單件設計，單件生產(chǎn)，使產(chǎn)品結構復雜，制造工藝復雜，生產(chǎn)中各制造過程的關聯(lián)性很強。離散型行業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)計劃變更的幾率非常大，生產(chǎn)環(huán)境復雜多變，在生產(chǎn)過程中的臨時插單、材料短缺等問題時有發(fā)生，產(chǎn)品的生產(chǎn)周期受到重點設備生產(chǎn)周期的影響非常大。另外，離散型行業(yè)生產(chǎn)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(yè)是典型的離散型制造企業(yè)，按照訂單進行單件設計、單件生產(chǎn)。本文將重點論述重型裝備制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中遇到的問題和適合的MES產(chǎn)品。

一、重型裝備制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中遇到的問題

重型裝備制造企業(yè)在國民經(jīng)濟中處于非常重要的地位，代表著國家制造業(yè)的水平。目前中國的重型裝備制造業(yè)企業(yè)普遍的自動化程度低，生產(chǎn)周期長，產(chǎn)品質量控制能力差，在生產(chǎn)過程中主要存在著如下問題：

1、產(chǎn)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(yè)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(nèi)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(yè)的設計單位根據(jù)已有的圖紙轉化為本企業(yè)的圖紙。這樣在產(chǎn)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(yè)的圖紙后，某些設計參數(shù)有可能就與原來的設計參數(shù)發(fā)生了偏差，這樣，設備在沒有制造前，就注定了在生產(chǎn)完成后可能會出現(xiàn)各種各樣的問題。如某個國內(nèi)著名的重型裝備制造企業(yè)，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(jīng)過外方所認可的機構的確認，就開始進行生產(chǎn)，結果經(jīng)過緊張生產(chǎn)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(jīng)濟損失，同時設備的接受單位整條生產(chǎn)線因此晚一年上線，經(jīng)濟損失更為嚴重。

2、生產(chǎn)計劃安排混亂

在重型裝備制造企業(yè)中，企業(yè)的制造能力很大程度上來源于該企業(yè)所擁有的重點大型設備的生產(chǎn)能力。如企業(yè)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(yè)的寶貝，要24小時開機進行生產(chǎn)，操作重點設備的工人需要3班倒。因此，在生產(chǎn)計劃的制定過程中，重點設備的加工狀態(tài)成為生產(chǎn)計劃制定的關鍵因素之一。生產(chǎn)計劃在制定和執(zhí)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(xiàn)質量問題，加工的對象需要進行重新生產(chǎn)，由于重點設備的加工計劃已經(jīng)安排的非常緊湊，那么重新生產(chǎn)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(jīng)安排好的所有的生產(chǎn)計劃，需要進行全盤的調整。

隨著市場變化速度加快，經(jīng)常會出現(xiàn)設計、工藝調整，往往一個產(chǎn)品設計、工藝數(shù)據(jù)的調整、一個合同項目的增加或減少就會影響到整個生產(chǎn)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(xié)調工作，缺乏實時性、時效性、靈活性。

像上面所說的打亂企業(yè)生產(chǎn)計劃安排的因素非常多，因此，企業(yè)年初制定的生產(chǎn)計劃在生產(chǎn)過程中根本得不到有效的執(zhí)行，使得企業(yè)的生產(chǎn)計劃處于混亂狀態(tài)，企業(yè)的領導很難了解當前企業(yè)的生產(chǎn)狀態(tài)。

3、生產(chǎn)工藝管理落后

重型裝備制造業(yè)企業(yè)自動化主要在單元級，例如數(shù)控機床、柔性制造系統(tǒng)。因此，重型裝制造業(yè)企業(yè)一般是人員密集型企業(yè)，自動化水平相對較低。

重型裝備制造業(yè)企業(yè)中，由于是離散加工，產(chǎn)品的質量和生產(chǎn)率很大程度依賴于工人的技術水平。重型裝備制造業(yè)企業(yè)對于生產(chǎn)工藝的控制往往都比較粗，往往沒有詳細的制造工藝。產(chǎn)品的生產(chǎn)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(chǎn)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(yōu)良，但是下一個班組就產(chǎn)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(yōu)秀的，但分廠整體的加工水平卻得不到有效的保證。

4、生產(chǎn)狀態(tài)不能實時進行反饋

在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，可能有非常多的原因造成生產(chǎn)過程的中斷：生產(chǎn)設備突然出了故障，加工過程中發(fā)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(chǎn)過程的中斷會影響生產(chǎn)加工的工期。

由于對產(chǎn)品生產(chǎn)過程管理信息處理還不快速及時，信息反饋不及時，現(xiàn)場出現(xiàn)的各種問題如生產(chǎn)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?jīng)Q策部門，采用目前的跑現(xiàn)場、打電話、找關鍵人的方式已經(jīng)不能適應企業(yè)的發(fā)展速度，必須通過先進的信息化管理方式解決出現(xiàn)的問題。

5、物料管理混亂

物料管理在生產(chǎn)過程中非常關鍵。多數(shù)重型裝備制造業(yè)企業(yè)都上了ERP系統(tǒng)，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(huán)節(jié)上，管理相當混亂。由于生產(chǎn)計劃處于比較混亂的狀態(tài)，分廠領料的時間就很不準確。在領料的過程中，領料數(shù)量經(jīng)常發(fā)生錯誤。

重型裝備制造業(yè)企業(yè)中，一般對半成品庫也設有相應的庫房，各工序根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)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(chǎn)過程中的流轉和控制。這樣，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，由于物料管理造成的時間的延誤也成為生產(chǎn)計劃不能正常執(zhí)行的一個原因。

6、設備管理比較混亂

重型制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)設備的布置，不是按產(chǎn)品而是按照工藝進行布置的?？梢赃M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(chǎn)品的工藝過程產(chǎn)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(zhí)行。

重型制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)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(tài)，而企業(yè)卻無法準確地說出設備的狀態(tài)。

7、生產(chǎn)過程中質量控制不力

質量貫穿了生產(chǎn)制造的全過程，質量管理包含了產(chǎn)品的質量，零部件的質量，生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品和半成品的測量數(shù)據(jù)，對于生產(chǎn)過程中的質量控制非常重要，這些質量控制數(shù)據(jù)如產(chǎn)品的金相數(shù)據(jù)，探傷數(shù)據(jù)，理化數(shù)據(jù)等，是避免不合格產(chǎn)品流向下一道工序非常重要的質量控制數(shù)據(jù)，同時對于后續(xù)的加工過程有著重要的指導作用。

重型裝備制造業(yè)的各個分廠往往相隔距離較遠，許多產(chǎn)品部件都是體積龐大，將產(chǎn)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(chǎn)品加工過程中需要的各道質量檢查一般都需要在現(xiàn)場進行，產(chǎn)品加工過程中的質量檢測數(shù)據(jù)一般都不跟隨產(chǎn)品或者半成品在各個分廠中流轉，這樣，在產(chǎn)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(chǎn)品或者半成品失去了聯(lián)系。企業(yè)就很難完整有效地監(jiān)控和追蹤一個產(chǎn)品的整個質量控制過程。

8、各部門存在信息孤島，不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，多部門進行重復數(shù)據(jù)工作。

業(yè)各部門都在自己內(nèi)部進行了信息化建設，運行各自的系統(tǒng)輔助完成工作。但由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃部署，存在嚴重的信息孤島問題，沒有完成數(shù)據(jù)統(tǒng)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(yè)不能只是通過簡單地改善整個生產(chǎn)過程中的某個環(huán)節(jié)，就能夠比較顯著地提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質量。必須將整個生產(chǎn)過程通過一個實時信息系統(tǒng)管理起來，才能夠有效地解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的諸多問題。這就是重型裝備制造業(yè)迫切需要MES系統(tǒng)的重要原因。那么符合重型裝備制造業(yè)特點，能夠良好運行的MES系統(tǒng)應該是怎樣的呢?

二、重型裝備制造企業(yè)對MES系統(tǒng)的要求

重型裝備制造業(yè)是典型的離散型行業(yè)，各個企業(yè)間的生產(chǎn)過程控制流程上有一定的相似性，但在細節(jié)上又有很大的不同。一個企業(yè)的MES的解決方案在另外一個企業(yè)可能完全不適應，這樣對于MES系統(tǒng)的要求就非常高。為了適應這種復雜的行業(yè)應用，符合重型裝備制造業(yè)要求的MES系統(tǒng)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(tǒng)中“平臺型MES框架”是核心，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的運行環(huán)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(yè)中相似生產(chǎn)過程控制流程;“用戶定制組件”，通過對企業(yè)中獨特的生產(chǎn)過程控制流程進行定制開發(fā)，滿足企業(yè)的實際生產(chǎn)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(fā)的平臺型、可配置的MES系統(tǒng)。產(chǎn)品依托獨立的企業(yè)信息處理平臺，配合獨創(chuàng)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(fā)模塊，使得TH-MES可以在整個離散型行業(yè)內(nèi)部得到良好的應用。在重型裝備制造業(yè)中已經(jīng)形成了行業(yè)解決方案，可以在整個重型裝備制造行業(yè)內(nèi)進行推廣。

三、重型裝備制造企業(yè)MES系統(tǒng)能起到的作用

1、提高企業(yè)的產(chǎn)品設計能力

企業(yè)的產(chǎn)品設計能力跟企業(yè)的積累有著非常重要的關系。通過MES系統(tǒng)中的企業(yè)產(chǎn)品結構管理模塊，或者是MES跟企業(yè)現(xiàn)有的PDM系統(tǒng)進行有效的集成，可以有效地將企業(yè)的設計部門和生產(chǎn)部門聯(lián)系在一起。生產(chǎn)部門在實施生產(chǎn)前和在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)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(yōu)化，從而逐步提升企業(yè)的產(chǎn)品設計能力。

2、提高企業(yè)的工藝準備水平

通過MES系統(tǒng)中工藝路線的管理模塊，可以將生產(chǎn)過程的控制力度擴展到每一到工序，再通過MES和企業(yè)使用的CAPP系統(tǒng)的集成，使得每道工序都可以和一個詳細的生產(chǎn)工藝聯(lián)系在一起。在分廠進行生產(chǎn)的工人，可以在詳細生產(chǎn)工藝的指導下進行生產(chǎn)，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(chǎn)工藝造成的各種弊端，提高工作效率和產(chǎn)品質量。

3、改善企業(yè)生產(chǎn)計劃的制定和調整

通過MES的生產(chǎn)計劃管理模塊，可以大大提高企業(yè)生產(chǎn)計劃的制定效率和準確度。用戶可以在MES系統(tǒng)中，隨時查到企業(yè)當前的生產(chǎn)計劃，知道馬上需要進行的生產(chǎn)內(nèi)容和后續(xù)需要進行的生產(chǎn)內(nèi)容。復雜產(chǎn)品某個生產(chǎn)過程一般要經(jīng)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(chǎn)品跟蹤，每個分廠的產(chǎn)品就能夠實時進行統(tǒng)計，然后根據(jù)設備能力等因素就可以對生產(chǎn)進行動態(tài)調整。動態(tài)調整的結果直接就在生產(chǎn)計劃管理模塊中馬上得到體現(xiàn)。

動態(tài)調整生產(chǎn)計劃是MES系統(tǒng)必須能夠解決的關鍵問題之一。當一個產(chǎn)品的生產(chǎn)計劃需要進行調整的時候，在MES通過動態(tài)規(guī)劃組件，自動完成受到影響的其他生產(chǎn)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(chǎn)計劃調整的效率。

4、加快企業(yè)生產(chǎn)計劃執(zhí)行狀況的反饋速度

有了工序級的生產(chǎn)計劃，在產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程中加工信息和加工狀態(tài)的反應速度會提高很多，產(chǎn)品的某道加工工序完成后，立刻就可以在MES系統(tǒng)中得到體現(xiàn)，可以被實時統(tǒng)計，這樣企業(yè)的實際生產(chǎn)狀況可以在第一時間得到準確的反映?！　∑髽I(yè)可以隨時統(tǒng)計當前的生產(chǎn)執(zhí)行狀況，為生產(chǎn)計劃的制定和調整提供良好的基礎。

5、改善企業(yè)物料管理狀況　　通過MES系統(tǒng)中的庫存管理模塊，將生產(chǎn)過程中的領料、轉庫等工作內(nèi)容有效管理起來。還可以通過MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的集成，將MES系統(tǒng)的領料和ERP系統(tǒng)中的庫存管理結合起來。領料過程的規(guī)范化使得原材料的領用時間和領用數(shù)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(fā)生的錯誤。

轉庫過程的規(guī)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(tài)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(nèi)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(yè)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(chǎn)品，加工狀況，后續(xù)時間中的加工計劃等信息。企業(yè)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(tǒng)，完成對于設備的定期檢測。

企業(yè)隨時可以統(tǒng)計現(xiàn)有設備的狀況，為設備的采購，維修計劃提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

7、極大改善生產(chǎn)過程中的質量控制力度

通過MES系統(tǒng)中的質量控制模塊，針對每一個加工的產(chǎn)品建立單獨的質量跟蹤記錄，將所有跟該產(chǎn)品相關的質量控制數(shù)據(jù)在MES系統(tǒng)中集中保存，通過查詢可以隨時進行查看。這樣企業(yè)對于每一個交貨的產(chǎn)品都有詳盡的產(chǎn)品質量控制記錄。可以有效監(jiān)控和追蹤一個產(chǎn)品的整個生產(chǎn)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(chǎn)品的生產(chǎn)加工質量。

8、削除企業(yè)中的信息孤島，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的信息共享

符合重型裝備制造業(yè)要求的MES系統(tǒng)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(tǒng)可以和設計部門的PDM系統(tǒng)進行集成獲取有效的設計數(shù)據(jù);可以和CAPP系統(tǒng)進行集成獲取詳細的工藝數(shù)據(jù);可以和ERP系統(tǒng)中的物料管理系統(tǒng)進行集成獲取企業(yè)的物料數(shù)據(jù);還可以和其他的企業(yè)現(xiàn)有的系統(tǒng)進行集成。從而通過MES這個平臺將企業(yè)中跟生產(chǎn)相關的數(shù)據(jù)全部聯(lián)系在一起，削除了各個分系統(tǒng)間的信息孤島。使得產(chǎn)品設計，工藝設計，生產(chǎn)制造，質量控制等跟生產(chǎn)過程相關的各個環(huán)節(jié)結合為一個整體。

9、極大的改善了企業(yè)的實時數(shù)據(jù)報表能力

通過MES系統(tǒng)中的通用數(shù)據(jù)報表模塊和為根據(jù)用戶實際需要專門定制的報表模塊?？梢源蟠蠹涌炱髽I(yè)實時生產(chǎn)報表的匯總時間和提高數(shù)據(jù)準確度。MES系統(tǒng)中記錄了跟企業(yè)生產(chǎn)過程相關的各種數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)準確的反應了企業(yè)目前真實的生產(chǎn)狀況。通過通用數(shù)據(jù)報表模塊，可以定制如何從這些數(shù)據(jù)中抽取出需要的數(shù)據(jù)，然后進行必要的數(shù)據(jù)處理后，生成企業(yè)需要的報表。報表可以保存為企業(yè)指定格式的文件。如果通用數(shù)據(jù)報表模塊，不能夠滿足企業(yè)的需要，可以根據(jù)企業(yè)的實際需求，定制開發(fā)企業(yè)的特有數(shù)據(jù)報表模塊。通過這些手段。企業(yè)就可以擺脫手工統(tǒng)計各種報表時帶來的各種弊端。隨時生成企業(yè)需要的各種跟生產(chǎn)相關的報表，從而可以依據(jù)準確有效的數(shù)據(jù)組織企業(yè)的生產(chǎn)制造活動。

小結

　　綜上所述，MES系統(tǒng)在重型裝備制造業(yè)中的成功實施，對提升重型裝備制造企業(yè)MES高效、低成本制造能力，實現(xiàn)快速響應制造及節(jié)能降耗目標，提高我國制重型裝備制造業(yè)整體制造管理水平具有重要意義。

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