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智能制造的“新标杆”─MES为企业智能转型  踏出坚实的一步

整理/石渼华

 

「互联网」撼动了工业时代的一大基础─信息不对称,人与人,人与厂商,可以低成本的实现连接,这让消费者个性需求被放大,定制化产品蜂拥而至。于此,互联网将生产制造从少品种大批量的模式推进到多品种小批量的定制化时代,对传统粗放式管理方式的企业而言,无疑是一大挑战。

 

制造不可控 关键在于“透明化”

 

制造业面临因客群需求变化、上下游厂商变化,生产模式从大批量小品种变成多品种小批量。为因应外在变化,企业追求创新提高响应速度,例如高效柔性生产以提升生产效率和缩短订单交期。

车间透明化、可视化是制造业转向智能制造的关键,当厂长不清楚异常、质量状况,生产人员很难做到针对现场状况异常快速响应;设备不停运转、人员加班、库存不断增加,装配线上物料堆积如山,最终产品还是没法交出去。

然而,传统生产车间作业模式存在信息不明化、不正确的黑洞。通常厂长电话给车间主任,通知生产线组长查看记录本或到现场清点,这样的场景已经无法因应和满足多品种少批量的生产模式。

 

突击制造现场 面对现实

 

制造业要如何能够实现小批量的快速生产?必须先把ERP和MES等等信息系统彻底打通,让工厂原本的所有信息孤岛实现连通,从完全的自动化和部分的信息化,进入了完全的自动化和完全的信息化。

想像一智能化车间场景?透由ERP系统接到订单之后,自动告知补库,自动计算物料消耗,或是在生产过程中,有一个元器件有问题,系统会自动停止使用了该器件的产品生产。

然而,现实总是残酷,大多数制造企业多停留在2.0到2.5,也就是人工作业模式加上部分信息化如ERP,也就是从投料到生产入库的过程中是没有信息化管理的,透过人工、纸质统计,工站员每天做收集记录,不清楚车间生产状况,当无法实现对现场执行实时的有效管控,即会产生制造过程中存在的“信息黑洞”。

又或者,虽然部分企业已经导入ERP和MES,但仍存在信息断层、信息孤岛的问题。亦即当ERP给MES下达生产计划指令后,MES在生产过程中发生了与计划偏差的事项(比如设备坏了,原料不合格等等),MES会根据车间的实际情况进行调整。但是ERP是不知道的,所以会继续按照原本的计划执行订单,时间久了,财务系统和工厂的实际情况就会出现非常大的偏差。

ERP和MES的问题只是工厂内系统断层的一个问题缩影,事实上工厂里还有非常多的其他系统,设计、制造、采购、办公等等,这些系统都是一个个的信息孤岛。

 

「智造」了吗?先管好信息黑洞

智能制造是从产品研发、订单处理到生产调度、数据采集,通过多个信息系统的无缝集成实现闭环,达到数字技术的应用,通过人机协作,实现高效生产、高质量。这个“信息黑洞”对制造过程的管理和控制而言,有多方面的不利影响:

  1. 生产效率存在改善空间。现场的实时“信息黑洞”,造成了执行和计划的不一致,影响生产计划的准确性。在生产过程中,管理人员需要处理各种各样的生产异常,信息黑洞造成对现场异常的反应能力减低,降低了生产效率。
  2. 物流不透明,不能精确计算实际物料使用状况。如:物料进入车间后,可能因为计划的变动等原因,物料没有被使用,从而使物料需求失真;又如工人对现场物料的领用有时比较混乱,而现场物流缺乏有效的跟踪手段,造成企业与供应商结算的帐物难以匹对。

3.不能有效进行质量管理。在生产制造过程中,工艺、设备、原材料、工人操作等都可能造成质量缺陷,若没有进行体系化的工艺参数和质量数据跟踪记录,当出现质量问题后,无法及时发现和追查质量原因,难以在造成大规模损失之前纠正问题;或当出现质量问题需要进行产品召回时,不易确定召回的产品范围。

 

信息化与自动化融合和协同

 

智能制造实现是通过计划层、执行层和控制层三个层面,企业通过计划层管理(ERP、PLM、APS等)系统,根据客户订单、库存和市场预测等情况整合现有的生产资源,编制生产计划;执行层根据计划层下达的生产计划制定车间作业计划,安排控制层的加工任务,对作业计划和任务执行情况进行汇总和上报;控制层,主要是向上对计划层进行传导,向下对执行层进行控制,将企业上层生产计划系统与车间下层的设备控制系统联系起来,打通工厂信息通道,提高企业制造管理的灵活性和准确性。

MES(Manufacturing Execution System)生产制造执行系统,即是一套面向制造企业执行层的生产信息化管理系统,而MES系统的应用恰恰是企业迈向“智能制造”的第一步。从制造端切入以MES项目为核心,让“智能化”取代“自动化”;通过RFID、工业以太网等先进技术的引入将生产制造过程信息透明化,同时通过MES与PLM、APS、ERP等业务系统高度集成与跨平台协同整合,打通生产数据链。

通过信息化、自动化的深度融合,打通企业在计划、采购、物流、制造、仓储等各个环节的业务数据链,打造一个具有更低成本、更高性能、更大柔性的生产制造能力的生产管理体系,将是企业实现“智能制造”的核心关键。

 

因智造 ERP、MES更需要彼此

 

随著智能制造议题发烧,ERP是否能继续生存,同样受到关注。

ERP定位于企业计划,其管理的数据以周、天为时间周期,随着ERP系统在企业应用的深入,只有获取实时信息,方能确保生产计划高效/顺利的执行,ERP系统逐渐显示出其局限性。

ERP与MES各自扮演不同角色,当ERP下达的工单到生产现场后,产品制造是以产线 “工单”或“批次”为线索的执行过程。在这个过程中,现场管理人员需要实时信息进行决策,比如不同产线上目前正在执行那些工单,进度如何,是否有质量异常的情况; 执行人员需要得到实时的任务,以确保他们在正确的时间、地点,执行正确的工作,比如物料应该在什么时候供应到工位,那些工位有设备异常,需要马上进行抢修等。同时,生产排程、完工情况、班组/人员、物料齐套率、设备维护、质量报警等各执行要素,相互促进也互相制约,可谓“牵一发而动全身”。

以财务角度出发的ERP系统,必须与MES系统协同运作,严格控管生产过程质量、设备、物料、人员,确保每个工序是准确有效地进行,并且实时追踪与监控数据,反馈生产状况进行异常排除,才能真正解决和改善物料使用状况、设备可用状况、工单交付进度、生产合格率、备件耗用情况等,进而提升生产效率缩短订单交付。

智能化意识高涨,需要更高生产车间管理要求,制造业最终要实现的是生产透明化、提高效率与质量。ERP系统不能取代生产管理系统原因在于,随著制造精益管理的需求越来越高,必须依赖一个以MES为核心的制造管理系统,一套生产标准化制程,质量严格管理要求,才能对生产制造进行深度和精细管理。

 

传统车间通常遇到的问题:

  • 车间反馈数据如设备运行时间、停滞时间、产能、废品原因、利用与生产效率、有效率等是否正确?
  • 底层车间数据反馈和高层ERP系统数据识别间的延滞到底有多少?
  • 明明还没有全负荷运行,为什么会有这么多交货时间问题?
  • 尽管满负荷生产且有高营业额,却没有达到预期中收益?

 

MES怎么解决这些鸿沟:

  • 确切掌握生产状况,提高交货准确度,理顺厂内配送物流,达成产、供、销配合;
  • 正确掌握在制品数量及不良品追踪,降低在制品生产成本;
  • 以条码及RFID等手段追踪产品序号,收集完整资料及过程质量信息,提高产品售后服务水平及满意度;
  • 及时反应品质问题,追踪品质历史记录,提高产品品质;
  • 减少人工统计和手工报表,提高现场管理人员生产力;
  • 充分掌握工具、设备等使用状况,制造资源做有效运用等。

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