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MES系统-制造流程分析

MES系统(manufacturing execution system)全称为制造执行系统,主要应用于“制造”流程。

一、什么是MES系统

MES软件即制造企业生产过程执行管理软件,是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES 可以为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块,为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。

制造执行系统MES能够帮助企业实现生产计划管理、生产过程控制、产品质量管理、车间库存管理、项目看板管理等,提高企业制造执行能力。

二、制造流程概述

MES管理的是制造过程,从ERP计划指令下达工厂后到成品入仓完成都属于MES的系统范畴。而该范围需要在ISA标准定义该系统的基础上,结合生产工厂的自身特点来划定。主要包括设备运行管理、生产排产、质量管理、生产监控、数据实时采集等几大业务范围。

这里需要特别注意的点是,不可忽视过程中的逆向和异常处理流程在系统中的设计。在制造型工厂中,会存在不同产品的前面制造工序相同而后续工序不同(为了减少企业备货中的压力,越来越多的企业会尽量把不同的工序选择后置)。

企业在备货和生产过程中如果某款商品备货过多,会存在拆解某款重新组装成另外一款的需求。也存在生产完成后,发现部分部件不合格,导致商品需要批量拆解重新生产。

逆向流程包括上述场景中成品的拆解、生产退料等和正常生产流程“相逆”的流程。

而异常是指缺少备料、设备出现故障、测试异常等影响正常生产的情况,系统需要具备快速响应及处理异常的容错能力。

01生产计划

生产计划是企业对生产任务作出统筹安排,具体拟定生产产品的品种、数量、质量和进度的计划。生产计划来自于ERP销售计划的拆解,满足三要素“交期、品质、成本”,在实际的生产过程则需要细化到车间、生产线、工位的维度,而这就是MES计划模块所需要实现的功能。基于交付计划,结合生产资源进行制造计划的拆解。

步骤1:明确交付计划

交付计划中应包含最终交付产品品明细、交付对象及要求交付日期。

步骤2:计划拆解

交付商品BOM拆解,确认生产提前时间。在成品排产时系统需要具备子级成品同步排程的功能。

如果子级物料的生产是基于安全库存拉动触发生产而不是按单生产,那么在计划拆解时,则需要判断上游的物料库存是否会低于安全库存。

此外,因为涉及到原料,因此也存在触发采购计划的可能。

步骤3:生产能力确认

制造型工厂因生产工艺和设备的限制,通常企业内部对于不同产品会布局不同的生产线。

所以在生产计划排程前需要确认相关产线的生产能力,如产线A1每日可生产控制器200件,要求21日供货400件,因此要求产线20号需要投入控制器的生产。

步骤4:输出计划

根据拆解的物料结合各生产线(车间)的生产能力输出最终的排产计划。

工厂的生产计划往往是前置排程的,并且直接受上游ERP的订单操作(接单、订单取消)的影响,所以计划模块需要实现和ERP计划的联动,需要在ERP计划变更时,产生预警及时提示计划人员进行计划调整。

02生产资源安排

计划安排了之后下一步就是计划的执行。在确认计划后,生产开始之前,企业需要准备好生产所需的资源,其中包括:生产人员、设备、原材料、作业指导书。

生产人员企业要对每天产线的人员进行生产排班,根据人员技能矩阵及当天的生产计划安排合适的人员在岗进行生产。

设备

不同产品的生产需要使用不同的设备,或者是同一设备的不同程序/模式。此外,生产前需确保产线设备的状态必须是可用的。

原材料

生产前需要确保库内有足量的原材料(或其他产线有足够的半成品)能够在进入生产前送达产线,确保不因为缺料而停产。此处涉及到半成品的管控和送料/叫料模式的设计。

此外,计划阶段如发现原料短缺,还涉及到采购需求的生成。

作业指导(WI)

产品生产制造的操作说明书。作业指导书通常在产品试产阶段更加重要,因为在量产后通常员工本身就是经过培训具备一定生产技能的。

03生产制造流程

生产制造流程是整个系统最为核心的环节。涉及物料管理、生产订单管理、核心环节的节点上报(如测试结果)、过程质量抽检、异常报警(Andon)、效率管控等。

物料管理

物料管理是对企业生产经营活动所需各种物料的采购、验收、供应、保管、发放、合理使用、节约和综合利用等一系列计划、组织、控制等管理活动的总称。

在生产过程中,物料按照生产状态可分为三种形态:原材料、半成品(WIP)、成品。而产线上的管理主要是针对于原材料和半成品,通常成品在生产完成装箱下线后会由仓库员工统一进行入库。

对于有追溯需求的物料,在使用过程中,需要在系统中记录成品使用的精确物料编码及物料批次的。此数据可用于长期质量追溯。

而对于半成品更多的则是中间在制品数量的管控,中间半成品过多一定程度上说明工位间分工的不均衡,会造成生产力的浪费。

订单管理此处的订单是指上游计划模块下发到具体产线需要产线进行生产交付的订单。在这个阶段中,产线可以对订单执行的操作主要包括:开始生产(投产),异常申报,结束生产,订单切换。

开始生产后,此订单涉及的生产资源(人、设备、物料)的核心信息都将进入系统的管控范围。系统通过连接的设备(PDA、扫码枪、测试设备等)采集生产过程中商品关联的作业用户、核心物料、测试数据等,为后续系统报表及决策提供数据支撑。

产线都是按照既定的计划完成当前订单后再进入下一个订单的生产。但是如果临时设备异常或缺料,也有可能需要暂停当前订单切换到下一个订单,此时系统需要记录中间数据,包括上一个订单的完成量、半成品等,确保在下次开始生产时,通过系统数据和实物比对没有物料损失。

异常管理(Andon管理)

Andon系统作为精益生产制造管理的一个核心工具, 在制造过程中发现了生产缺陷/异常时;能通过系统在最短的时间里通过自动收集数据(如安置传感器)逐级上报异常将信息传递出去,使问题能够快速解决;使生产能够平稳进行,提高效率。

效率管控

效率作为企业竞争力的基础,越来越受到广大企业的重视,在当今日益竞争激烈的市场环境下,如何持续保持高效的管理模式已日益成为验证企业竞争力的标准。效率管控是为了准时完成成品需求的交付,因此这也是MES比较重要的核心指标之一。

首先我们简单了解下效率的定义。

效率=目标时间内的实际产出/理论产出;理论产出=投入时间/产品工时。效率通常和工时平衡率、产线自动化程度、员工熟练度、产线布局等都存在一定关联。因此效率的提升方式也是多维度的。MES系统中对于效率的管控更多的是数据的采集和呈现,实现车间效率、产线效率、人员效率的横纵向对比,以此达到长期良性循环的向上趋势。

04质量管控

质量管控的系统范畴是贯穿在整个制造环节,甚至是在制造环节开始之前,在产品设计之初就已经需要进行质量管控点的设计了,比如FEMA(失效模式和影响分析)。因此在MES中的质量模块也是一样,并不只是指对于成品的质量管控,更多的是过程管控,从事前、事中、事后三个维度进行。

三、总结

本文着重分享生产过程的流程管控以及与之对应的系统模块设计,因此对于报表和数据采集模块并没有详细的展开,对于报表和数据采集的梳理更多的是与使用用户(用户画像)及目标驱动有关。希望今天的分享可以对大家有所帮助。