郭長遠(yuǎn) 楊少武

1.寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司 寧夏 石嘴山 753000；

2.中色（寧夏）東方集團(tuán)有限公司 寧夏 石嘴山 753000

引言

MES（生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng) manufacturing execution system）由美國AMR公司提出，并由MESA對其定義，目的是通過將生產(chǎn)管理過程透明化、提升制造業(yè)生產(chǎn)過程的管理水平，對計(jì)劃排產(chǎn)與現(xiàn)場進(jìn)度、質(zhì)量管理有機(jī)結(jié)合，利用MES系統(tǒng)對生產(chǎn)全過程做數(shù)字化采集、信息化管理，達(dá)到資源的合理高效配置，最終實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)。

稀有金屬制品是以鉭、鈮及其合金生產(chǎn)的板帶、箔材、管棒絲材、制品件（非標(biāo)圖紙定制如異型坩堝、加熱器等），是公司全產(chǎn)業(yè)鏈的最后一個(gè)產(chǎn)品類別，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在電子、通訊、航空、航天、冶金、化工、醫(yī)療、原子能等領(lǐng)域。隨著市場競爭的加劇、客戶對產(chǎn)品質(zhì)量、交期等要求不斷提高，以往傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式很難適應(yīng)現(xiàn)在的要求，并且隨著智能制造、數(shù)字孿生的興起、作為其底層基礎(chǔ)的MES系統(tǒng)的應(yīng)用也提上了加強(qiáng)工廠管理的日程。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前稀有金屬制品工廠現(xiàn)場生產(chǎn)管理不透明，車間的生產(chǎn)情況、設(shè)備運(yùn)行狀況、生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)度等信息缺乏及時(shí)有效的反饋方式，更無法做到預(yù)先控制，各種問題只能現(xiàn)場臨時(shí)協(xié)調(diào)解決，因此生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)成本高，質(zhì)量追溯過程緩慢，雖然處于稀有金屬加工的末端，但產(chǎn)品的附加值越來越低、市場競爭持續(xù)加劇、質(zhì)量的追溯響應(yīng)要求越來越高，傳統(tǒng)的管理模式難以滿足現(xiàn)在的市場競爭[1]。如何打造高效透明化的數(shù)字化車間生產(chǎn)，作業(yè)流程全過程的數(shù)字化記錄、智能化排產(chǎn)、自動(dòng)實(shí)時(shí)進(jìn)度跟蹤管控是現(xiàn)在最關(guān)心的問題。從實(shí)際來看，工廠生產(chǎn)的不透明、生產(chǎn)調(diào)度的緩慢等問題亟待解決，而MES系統(tǒng)引入是十分必要的。

稀有金屬制品工廠目前的管理模式是調(diào)度排產(chǎn)、跟蹤生產(chǎn)進(jìn)度、制訂生產(chǎn)工藝、質(zhì)量技術(shù)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)場監(jiān)督等生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)分別由分廠調(diào)度員、技術(shù)員、質(zhì)量員進(jìn)行。由于稀有金屬產(chǎn)品原材料較貴重、并且公司加大在線“兩金”占用的考核，致使制品件的生產(chǎn)是小批量、多規(guī)格、多種類離散式訂單生產(chǎn)，其中的制品件在生產(chǎn)中后期的剪切、鉚接、點(diǎn)焊、縫合裝配等工序全部是手工作業(yè)，這對管理人員的要求十分的苛刻，調(diào)度員、技術(shù)員每天疲于奔命的協(xié)調(diào)各種的任務(wù)沖突。并且在質(zhì)量追溯、現(xiàn)場進(jìn)度查詢追溯的快速等方面，傳統(tǒng)的質(zhì)量紙質(zhì)記錄的查詢已無法快速響應(yīng)。為了有效解決這些矛盾，MES系統(tǒng)的如期實(shí)施就顯得尤為重要。

2 MES功能架構(gòu)

MES系統(tǒng)跨度涵蓋三個(gè)層次，包括過程控制層、生產(chǎn)執(zhí)行層、決策經(jīng)營層。過程控制層以終端設(shè)備及數(shù)據(jù)采集傳感器等控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)平臺，采集設(shè)備設(shè)施實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)；生產(chǎn)執(zhí)行層通過智能排產(chǎn)、工藝管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、物料管理、設(shè)備管理、能源管理、報(bào)表管理、BOM管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等模塊，對生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、分析，實(shí)現(xiàn)對企業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)化智能管控；管理決策層對生產(chǎn)相關(guān)的能效、設(shè)備、物料、計(jì)劃等各類信息進(jìn)行多維度分析和展示，通過管理智慧駕駛艙和數(shù)字孿生工廠應(yīng)用，構(gòu)建“智能化運(yùn)營管控平臺”輔助管理決策。與ERP、OA等系統(tǒng)集成，獲取訂單、BOM等信息，最終產(chǎn)品及物料信息回傳ERP，實(shí)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)營閉環(huán)管理。

基于上述構(gòu)想，MES系統(tǒng)管理系統(tǒng)至少需配置兩類服務(wù)器，用于生產(chǎn)線監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理。其中，用于在線監(jiān)控的服務(wù)器與生產(chǎn)設(shè)備、檢測器具相連，采集各項(xiàng)生產(chǎn)檢測數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)管理的服務(wù)器主要是存儲數(shù)據(jù)、編輯數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)等功能。系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，易于安裝和維護(hù)，通過IE 等瀏覽器就實(shí)現(xiàn)所有功能的訪問和業(yè)務(wù)操作。系統(tǒng)使用JAVA開發(fā)語言，能多平臺部署和應(yīng)用，能在電腦、平板、手機(jī)端無縫銜接、自由訪問，合理是使用網(wǎng)閘、網(wǎng)關(guān)、人員權(quán)限最大限度地保護(hù)企業(yè)數(shù)據(jù)的安全。系統(tǒng)前端后臺業(yè)務(wù)能有效分離。前端、后臺業(yè)務(wù)的分離使系統(tǒng)運(yùn)行高效。系統(tǒng)使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，將ERP、OA和MES數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，加強(qiáng)管理過程的信息交互，為數(shù)據(jù)協(xié)同管理的實(shí)現(xiàn)，奠定基礎(chǔ)。

3 MES具體實(shí)施

MES管理系統(tǒng)是個(gè)“一把手”工程，MES的應(yīng)用及管理思想、體系，勢必會和原有的管理體系、管理思想產(chǎn)生沖突；實(shí)際執(zhí)行人員的思維慣性對新思想、新理念、新的工作方式的接受執(zhí)行程度都會有一定的折扣或抵觸，因此一把手的態(tài)度、實(shí)施的決心、決策是MES系統(tǒng)是否能夠落地執(zhí)行及順利運(yùn)行的決定性因素。

MES的實(shí)施需要按照體系工程來推進(jìn)，應(yīng)設(shè)立專門的項(xiàng)目組。項(xiàng)目組要“一把手”牽頭，專人負(fù)責(zé)，工廠、車間、工段、班組、各職能機(jī)構(gòu)及各位專項(xiàng)負(fù)責(zé)人都要參加，共同搭建起真正適合工廠特點(diǎn)使用的MES系統(tǒng)。MES的實(shí)施是一個(gè)漫長的過程，是用信息技術(shù)手段替代現(xiàn)有的管理，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

MES的實(shí)施一般分為4至5個(gè)階段實(shí)施[2]：①項(xiàng)目準(zhǔn)備，時(shí)長一個(gè)月，具體工作內(nèi)容包括：成立項(xiàng)目組、劃分人員職責(zé)、項(xiàng)目實(shí)施范圍、功能規(guī)劃等；以項(xiàng)目啟動(dòng)為里程碑。②項(xiàng)目藍(lán)圖，時(shí)長兩個(gè)月，主要開展工作有業(yè)務(wù)調(diào)研、業(yè)務(wù)梳理、組織架構(gòu)、需求確定、平臺設(shè)計(jì)、項(xiàng)目培訓(xùn)等，以項(xiàng)目藍(lán)圖的確認(rèn)為里程碑。③系統(tǒng)開發(fā)，時(shí)長四個(gè)月，完成系統(tǒng)配置、建模、報(bào)表、接口開發(fā)、數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換等等，以最終集成測試為里程碑。④系統(tǒng)試運(yùn)行，時(shí)長二個(gè)月，即開發(fā)的各模塊，各種功能的測試、權(quán)限的測試、系統(tǒng)管理、用戶培訓(xùn)、上線清單確認(rèn)、聯(lián)合測試等，以系統(tǒng)上線為里程碑。⑤系統(tǒng)上線，時(shí)長4個(gè)月，內(nèi)容是上線、優(yōu)化；項(xiàng)目回顧、階段驗(yàn)收，以階段驗(yàn)收為里程碑。

有些MES項(xiàng)目是將4與5合并執(zhí)行，每個(gè)階段的實(shí)施時(shí)長會因MES系統(tǒng)管理生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)業(yè)務(wù)、流程的復(fù)雜程度而不同，不能生搬硬套。稀有金屬制品工廠因其產(chǎn)品的品種多、規(guī)格多、業(yè)務(wù)流程長并且有反復(fù)循環(huán)的作業(yè)流程、質(zhì)量要求嚴(yán)格等因素，雖然企業(yè)規(guī)模不大，但是MES系統(tǒng)實(shí)施起來用時(shí)也是比較漫長的，落地并行的時(shí)間也會持續(xù)很長時(shí)間，需要不停地完善系統(tǒng)策略、強(qiáng)力推進(jìn)等。

4 MES在制品加工廠實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)

MES在分廠是生產(chǎn)過程與分廠管理信息互通的橋梁，MES成功的實(shí)施能給企業(yè)帶來極大的價(jià)值。但是，實(shí)施過程中也存在一些風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，具體點(diǎn)及規(guī)避方法如下：

4.1 加工工序多，涉及范圍廣，人員多、協(xié)調(diào)頻次高、難度大

MES的實(shí)施需要將生產(chǎn)管理流程進(jìn)行重組和優(yōu)化，包括工廠管理、生產(chǎn)管理、車間管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、物料管理、人員管理等，需要對這些相關(guān)的管理、業(yè)務(wù)和技術(shù)等人員進(jìn)行溝通交流、協(xié)調(diào)，涉及面廣難度大，必須要由一把手參與MES項(xiàng)目，保證項(xiàng)目運(yùn)行順暢，提高項(xiàng)目執(zhí)行力度和及時(shí)性。

4.2 總體規(guī)劃不足

MES的總體定位是工廠生產(chǎn)制造集成，系統(tǒng)的實(shí)施也不同步，造成了與各個(gè)系統(tǒng)集成的難度，協(xié)調(diào)起來非常困難。在實(shí)施MES系統(tǒng)前，應(yīng)充分發(fā)揮信息化建設(shè)總體規(guī)劃的優(yōu)勢，對其他系統(tǒng)如OA、ERP等提出明確的信息交換的要求，包括邊界要求與技術(shù)方案。

4.3 容易陷入“大而全”風(fēng)險(xiǎn)

MES涉及的業(yè)務(wù)范圍較廣，很容易陷入做“大而全”系統(tǒng)的誤區(qū)，做“大而全”的MES會湮沒主要目標(biāo)，導(dǎo)致把精力投入在無價(jià)值或價(jià)值不大的業(yè)務(wù)流程上，“需求蔓延”和“需求鍍金”都必須杜絕，要嚴(yán)格按照技術(shù)方案要求，以系統(tǒng)成功為最終目標(biāo)，相關(guān)單位密切合作，精力都放在做最有效的事情上[3]。

4.4 數(shù)據(jù)采集與集成不全面

MES的總體定位是工廠生產(chǎn)制造集成，所涉及的系統(tǒng)較多，系統(tǒng)供應(yīng)商較多，而各個(gè)系統(tǒng)供應(yīng)商的工作重點(diǎn)是完成本系統(tǒng)內(nèi)部功能，內(nèi)部功能完成了就去申請驗(yàn)收了，對集成需求不重視。好的做法是在實(shí)施MES系統(tǒng)前將數(shù)據(jù)采集與集成作為選擇相應(yīng)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施商的一個(gè)重要指標(biāo)，也要作為項(xiàng)目驗(yàn)收的關(guān)鍵項(xiàng)，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，將數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)集成作為重中之重來抓。

4.5 系統(tǒng)上線后的維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)

MES涉及詳細(xì)業(yè)務(wù)流程和管理流程，系統(tǒng)的維護(hù)需要既懂業(yè)務(wù)又懂信息技術(shù)的復(fù)合型人才，而這樣的人才非常少，MES項(xiàng)目實(shí)施過程中，培養(yǎng)一支能夠支持系統(tǒng)維護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)隊(duì)伍，這樣，至少能在發(fā)生問題時(shí)，提升雙方的溝通效率，節(jié)省雙方的成本，推行聯(lián)合開發(fā)模式，降低MES項(xiàng)目維護(hù)成本和風(fēng)險(xiǎn)。

4.6 存在與現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)對接的風(fēng)險(xiǎn)

MES實(shí)施的部分功能需要與現(xiàn)有信息系統(tǒng)對接、集成，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)已存在于其他系統(tǒng)，為此，項(xiàng)目中明確系統(tǒng)切換和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)遷移計(jì)劃，為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的訪問存儲滑轉(zhuǎn)到MES系統(tǒng)中做好準(zhǔn)備。

5 存在問題

在稀有金屬制品的生產(chǎn)過程中，由于品種規(guī)格的多樣性，工藝流程的復(fù)雜性，本MES系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)還存在一些問題待近一步的優(yōu)化，來更加匹配我們的生產(chǎn)。

比如上下道工序交接時(shí)質(zhì)量問題：上道工序控制質(zhì)量已經(jīng)偏離，如果按MES事先設(shè)定的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)判廢，但是下道工序能通過加工余量的調(diào)整挽救回來的，但這樣會增加下道工序的工作量，這就有了矛盾的沖突，如果在質(zhì)量的設(shè)置中降低工序的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)勢必會造成全道工序質(zhì)量要求的降低。

整個(gè)生產(chǎn)線上有許多數(shù)據(jù)需要人工錄入，無法自動(dòng)獲取，在MES設(shè)計(jì)前期就考慮到了人工錄入的煩瑣，職工的抗拒情緒，故選擇了一些帶自動(dòng)采集的計(jì)量器具，但這些器具與之前的器具使用時(shí)有些差別，就造成了效率的降低等，影響了MES數(shù)據(jù)的即時(shí)性。MES數(shù)據(jù)詳細(xì)完善的指導(dǎo)生產(chǎn)還需要仔細(xì)深度發(fā)掘。由于稀有金屬制品的加工屬于傳統(tǒng)的金屬壓力加工，故現(xiàn)場的環(huán)境不是十分理想，潔凈度、照度都會影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量，但是這些因素在MES系統(tǒng)時(shí)未加以量化采集，這些對質(zhì)量的影響分析，管控都是要后期完善的。

有些關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)據(jù)沒有采集進(jìn)MES系統(tǒng)，也降低了MES的運(yùn)行理想度。

一些臨時(shí)生產(chǎn)任務(wù)單，如非常規(guī)的科研開發(fā)、非常規(guī)的新品訂單的工藝制定、質(zhì)量管控等都是未納入MES系統(tǒng)的，但這又是實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的，如何合理的盡快納入MES系統(tǒng)，使之不要妨礙現(xiàn)有的脆弱的MES系統(tǒng)運(yùn)行。

針對以上問題，MES系統(tǒng)實(shí)施的廠家也給出了一些優(yōu)化的解決方案，工廠方面也根據(jù)實(shí)際情況計(jì)劃做一些設(shè)備的升級改造和加強(qiáng)員工的培訓(xùn)、加大考核力度，來更好的發(fā)揮MES系統(tǒng)的作用。通過MES系統(tǒng)實(shí)施運(yùn)行不斷改進(jìn)的過程中，使工廠整體的軟硬件環(huán)境、員工整體的生產(chǎn)效率、質(zhì)量理念都有很大提升。

6 結(jié)束語

MES系統(tǒng)在稀有金屬制品工廠中的順利實(shí)施，將提升工廠的生產(chǎn)效率，提高質(zhì)量管理水平；并且極大的解放工廠技術(shù)人員的日常繁重的管理任務(wù)，合理的降低人力、物料、生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品的競爭力。隨著MES系統(tǒng)的不斷完善并向著數(shù)字化工廠的建設(shè)，會給企業(yè)的發(fā)展帶來更多的動(dòng)力。MES系統(tǒng)實(shí)施過程是復(fù)雜的,在項(xiàng)目實(shí)施前，應(yīng)充分考慮實(shí)施可能會碰到的各種風(fēng)險(xiǎn)，并采取有效措施降低系統(tǒng)的實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，以提高M(jìn)ES項(xiàng)目實(shí)施的成功率。