在當今世界的競爭格局下，我們深刻地認識到，只有依靠先進的信息化手段對企業(yè)進行改革、改造和改組，優(yōu)化業(yè)務流程和組織架構，才能盡快地縮短與世界先進企業(yè)的差距；縮短與世界經濟接軌的時間；成功實現企業(yè)的戰(zhàn)略目標；提升核心競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。所以用高效率的信息化策略來提高企業(yè)的生產效率、提升生產管理水平已成為我公司必須面對的問題。
企業(yè)的生產管理現狀
近幾年，隨著公司的快速發(fā)展和公司外部環(huán)境的快速發(fā)展，在生產制造過程中的手工數據錄入和半手工的操作已經無法適應公司快速發(fā)展的形勢需要。企業(yè)管理層在工作中常常會遇到如下的問題和困惑：生產計劃下達后，無法在線跟蹤實際生產情況，無法及時了解生產現場的運行情況；花費大量人力物力抄來的報表數據，以及依據這樣的數據進行數據分析和挖掘無法保證準確性；生產制造過程的數據量非常大，涉及的部門多，溝通協調困難；信息來源復雜、收集繁瑣、查詢費時、數據也不夠準確，使生產中存在大量推諉、扯皮、拖拉的現象，嚴重影響了生產的進度和質量。生產過程的相關信息僅靠傳統手工報表和定期統計，已經很難追溯產品零部件配套的歷史情況，很難動態(tài)了解人員的工作量和設備的工作狀態(tài)。對于更深層次的產品成本核算、生產能力平衡和產品質量控制等方面更是無法及時掌握，具體問題體現在以下6個方面：
(1)生產過程中全面的質量監(jiān)控與跟蹤問題。我公司對于質量管理方面要求非常高，制造執(zhí)行系統需要做到在線檢測、實時參數分析，跟蹤生產產品的主要參數變化情況，及時發(fā)現造成質量波動的原因，有效提高產品品質。對產品的質量檢測數據自動進行統計和分析，精確區(qū)分產品質量的隨機波動與異常波動，將質量隱患消滅于萌芽之中。
(2)生產過程的管理監(jiān)控問題。我公司的生產過程基本是連續(xù)進行，因此可以準確掌握整個生產工藝過程中的實際生產情況。只有對生產過程狀況進行準確跟蹤，才能保證生產計劃的有效執(zhí)行。
(3)自動化的發(fā)展已不僅僅是對生產裝置進行控制，還要求對生產過程進行優(yōu)化，使生產執(zhí)行與計劃緊密聯系，有效提高生產效率，優(yōu)化生產線和加工設備。分析影響設備生產潛能的最主要原因是：設備故障、調度失誤、材料供應不及時、工人培訓不夠和工藝指標不合理。
(4)人工統計每個過程的生產數量、合格率和缺陷代碼。每月實際入庫完成后，終檢人員專門用3～5天的時間錄入終檢臺賬，造成產品質量指標統計滯后，手工錄入錯誤較多；目前質量工時，幾乎全部通過手工臺賬的方式進行錄入，出現錯誤的幾率比較高，每月為此各分廠需要專門有人編制、檢驗校對，要通過質量保證部審核、經營發(fā)展部批準，總耗時近10天左右；分廠核對大量的產品工時，耗時較長，不利于提高工作效率，尤其是在月末大量工作積壓的情況下，更難以提高工作效率。
(5)各類質量問題較多，同一問題反復出現，質量數據難以共享，產品質量數據管理差強人意。出現用戶產品投訴的時候，如何根據產品號碼追溯這批產品的所有生產過程信息，能否立即查明它的原料供應商、操作機臺、操作人員、經過的工序、生產時間日期和關鍵的工藝參數。
(6)庫存管理及在制品數量的問題。對目前倉庫以及前工序、中工序、后工序線上的每種產品數量各是多少；要分別供應給哪些供應商；何時能夠及時交貨存在未知。
實施MES的益處與目標
隨著信息化技術的日臻成熟和廣泛應用，越來越多的企業(yè)采用信息化技術進行管理，以加強過程的控制和企業(yè)管理效能的提升。企業(yè)生產制造所涉及的范圍越來越廣，深度不斷加大，生產制造系統與相關系統的集成度要求越來越高。這需要企業(yè)依靠更多的、更為先進的、更為成熟的用于生產制造管理的信息化技術，來有效提高生產管理人員的工作效率和工作質量，并進一步提高產品制造過程的管理水平。
1 在生產制造過程中應用MES的益處
在生產制造過程中應用MES有很大的益處，主要表現在：提高制造系統的信息處理速度，縮短信息傳遞路徑，將生產制造信息及時傳遞到需要的各部門、各環(huán)節(jié)、各過程，大大提高了生產制造決策的速度與準確性；生產制造過程實現無縫平滑運行，有利于對多型號交叉生產狀態(tài)下的計劃監(jiān)控、過程協調；將制造信息(如工時、計劃完成情況等)的統計時間縮短到分鐘級別，使統計人員能夠專心開展制造過程的優(yōu)化工作(如工時的測量及標準修正、計劃與資源的優(yōu)化匹配等)，有助于進一步提高產品制造過程的管理水平；可以提高我公司對制造過程信息的監(jiān)控能力，生產制造體系能隨企業(yè)內外部環(huán)境變化而快速調整；與企業(yè)其他管理信息系統實現平穩(wěn)連接，為市場開發(fā)、制造過程策劃提供決策信息支撐。
2 實施MES的目標
MES是處于計劃層和現場自動化系統之間的執(zhí)行層，主要負責車間生產管理和調度執(zhí)行。一個設計良好的MES系統可以在統一平臺上集成，諸如生產調度、產品跟蹤、質量控制、設備故障分析、網絡報表等管理功能，使用統一的數據庫，并通過網絡聯接同時為生產部門、質檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息服務。系統通過強調制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產，從而達到以下目標(圖1)。
圖1 MES實施目標
2.1 提高生產計劃管理的科學性
利用MES中的先進計劃排程功能和車間作業(yè)排程算法(JSSP)，把科學的管理方法和方式應用到具體的計劃制訂中，將大大提高生產計劃的合理性、科學性，可以優(yōu)化生產資源的利用，為具體的生產管理提供準確、細致的指導，提高企業(yè)的生產效率，更好地完成各項任務。
2.2 提高車間生產管理水平
通過MES中的生產過程數據收集功能，車間管理人員可以全面地了解車間的生產過程以及在生產過程中出現的各種問題。統計分析功能將幫助車間管理人員統計車間產值，分析車間生產資源利用率、質量問題分布焦點等情況，全面提高車間生產過程管理水平。
2.3 提高機床設備的利用率
企業(yè)生產效率的提高，最終體現在機床設備的利用率的提高上。MES通過對機床設備運行情況的數據收集，結合先進計劃排程和車間作業(yè)排程算法(JSSP)，利用有限資源的多任務排程，科學安排機床設備的加工任務和加工時間，可提高機床設備的利用率。
2.4 機床設備的全面監(jiān)控
通過MES的數據收集功能，企業(yè)生產管理人員可以及時準確地了解機床設備的運行情況，查詢其過去的加工運行記錄和未來的生產計劃安排，以便隨時做出調整。
2.5 資源數據的共享
MES不僅僅是一個生產管理系統，而且與其他各個信息系統有著緊密的聯系。通過MES系統，可以查看零件的工藝、庫存、配套等信息；可以通過消息機制了解到設計、工藝系統的技術資料變更，為企業(yè)管理人員綜合考慮企業(yè)資源提供數據信息支持，幫助其進行生產決策。
生產管理系統的主要功能
我公司作為典型的航空產品定制生產企業(yè)，在生產組織、質量控制、物料要求等方面存在很多獨特性，例如：研制、單件、小批量等多種生產模式并存，生產周期長且任務計劃多變，技術狀態(tài)多樣，物料配套復雜，專用工裝工具多，關鍵物資的供應與保障難度大，這些特點決定了企業(yè)生產的復雜性和特殊性。另外，作為航空科研生產體系的一環(huán)，設計更改頻繁和上游輸入條件不及時等因素也增加了生產運作的難度。根據企業(yè)信息化現狀和車間生產管理的要求，我們認為MES需要具備的主要功能(圖2)包括：
圖2 MES主要功能
1 基礎數據管理
在MES系統中，維護的生產基礎數據主要包括：車間人員組成、工廠日歷、班次設定、設備數據、數據采集終端管理、工種定義等；物料基礎數據(包括自制件、采購件相關數據)、BOM數據(產品結構數據)、工藝數據等其他基礎數據由PDM、CAPP等系統維護，MES系統通過與生產管理系統的緊密集成實現與這些數據保持一致;對于已完成生產的數據應形成歷史記錄，供再次生產時借鑒。
2 任務管理
任務管理是計劃和執(zhí)行的接口，包括生產任務接收和車間任務的管理，需要支持分批、代料、工藝超越等處理。任務又包括零件任務和工序任務，要求形成各車間生產的零件任務匯總，并重點實現工序任務的計劃和分派。車間任務管理中根據生產指令信息，以及加工、工裝、物料和生產能力等信息，適時組織并下達生產任務。通過任務形式的管理，以保證車間生產任務的正確執(zhí)行。
3 生產作業(yè)執(zhí)行控制
生產作業(yè)執(zhí)行控制包括車間作業(yè)任務按時段滾動下達、超越下達、同一臺設備上的多個任務綁定成一個任務下達、同一個任務分解到多個設備上下達、車間調度在職責范圍內的現場調度和局部調整等，以及根據企業(yè)各生產車間的具體情況的具體處理。
4 生產準備管理
根據工序和設備周生產計劃及角色分工，提前做好生產準備工作，實現工裝配送，減少機床非正常停工時間，提高機床運轉效率。生產準備管理能夠生成生產準備清單，對角色分工、生產準備完成情況進行督促和檢查。根據設備周生產計劃，把任務提前分解到每個角色，督促做好生產準備工作。計劃采用對工序任務進行WBS再分解的形式，對包括工位、工裝、夾具(專用、通用)、量具(或專用檢驗設備)、刀具、NC程序等產生準備計劃，并根據相應的反饋信息以表明是否準備就緒，還需能夠處理工藝、設計等的更改情況。
5 車間物料管理
基于車間物料的條碼標識，能夠實行單件物料跟蹤，查詢加工記錄，車間物料管理能夠實現產品質量和狀態(tài)的可追溯性。支持物料按批次管理和按單件管理。支持采用條碼進行物料標識和在生產簽署卡上打印條形碼，以便更準確、更方便地進行現場數據(如制品信息、任務狀態(tài)信息等)采集。
6 在制品管理
對車間生產的物料領用、接收和生產完成零件的交付進行管理，主要進行在制品收發(fā)數據的處理；隨時提供在制品信息的各種查詢；分析在制品狀態(tài)；確保在制品數據的準確性、在制品空間利用的合理性；為生產計劃人員提供決策支持。實現在制品的臺帳匯總、進度跟蹤、狀態(tài)反饋、盤點等的有效管理。
7 車間生產信息的綜合展示與查詢
基于產品結構樹將分散在車間內的數據有效組織起來，實現對產品生產相關設計變更情況、質量控制策劃、生產工藝規(guī)劃、生產原材料準備、生產計劃情況、批次投產情況、現場生產進展情況、現場質量狀況、相關資源使用情況等進行及時跟蹤和呈現；實現對產品研制全過程的全面掌握，對產品的動態(tài)調度和精細管理的決策提供支持，并向公司級生產計劃與調度管理系統反饋相應的信息。例如，根據權限設定，形成設計看板、工藝看板、計劃看板、進度看板、物料看板、質量看板等。
企業(yè)MES系統實施成果
MES系統需要車間產品數據、工藝數據、計劃數據、工時數據、設備數據、人員數據作為基本數據，構成MES運行的基礎。我公司根據信息化基礎，結合企業(yè)生產特點，與軟件開發(fā)廠家進行多輪的交流，最終實施后的MES系統在滿足前面所述的7項功能以外，還具備以下4方面的特點：
(1)自定義流程的功能。具備從下料-自由鍛-模鍛-熱處理-機加工等多個工序之間工藝路線的自定義功能，高級用戶可以自定義產品數據產生的節(jié)點，并自定義在各工序之間的流轉方向。例如：某產品工藝路線為下料- 自由鍛- 模鍛-熱處理，那么先定義下料、自由鍛、模鍛、熱處理等工序數據采集點，再按要求定義產品數據在各工序節(jié)點之間的流轉方向。如，鍛造車間和熱處理車間就可以接收到該產品在前面工序中產生的共享數據，在維護好本工序產生的數據后，經審核，發(fā)布到下一環(huán)節(jié)。類似地，在同一工序車間內部，產品數據的產生是多個業(yè)務部門完成的，各個業(yè)務部門以及它們之間數據的流動也可由用戶定義。例如：技術工藝室-生產調度室-定額- 生產完成-檢驗等環(huán)節(jié)順序或平行的數據流動都可以通過自定義完成，無論多少業(yè)務環(huán)節(jié)，也無論實際生產組織方式怎樣復雜，都可以靈活模擬。不同行業(yè)不同性質的生產車間都可以在這一維護平臺上完成數據采集和流動方向的定義。
(2)較強的數據輸出功能。系統提供了任意數據節(jié)點的報表自定義和輸出功能，較好地滿足了企業(yè)生產系統內部各類復雜表單和報表輸出的要求。
(3)質量管理系統應用和生產管理系統在一個平臺上展開。我公司各個生產分廠都有質量檢驗室，主要負責產品加工的過程檢驗和半成品入庫檢驗。我公司主要產品以航空鍛件為主，國內外各類航空質量標準繁多，因此在整個產品加工過程中，生產數據和質量檢驗數據互為依托，靈活的流程定義和數據輸出功能也同樣適用于產品質量檢驗管理。
(4)建立車間信息看板。其包括：生產計劃看板，用于查看零部件的投產批次、生產計劃、原材料備料計劃、工藝準備情況等；生產任務看板，用于獲得生產任務的投入、產出等情況，同時也為生產的前期準備提供信息；生產進度看板，主要完成對生產節(jié)奏的控制，體現各零部件的工序進展、報廢、返修等信息；生產物料看板，用于對現場物料的信息的實時獲取，以實現及時供應以及物流平衡。
結束語
通過生產管理系統的全面應用，基層生產管理人員擺脫了傳統繁重的手工臺帳，各類生產數據源源不斷地進入服務器，使數據的準確性、及時性得到很大提高。生產管理人員能夠拿出更多的精力投入業(yè)務工作，在軟件系統的幫助下，部分單位開始自發(fā)剔除原先不合理的業(yè)務工作。工作平臺和日常工作與管理模式的改變，化解了過去許多技術和管理上的問題和矛盾。此外，在本項目各系統實施過程中建立的大量基礎數據庫，不僅滿足了現階段工作需求，而且也為今后的其他信息化工作打下了堅實的基礎。
通過本項目的開發(fā)我們深刻地認識到，信息化作為增強企業(yè)應變能力、實現企業(yè)戰(zhàn)略目標的加速器，必將促進企業(yè)內部有效控制和業(yè)務單元的戰(zhàn)略協同，實現企業(yè)的管理跨越，全面提升企業(yè)的核心競爭力，打造全新E化企業(yè)。
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