知識分享：面向智能工廠MES新規范

發表于：2022/4/22 14:09:01  閱讀量：[關閉]

基本上①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，在對智能工廠四個階段的定位中☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，MES任務可以劃分為四個層次⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。

1☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；、體系系統化

無論是何種生產模式和制造什么產品ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，企業的制造管理體系都圍繞6個主要業務♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，包括生產控制(建立工藝路線㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉、工序資源要求⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾、工序時間成本核算㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦、在制品或半成品報工等);計劃和排產(生產資源可用性和產能☈⊙☉℃℉❅、工單順序規則⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤、產能選擇策略等);生產準備(物料ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ、工具❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰、程序等輔助資源計劃❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，換線計劃等);質量控制⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤、(控制計劃⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓、缺陷投訴❣❦❧♡۵、失效模式分析等)♀☿☼☀☁☂☄、設備維護✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴、信息管理(異常事件❣❦❧♡۵、工作流⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺、生產會議☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；、檢查清單等)和持續優化(基于制造績效指標優化前述6大業務流程)⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。這些體系的詳細描述請參閱筆者的系列文章 – MES的管理體系✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅。

MES作為組織和實施生產過程的驅動力㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，直接或間接地支持公司的所有業務流程⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。這意味著⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，引進和使用MES系統可以挖掘這些流程執行的潛力⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。

任何管理體系的建立永遠是圍繞PDCA來開展的♀☿☼☀☁☂☄。第一步是建立計劃ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ，凡事預則立;然后按計劃執行;通過之前設定的指標檢查計劃與執行之間的偏差ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ，分析原因;制定下一步行動措施✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅。由此形成一個循環✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥，不斷調整且不斷優化⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。以工廠維護體系的建立為例：

針對設備有多種維保任務⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，按周期(日歷時間ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ、工作時間⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓、產出數量)設定保養計劃;當既定周期到達時①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，一個保養工單被觸發并進入工單池;計劃員在排生產工單時同時也考慮保養工單✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，保養工單被下達到相關設備和人員㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。工人執行保養工單ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，在系統中記錄實際消耗的工時☾☽❄☃、耗材或備件♀☿☼☀☁☂☄。管理人員對歷史保養成本(時間和數量)進行分析✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，優化保養計劃(周期調整✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅、工時調整等)㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。

2ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ、工廠資源調度

只有當管理體系固化在系統中♀☿☼☀☁☂☄，物料流與信息流在系統中開始同步流動㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，在生產透明化的基礎上❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，可以對有限的生產資源做合理的調度♀☿☼☀☁☂☄。現在的生產模式越來越趨向于多品種㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦、小批量ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，而換產損失卻又實實在在的存在⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，無法回避❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰。僅僅依靠柔性線⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，無法實現高效生產⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤。有限資源排產(車間級高級排產)已經成為卓越制造不可缺乏的要素ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ。車間級高級排產是目前許多MES解決方案中缺失的①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。

由于實現了車間透明化㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，所有資源的當前狀態①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯、產能都已經在系統中呈現ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，此時可以根據客戶訂單的優先級ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ、換線損失㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦、加工精度⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾、加工時間等不同的約束條件(甚至是能耗成本)進行高級調度⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，實現資源最佳配置⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。

3♀☿☼☀☁☂☄、MES成為自我管理工廠的大腦

構建這兩層的MES㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，應該說還是傳統的MES(制造執行系統)①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，第3層MES的功能應該是實現信息化與自動化的深度集成ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，使得MES成為制造過程中的大腦①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，自動計劃與協調所有自動化設備✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥、工裝⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ、物流裝置的協調作業♀☿☼☀☁☂☄。

MES作為“生產大腦”指揮各個執行機構⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤。所涉及的軟件系統包括MES/ERP/WMS/FCS⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，參加執行的自動化設施包括加工設備/AGV/自動檢測設備/配刀系統/自動化立庫/自動稱重系統⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。

當多個生產任務從ERP下達到MES后㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，MES首先做高級排產♀☿☼☀☁☂☄，排產優化的目標是減少換料和換刀㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。MES中排產完成后✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，MES把配料信息通知到WMS❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，WMS確認是否可以使用車間內物料✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅。如果需要倉庫內物料❣❦❧♡۵，WMS通知自動化立庫ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，同時MES通知FCS✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，由FCS控制AGV去運輸所需物料到加工設備웃유ღ♋♂。一旦物料被放置到加工設備⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，由傳感器觸發物料就位信號ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ，此信號由FCS傳遞給WMS形成物料過賬信息⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。排產后MES還需要檢查是否要換刀❣❦❧♡۵，如果需要換刀⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯，則通知配刀系統重新配刀ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ。物料就位信號同時也觸發MES中加工任務的自動登錄☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，隨即加工程序自動從MES中下載到加工設備❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，于此同時❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，MES中自動觸發設備和刀具的維護周期/檢驗任務㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。當檢驗任務到期☈⊙☉℃℉❅，自動檢測設備執行檢測作業㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，并向MES匯報和過賬檢測結果⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。加工任務完成后✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，自動稱重系統向MES匯報產成品的重量✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥。MES同時向WMS匯報產出數量和重量♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，并向FCS發出移動產成品指令☈⊙☉℃℉❅。FCS調度AGV移動產成品到指定的下道工序緩存區或自動化立庫㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。當加工任務目標數量達成時⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓，MES把工單數據過賬給ERP✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，并觸發關閉工單指令ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ。整個作業執行全程無人工參與❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，實現生產的自我組織⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤。

4♀☿☼☀☁☂☄、內部增值鏈優化外部增值鏈

完成MES第3層建設之后⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，實現的是內部增值鏈的管理㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。如果回到前文關于工業4.0的定義✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，需要實現的整個價值增值鏈的最優①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。因此⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，在智能工廠建設的途徑上㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，不可缺少的是整個供應鏈共享信息⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。從MES的角度而言㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，就是使用內部增值鏈的信息優化外部增值鏈ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ。目前來說㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，這方面的應用還是停留在一個探索階段☾☽❄☃，筆者不敢妄談⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，只是把最近和一些客戶交流的話題做個總結㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，姑且是拋磚引玉⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。

第一個應用是原材料供應商能夠及時獲得基于生產實際進度的原材料供應需求웃유ღ♋♂。目的是既要減少庫存積壓也要避免缺料停產웃유ღ♋♂。這里需要至少三個系統的集成信息㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，如MES提供物料的實際消耗和后續生產計劃;ERP提供最佳的采購批次ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ、采購周期和采購價格;WMS提供實際的庫存信息ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ。

第二個應用是把設備的實際加工時間和加工數量提供給設備制造商㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，設備制造商不僅可以及時提供維保服務✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，而且能夠及時生產或準備合適數量的備品備件☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；。

第三個應用是前端銷售能夠給告知最終客戶ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ，根據訂購的數量告知精確的交貨周期㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。此時✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，MES中已經有實際的加工成本✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅、產能可用性和未結工單㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。基于這些數據⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，銷售還可以和客戶協商動態的銷售價格ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ。不同的交貨期和交貨數量⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯，對內部的生產會有不同的影響☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，最終歸結為不同的加工成本⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。（摘自互聯網）