大連利歐華能泵業(yè)有限公司(下文簡稱大連利歐)MES系統(tǒng)是企業(yè)實施生產(chǎn)管理信息化建設(shè)的先行系統(tǒng)，由大連華鐵海興科技有限公司(下文簡稱大連華鐵)根據(jù)當(dāng)前先進金融設(shè)備制造行業(yè)信息化建設(shè)的理論和實踐經(jīng)驗，結(jié)合大連利歐的管理要求和生產(chǎn)車間的實際情況，對其進行整體規(guī)劃、系統(tǒng)開發(fā)和實施，通過完成制造執(zhí)行管理功能，實現(xiàn)多個部門間信息實時共享和傳遞，為企業(yè)的經(jīng)營決策和生產(chǎn)組織管控提供及時、準(zhǔn)確、完整的信息。

1.泵設(shè)備制造業(yè)背景

    泵設(shè)備制造業(yè)，是為為石油化工、煤化工、天然氣化工、生物化工、鋼鐵焦化、金屬冶煉、環(huán)保等行業(yè)提供全面服務(wù)。設(shè)備產(chǎn)品，包括民用泵、水務(wù)及商業(yè)用泵、水利用泵、電力電站用泵、礦山冶金用泵以及石油化工用泵等，其產(chǎn)品的市場容量直接取決于農(nóng)業(yè)、水利、發(fā)電站、礦山冶金及石油化工行業(yè)等的成長空間和電子化進程的拓展。行業(yè)的快速膨脹自然會不斷提升對泵設(shè)備業(yè)的需求，近年來隨著石油化工、煤化工、天然氣化工、生物化工、鋼鐵焦化、金屬冶煉、環(huán)保等行業(yè)的飛速發(fā)展，也為泵設(shè)備制造業(yè)提供了新的發(fā)展契機，市場需求也隨增加。

2.大連利歐企業(yè)介紹及信息化現(xiàn)狀分析

    大連利歐華能泵業(yè)有限公司成立于1992年，注冊資金5,100萬元。2012年1月被利歐集團股份有限公司全資收購，目前以營銷、制造、服務(wù)為主，以大連工業(yè)泵技術(shù)中心的優(yōu)秀研發(fā)資源和自身強大的制造能力為依托，為石油化工、煤化工、天然氣化工、生物化工、鋼鐵焦化、金屬冶煉、環(huán)保等行業(yè)提供全面服務(wù)。

    大連利歐擁有一定的信息化基礎(chǔ)：企業(yè)擁有OA管理系統(tǒng)，即時通訊軟件騰訊通等，同時，企業(yè)還具備一定的ERP實施經(jīng)驗。此外，制造中心目前使用SolidWorks和CAXA CAPP等設(shè)計軟件，使用CAPP對工藝文檔等技術(shù)文檔進行歸檔管理，生產(chǎn)現(xiàn)場主要使用EXCEL來實現(xiàn)計劃下達與報工，工人需要手工輸入生產(chǎn)數(shù)據(jù)過程，迫切希望通過應(yīng)用生產(chǎn)管理系統(tǒng)來解決計劃執(zhí)行等問題。

    2015年1月，大連啟動了生產(chǎn)管理信息化項目，與大連華鐵合作，開發(fā)和實施了“精益制造執(zhí)行系統(tǒng)”。系統(tǒng)貫徹按訂單組織生產(chǎn)、全面質(zhì)量管理的思想，以企業(yè)生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，覆蓋訂單管理、計劃管理、生產(chǎn)管理、采購管理、看板管理、過程監(jiān)控等生產(chǎn)過程管理的各個方面，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一管理、使用和分析，達到對整個生產(chǎn)執(zhí)行過程進行有效安排、控制、優(yōu)化和過程改進。

    實施范圍主要包括項目管理部、生產(chǎn)管理部、采購部、財務(wù)部，由雙方領(lǐng)導(dǎo)組成領(lǐng)導(dǎo)小組，大連利歐技術(shù)基礎(chǔ)部牽頭負(fù)責(zé)，并以MES系統(tǒng)為先導(dǎo)進行開發(fā)和實施。

3.大連生產(chǎn)計劃執(zhí)行面臨的挑戰(zhàn)

    大連利歐總體屬于訂單式離散加工裝配制造，加工過程基本上是把原材料分割成離散的毛坯，然后逐一經(jīng)過加工或簡單的部裝，為裝配車間提供零件或部件成品。由于具有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)復(fù)雜性高，制造周期短，產(chǎn)品品種多，零部件系列多等特點，給車間的生產(chǎn)計劃執(zhí)行帶來了挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)為：

    (1)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)多，數(shù)據(jù)的收集、維護和檢索工作量大：目前，物料采購、庫存管理以及生產(chǎn)過程基本依靠手工進行相關(guān)數(shù)據(jù)的處理和記錄，很難進行信息共享和結(jié)果分析，也無法為管理決策、生產(chǎn)過程組織、工藝和質(zhì)量改進提供及時準(zhǔn)確、直觀真實的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；

    (2)生產(chǎn)任務(wù)多，生產(chǎn)過程控制非常困難：由于生產(chǎn)過程缺乏協(xié)同工作平臺，企業(yè)與事業(yè)部、事業(yè)部之間以及事業(yè)部內(nèi)部的計劃及物料等方面的交互需要大量的人力進行跟蹤和交互，并且在物料庫存準(zhǔn)備時間的準(zhǔn)確性上無法保障且無法進行庫存成本的控制；

    (3)工作流程復(fù)雜：同一零件可能在不同的車間生產(chǎn)或在多個車間進行加工，加工流程多樣化，而且因不同生產(chǎn)任務(wù)對同一車間能力的需求不同，因此會出現(xiàn)生產(chǎn)線和設(shè)備能力與負(fù)荷不平衡的現(xiàn)象；

    (4)產(chǎn)品的加工周期較短，由于人工調(diào)度的不合理，導(dǎo)致計劃的排隊等待時間變長，引起計劃交貨期的延遲和在制品庫存的增加。

    隨著企業(yè)管理需求的加強，大連利歐對MES項目建設(shè)的核心需求總結(jié)如下：

    （1）計劃管理：從主機計劃到一級計劃、二級計劃自動分解下達的管理；

    （2）簡易報工與進度看板：通過簡易的方案進行條碼報工，實現(xiàn)掌握車間加工進度；

    （3）減少采購人員重復(fù)工作：采購計劃從二級計劃下達后，一鍵導(dǎo)入K3生成采購申請單。交貨期提前預(yù)警。

4.大連MES系統(tǒng)方案及實施

    大連華鐵海興科技有限公司是一家專門為裝備制造業(yè)企業(yè)提供信息化解決方案的集軟件開發(fā)與應(yīng)用實施于一體的高新技術(shù)企業(yè)。從2002年起，公司一直致力于制造業(yè)信息化領(lǐng)域的軟件產(chǎn)品開發(fā)，在長期的實踐過程中，不僅注意行業(yè)知識和業(yè)務(wù)經(jīng)驗的積累，同時也非常注重技術(shù)的沉淀和開發(fā)平臺的優(yōu)化。大連華鐵開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、面向裝備制造業(yè)精益生產(chǎn)管理的“天爲(wèi)®”系列軟件產(chǎn)品，并在項目實施中不斷完善技術(shù)體系和服務(wù)體系，以標(biāo)準(zhǔn)化的實施方法實現(xiàn)快速.交付。天為裝備制造MES是一套成熟而穩(wěn)定的、基于SOA技術(shù)的軟件平臺，通過此平臺可以快速地進行制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)管理解決方案的建模和實現(xiàn)。

    4.1 項目總體目標(biāo)與規(guī)劃

    大連華鐵根據(jù)對大連的前期調(diào)研并結(jié)合多年積累的咨詢和MES項目實施經(jīng)驗，指出大連利歐制造執(zhí)行系統(tǒng)項目的總體目標(biāo)表現(xiàn)在以下幾個方面。

    (1)生產(chǎn)訂單管理：從主機計劃到一級計劃、BOM導(dǎo)入、二級計劃自動分解下達的管理，各級管理模式通過MES系統(tǒng)中的工作流將各部門相關(guān)工作人員緊密結(jié)合，提高工作效率；

    (2)一級計劃管理：將一級計劃維護到MES系統(tǒng)中，通過將一級計劃節(jié)點名稱與BOM中零件所屬部件名稱建立對照關(guān)系，MES系統(tǒng)自動拆解得出物料需求計劃（自制、采購、外協(xié)），減少二級計劃員的工作量提高準(zhǔn)確性。

    (3)訂單BOM管理：將訂單BOM導(dǎo)入MES系統(tǒng)中，通過系統(tǒng)對BOM進行管理。

    (4)現(xiàn)場作業(yè)管理：設(shè)計了兩種簡易報工方式：不需要任何基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，只需在工藝工時卡上增加物料條碼，質(zhì)檢員采用掃條碼的方式反饋工序進度；采購到貨采用K3入庫單導(dǎo)出再導(dǎo)入MES的方式反饋。自制、采購件兩種不同的報工方式，簡單、快捷、準(zhǔn)確，在系統(tǒng)中可實時查看加工進度、到貨情況、齊套情況。

    (5)采購管理：MES與K3 ERP集成，將MES的采購計劃自動傳遞到K3的采購申請單中，減少了之前手工錄入采購訂單的工作量。采購計劃、自制計劃自動拆分下達到相關(guān)人員，外協(xié)計劃自動進入審批過程，由生產(chǎn)副總進行審核監(jiān)管，減少中間提申請審批流程、提高工作效率。采購計劃通過K3編碼由系統(tǒng)自動分配采購員，減少了以前由采購經(jīng)理人為分配的工作量。

    (6)物料管理：系統(tǒng)通過訂單BOM導(dǎo)入、查庫存過程自動過濾掉不需要信息反饋的物料，通過庫管員反饋的數(shù)量，系統(tǒng)進行MRP分解，自動計算出自制計劃、采購計劃及外協(xié)計劃的實際需求量；通過物料齊套性分析和控制，保證物料供應(yīng)的時序性和成套性。

    MES系統(tǒng)整體規(guī)劃包括：生產(chǎn)訂單、產(chǎn)品一級計劃、訂單BOM、物料需求計劃、車間物料、車間計劃、采購計劃、變更通知、綜合查詢分析、看板管理等功能，如圖2所示。

圖2 利歐MES功能樹

    系統(tǒng)實施后將在MES系統(tǒng)中完成企業(yè)生產(chǎn)訂單制定、一級計劃和訂單BOM做到MES系統(tǒng)，一級計劃與訂單BOM管理MRP拆解出物料需求計劃下達生成自制、外協(xié)和采購計劃，并進行現(xiàn)場作業(yè)任務(wù)的派發(fā)及反饋書記的采集，通過看板系統(tǒng)、查詢系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產(chǎn)的控制與管理。

    4.2 MES系統(tǒng)整體解決方案

    大連利歐按照訂單組織生產(chǎn)、全面質(zhì)量管理的思想，以企業(yè)生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，覆蓋訂單管理、計劃管理、生產(chǎn)管理、采購管理、看板管理、過程監(jiān)控等生產(chǎn)過程管理的各個方面，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一管理、使用和分析，達到對整個生產(chǎn)執(zhí)行過程進行有效安排、控制、優(yōu)化和過程改進。MES系統(tǒng)的整體解決方案如下圖3所示。

    其中，系統(tǒng)蘊含了先進的訂單型制造企業(yè)管理模式，體現(xiàn)了車間生產(chǎn)管控的最佳實踐，適應(yīng)企業(yè)高速成長且逐步規(guī)范的發(fā)展需求。通過不同層級的計劃管理（從主機計劃到一級計劃、二級計劃自動分解下達的管理），將一級計劃節(jié)點名稱與BOM中零件所屬部件名稱建立對照關(guān)系，系統(tǒng)自動拆解得出二級計劃（含要求完成時間），減少二級計劃員的工作量，并提高了準(zhǔn)確性；系統(tǒng)通過訂單BOM導(dǎo)入、查庫存過程自動過濾掉不需要信息反饋的物料，通過庫管員反饋的數(shù)量，系統(tǒng)進行MRP分解，自動計算出自制計劃、采購計劃及外協(xié)計劃的實際需求量；通過物料齊套性分析和控制，保證物料供應(yīng)的時序性和成套性；系統(tǒng)中采購計劃管理模塊通過K3編碼由系統(tǒng)自動分配采購員，減少了以前由采購經(jīng)理人為分配的工作量，并且MES與K3 ERP集成，將MES的采購計劃自動傳遞到K3的采購申請單中，并設(shè)置采購到貨期提前提醒，便于采購員及時跟單，減少了之前手工錄入采購訂單的工作量，效率大幅提高；系統(tǒng)建立兩種報工方式：不需要任何基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，只需在工藝工時卡上增加物料條碼，質(zhì)檢員采用掃條碼的方式反饋工序進度；采購到貨采用K3入庫單導(dǎo)出再導(dǎo)入MES的方式反饋。自制、采購件兩種不同的報工方式，簡單、快捷、準(zhǔn)確，在系統(tǒng)中可實時查看加工進度、到貨情況、齊套情況。

圖3  制造執(zhí)行管理整體解決方案 

5. 天為MES系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

    (1)過程控制關(guān)鍵技術(shù)

    面向復(fù)雜制造過程的零部件跟蹤管理、齊套控制，以批號或單件號為標(biāo)識對車間在制品進行規(guī)范管理，依據(jù)物料單件號或批號記錄各生產(chǎn)工序零部件加工過程、質(zhì)量等信息，通過基于單件號或批號的全生命周期狀態(tài)控制實現(xiàn)對訂單和物料信息的全生產(chǎn)過程跟蹤及產(chǎn)品質(zhì)量履歷追溯；

    (2)體系結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)

    天為MES系統(tǒng)軟件采用基于SOA組件的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，在行業(yè)MES領(lǐng)域框架的基礎(chǔ)上，通過裝配通用組件和領(lǐng)域組件所形成的軟件系統(tǒng)，MES系統(tǒng)內(nèi)部各個組件之間通過接口完成松散耦合交互，并且天為MES系統(tǒng)軟件可以從數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表示層三個層次提供與外部其它應(yīng)用系統(tǒng)的集成接口，天為MES系統(tǒng)軟件具有很好的可配置性、可重用性、可擴展性和可集成性；

    (3)建模關(guān)鍵技術(shù)

    天為MES系統(tǒng)軟件采用基于工作流的系統(tǒng)建模技術(shù)，可以把MES業(yè)務(wù)邏輯從具體的業(yè)務(wù)實現(xiàn)中分離出來，實現(xiàn)不修改具體功能模塊實現(xiàn)方法（硬件環(huán)境、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、編程語言、應(yīng)用開發(fā)工具、用戶界面）的情況下，通過修改過程模型來完成系統(tǒng)功能的改變或系統(tǒng)性能的改進，流程再定義技術(shù)能夠靈活地將各類應(yīng)用功能連接在一起，快速完成企業(yè)系統(tǒng)的搭建；

    (4)天為MES系統(tǒng)其他關(guān)鍵技術(shù)介紹

    ①基于“人-機-料-法-環(huán)”互聯(lián)的生產(chǎn)準(zhǔn)備技術(shù)：車間生產(chǎn)能夠順暢進行，需要人員、機器、物料、技術(shù)文件以及裝配環(huán)境等的協(xié)同管理，實現(xiàn)各項資源能夠根據(jù)生產(chǎn)計劃任務(wù)進行優(yōu)化匹配，當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)由于缺料、設(shè)備故障、技術(shù)變更等情況發(fā)生變更時，上述資源能夠進行動態(tài)調(diào)整，如圖4所示。

圖4 基于“人-機-料-法-環(huán)”互聯(lián)的生產(chǎn)準(zhǔn)備技術(shù)

    ②基于條碼、數(shù)字標(biāo)簽的產(chǎn)品跟蹤技術(shù)：在MES中建立完善的物料跟蹤體系，運用條碼或數(shù)字標(biāo)簽，實現(xiàn)最終產(chǎn)品和重要零部件生產(chǎn)全過程的生產(chǎn)計劃、質(zhì)量、工藝、成本、設(shè)備等生產(chǎn)過程信息的實時采集和追溯，形成機構(gòu)產(chǎn)品和重要零部件單件和批次追溯的整體解決方案，實現(xiàn)在線質(zhì)量管理，細(xì)化成本信息精度。不僅可以完成本地數(shù)據(jù)采集和處理工作，還具備支持高級的數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計、分析功能，如圖5所示。

圖5 基于條碼、數(shù)字標(biāo)簽的產(chǎn)品跟蹤技術(shù)

    ③產(chǎn)品過程數(shù)據(jù)采集技術(shù)：生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)來自生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中，具有數(shù)據(jù)量多、分布散的特點。完善的數(shù)據(jù)采集機制，實時、準(zhǔn)確的對制造過程中的各種數(shù)據(jù)進行信息采集至關(guān)重要。如圖6 所示，針對產(chǎn)品過程數(shù)據(jù)量多，分布散的特點，建立產(chǎn)品過程數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)，完善數(shù)據(jù)采集機制，實時、準(zhǔn)確的對各種制造數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行信息采集，為管理信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各級管理部門對生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)的共享。同時對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控，實現(xiàn)過程控制系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，為企業(yè)整個信息化建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺。

圖6 生產(chǎn)控制實時數(shù)據(jù)收集和分析

6.系統(tǒng)效益

    目前，天為MES系統(tǒng)現(xiàn)已在大連利歐全面投入使用，MES系統(tǒng)的上線運行明顯地提升了企業(yè)的生產(chǎn)精細(xì)化管理水平，提高了數(shù)據(jù)處理的效率，保證了信息的及時性、準(zhǔn)確性、完整性和可靠性。使用結(jié)果表明該系統(tǒng)功能完善、運行穩(wěn)定、性能可靠，通過MES系統(tǒng)的實施，使各部門管理人員以及機加車間借助該系統(tǒng)，加強了對訂單合同、一級計劃、訂單BOM的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管控以及MRP分解成計劃明細(xì)的下達、執(zhí)行、反饋，實現(xiàn)了無紙化均衡生產(chǎn)；同時通過與K3系統(tǒng)的集成，減少采購人員操作重復(fù)性工作，提高工作效率，形成一體化的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，為生產(chǎn)決策提供信息支持，為企業(yè)規(guī)范優(yōu)化生產(chǎn)管理、降低成本、提升客戶服務(wù)等方面提供了科學(xué)的管理方法和工具。

    同時，MES系統(tǒng)在企業(yè)信息化應(yīng)用過程中成為生產(chǎn)活動與管理活動信息溝通的橋梁，促進了企業(yè)信息化建設(shè)的深入發(fā)展，使企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平跨上了一個新臺階，也增強了企業(yè)建立現(xiàn)代企業(yè)管理模式的信心和決心。

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