如何打造一个成功的MES系统
MES强调车间级的过程集成、控制和监控，以及合理地配置和组织所有资源。
满足车间信息化需要，提高车间对随机事件的快速响应和处理能力，有力地促进企业信息化进程向车间层拓展。
通过构建以“精益生产、智能制造”为特点的车间管理系统，建立数字化车间，从而实现了精益生产和智能制造。
慧都MES制造执行系统可视化界面截图
MES体系架构
数字化车间将信息、网络、自动化、现代管理与制造技术相结合，在车间形成数字化制造平台，改善车间的管理和生产等各环节，从而实现了敏捷制造。MES是数字化车间的核心。MES通过数字化生产过程控制，借助自动化和智能化技术手段，实现车间制造控制智能化、生产过程透明化、制造装备数控化和生产信息集成化。车间MES主要包括车间管理系统、质量管理系统、资源管理系统及数据采集和分析系统等，由技术平台层、网络层以及设备层实现。
MES执行系统构成
MES由车间资源管理、生产任务管理、车间计划与排产管理、生产过程管理、质量过程管理、物料跟踪管理、车间监控管理和统计分析等功能模块组成，涵盖了制造现场管理等方面。MES是一个可自定义的制造管理系统，不同企业的工艺流程和管理需求可以通过现场定义实现。
车间资源管理
车间资源是车间制造生产的基础，也是MES运行的基础。车间资源管理主要对车间人员、设备、工装、物料和工时等进行管理，保证生产正常进行，并提供资源使用情况的历史记录和实时状态信息。
生产任务管理
生产任务管理包括生产任务接收与管理、任务进度展示和任务查询等功能。提供所有项目信息，查询指定项目，并展示项目的全部生产周期及完成情况。提供生产进度展示，以日、周和月等展示本日、本周和本月的任务，并以颜色区分任务所处阶段，对项目任务实施跟踪。
车间计划与排产管理
生产计划是车间生产管理的重点和难点。提高计划员排产效率和生产计划准确性是优化生产流程以及改进生产管理水平的重要手段。
车间接收主生产计划，根据当前的生产状况（能力、生产准备和在制任务等），生产准备条件（图纸、工装和材料等），以及项目的优先级别及计划完成时间等要求，合理制订生产加工计划，监督生产进度和执行状态。
高级排产工具（APS）结合车间资源实时负荷情况和现有计划执行进度，能力平衡后形成优化的详细排产计划。其充分考虑到每台设备的加工能力，并根据现场实际情况随时调整。在完成自动排产后，进行计划评估与人工调整。在小批量、多品种和多工序的生产环境中，利用高级排产工具可以迅速应对紧急插单的复杂情况。
生产过程管理
生产过程管理实现生产过程的闭环可视化控制，以减少等待时间、库存和过量生产等浪费。生产过程中采用条码、触摸屏和机床数据采集等多种方式实时跟踪计划生产进度。生产过程管理旨在控制生产，实施并执行生产调度，追踪车间里工作和工件的状态，对于当前没有能力加工的工序可以外协处理。实现工序派工、工序外协和齐套等管理功能，可通过看板实时显示车间现场信息以及任务进展信息等。
质量过程管理
生产制造过程的工序检验与产品质量管理，能够实现对工序检验与产品质量过程追溯，对不合格品以及整改过程进行严格控制。其功能包括：实现生产过程关键要素的全面记录以及完备的质量追溯，准确统计产品的合格率和不合格率，为质量改进提供量化指标。根据产品质量分析结果，对出厂产品进行预防性维护。
生产监控管理
生产监控实现从生产计划进度和设备运转情况等多维度对生产过程进行监控，实现对车间报警信息的管理，包括设备故障、人员缺勤、质量及其他原因的报警信息，及时发现问题、汇报问题并处理问题，从而保证生产过程顺利进行并受控。结合分布式数字控制DNC系统、MDC系统进行设备联网和数据采集。实现设备监控，提高瓶颈设备利用率。
物料跟踪管理
通过条码技术对生产过程中的物流进行管理和追踪。物料在生产过程中，通过条码扫描跟踪物料在线状态，监控物料流转过程，保证物料在车间生产过程中快速高效流转，并可随时查询。
库存管理
库房管理针对车间内的所有库存物资进行管理。车间内物资有自制件、外协件、外购件、刀具、工装和周转原材料等。其功能包括：通过库存管理实现库房存贮物资检索，查询当前库存情况及历史记录；提供库存盘点与库房调拨功能，对于原材料、刀具和工装等库存量不足时，设置告警；提供库房零部件的出入库操作，包括刀具／工装的借入、归还、报修和报废等操作。
统计分析
能够对生产过程中产生的数据进行统计查询，分析后形成报表，为后续工作提供参考数据与决策支持。生产过程中的数据丰富，系统根据需要，定制不同的统计查询功能，包括：产品加工进度查询；车间在制品查询；车间和工位任务查询；产品配套齐套查询；质量统计分析；车间产能（人力和设备）利用率分析；废品率／次品率统计分析等。
MES与其他数字化系统关系
通过MES、ERP系统、PDM／工艺管理（CAPP）系统、数控机床联网（DNC）／机床监控与数据采集（MDC）系统的集成，实现从设计／工艺、管理和制造等多层次数据的充分共享和有效利用。
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ERP系统利用从PDM／CAPP系统中获取的信息制订主生产计划。主生产计划传递给MES，用于车间级排产和车间生产准备。与物料相关的信息需传递给数字化立体仓库，用于指导仓库管理。数字化立体仓库中物料的存储信息以及财务信息反馈给ERP系统，用于指导采购与财务管理。
MES从ERP系统中获得主生产计划及物料、供应、采购和库存等生产准备相关信息后，进行车间计划排产，并将生产任务下发给DNC系统安排数控加工，将检验任务下发给质量系统用于质量跟踪。同时，MES通过数据采集系统获得生产过程中的任务执行、加工、物料、工时、设备、工装和人员等信息，用于生产过程监控和车间事件处理。
QMS从CAPP系统中获取物料、结构、工艺、工具和设备等信息，从ERP系统中获取生产计划等信息，获取的质量记录、报告和修正信息等向PDM／CAPP／MES反馈以指导后续的质量管理过程。并利用数字化检测与测量仪对检测信息进行质量监控和分析。
数据采集和数据分析系统利用DNC系统提供的机床联网自动采集功能和触摸屏、扫描枪等手工采集方式进行车间数据采集，这些数据传递给MES系统用于生产监控，与质量相关的信息则传递给QMS，用于质量跟踪、问题处理及统计分析。
基于网络与信息化的制造技术是未来先进制造技术发展方向之一。以MES为核心的数字化车间，利用计算机软、硬件及网络环境，实现产品数字化制造，可提高产品制造能力，缩短产品制造周期，降低制造成本，从而提高企业竞争能力。
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天智云科技有限公司
2024-07-16 广告
目前，MES系统关键技术的发展都己至相当成熟的地步，要开发定制一款MES系统并不是问题，困难的是如何订出系统功能规格，及如何成功地使用MES以发挥它的功能。 所遇到的困难大致可分为下列几项：
（1）工厂本身尚未有完整的制度，人员流动性大，组织变更也大，前者定的规格，制作完成后，变更负责人员，其规格也随之改变。
（2）工厂性质多属少量多样，订单式生产型态，生产现场多混乱，经常有例外状况，作业上较难配合。
（3）要达到实时精确的监控管理功能，须现场作业人员充份的配合，一般而言，作业人员忙于生产，较难要求其确实输入数据。而一般MIS或ERP系统多是on-line批次作业，而非 Real-time 作业，执行上较具弹性。
（4） MES 现场第一线管理者（如组长）可能难以正确理解MES导入的意义，反而因透明化使权力有被剥夺的感觉。
（5）一般人习惯于用笔记录，较不习惯Paperless 电子化作业。
（6）因MES 强调 real-time数据收集、监督及控制较诸一般数据处理的应用系统，其技术难度较高，须有专业计算机系统技术经验者才足以胜任。对使用者而言，此系统包含现场实时作业的软件、硬件，维护上也较困难些。
目前企业的生产方式，主要可以分为按定单生产、按库存生产或上述两者的组合。从生产类型上考虑，则可以分为批量生产和单件小批生产。从产品类型和生产工艺组织方式上，企业的行业类型可分为流程生产行业和离散制造行业。
典型的流程生产行业有医药、石油化工、电力、钢铁制造、能源、水泥等领域。这些企业，主要采用按库存、批量、连续的生产方式。典型的离散制造行业主要包括机械制造、电子电器、航空制造、汽车制造等行业。这些企业，则既有按定单生产，也有按库存生产；既有批量生产，也有单件小批生产。
MES系统，无论从功能模型还是信息模型以及相关技术上，都覆盖了流程生产行业和离散制造行业。但是，无论从工艺流程还是生产组织方式方面，流程生产行业和离散制造行业都存在较大的差别。所以，在MES具体实施上，要根据行业特征区别对待。
1、行业的需求差异
流程生产行业，主要是通过对原材料进行混合、分离、粉碎、加热等物理或化学方法，使原材料增值。通常，他们以批量或连续的方式进行生产。而离散工业主要是通过对原材料物理形状的改变、组装，成为产品，使其增值。在MES需求、应用环境等诸多方面，两者都有较大的差异。
2、产品结构
离散制造企业的产品结构，可以用“树”的概念进行描述——其最终产品一定是由固定个数的零件或部件组成，这些关系非常明确并且固定。流程企业的产品结构，则有较大的不同，它们往往不是很固定—上级物料和下级物料之间的数量关系，可能随温度、压力、湿度、季节、人员技术水平、工艺条件不同而不同。
在流程生产行业MES中，一般采用配方的概念来描述这种动态的产品结构关系。其次，在流程生产行业每个工艺过程中，伴随产出的不只是产品或中间产品，还可能细分为主产品、副产品、协产品、回流物和废物。MES在描述这种产品结构的配方的时候，还应具有批量、有效期等方面的要求。
3、工艺流程
面向订单的离散制造业，其特点是多品种和小批量。因此，生产设备的布置不是按产品而是按照工艺进行布置的。例如，离散制造业往往要按车、磨、刨、铣等工艺过程来安排机床的位置。因为每个产品的工艺过程都可能不一样，而且可以进行同一种加工工艺的机床有多台。因此，离散制造业需要对所加工的物料进行调度。并且中间品需要进行搬运。
流程生产行业企业的特点是品种固定，批量大，生产设备投资高，而且按照产品进行布置。通常，流程生产行业企业设备是专用的，很难改作其他用途。MES系统规划的时候，要考虑到不同行业生产设备布置的特点，做好配置。
离散工业企业的原材料主要是固体，产品也为固体形状。因此，存储多为室内仓库或室外露天仓库。流程生产行业企业的原材料和产品，通常是液体、气体、粉状等。因此，存储通常采用罐、箱、柜、桶等进行存储，并且多数存储的数量可以用能转变为电信号的传感器进行计量。MES系统，可以从这些传感器获得必要的信息。
4、自动化水平
离散制造业企业由于是离散加工，产品的质量和生产率很大程度依赖于工人的技术水平。离散制造业企业自动化主要在单元级，例如数控机床、柔性制造系统。因此，离散制造业企业一般是人员密集型企业，自动化水平相对较低。
流程生产行业企业，则大多采用大规模生产方式，生产工艺技术成熟，广泛采用PCS（过程控制系统），控制生产工艺条件的自动化设备比较成熟。因此，流程生产行业企业生产过程多数是自动化的，生产车间的人员主要是管理、监视和设备检修。
5、生产计划管理
主要从事单件、小批量生产的离散制造业企业，由于产品的工艺过程经常变更，它们需要具有良好的计划能力。对于按订单组织生产的企业，由于很难预测订单在什么时候到来。因此，对采购和生产车间的计划就需要很好的生产计划系统，特别需要计算机来参与计划系统的工作。只要应用得当，在生产计划系统方面投资所产生的效益在离散制造业可以相当高。
流程企业，主要是大批量生产。只有满负荷生产，企业才能将成本降下来，在市场上具有竞争力。因此，在流程生产行业企业的生产计划中，年度计划更具有重要性，它决定了企业的物料需求。
6、设备
流程生产行业的产品比较固定，而且一旦生产就有可能是十几年不变；机械制造等行业的产品，寿命相对要小得多。体现在设备上，流程企业的设备是一条固定的生产线，设备投资比较大、工艺流程固定。其生产能力有一定的限制，生产线上的设备维护特别重要，不能发生故障。离散加工业则不是这样，可以单台设备停下来检修，并不会影响整个系统生产。
7、批号管理和跟踪
流程生产行业的生产工艺过程中，会产生各种协产品、副产品、废品、回流物等，对物资的管理需要有严格的批号。例如，制药业中的药品生产过程要求有十分严格的批号记录和跟踪，从原材料、供应商、中间品以及销售给用户的产品，都需要记录。一旦出现问题，企业要可以通过批号反查出是谁的原料、哪个部门、何时生产的，直到查出问题所在。而离散制造业一般对这种要求并不十分强调，虽然现在很多离散制造业企业也在逐渐完善批号跟踪管理。
对比流程生产型企业，MES在面向离散制造企业的应用有所区别。
这个问题可以从两个角度理解，即甲方和乙方。
从乙方的角度来理解，也就是如何开发出来一套成功的MES系统，这个话题很大，涉及到需求分析、产品设计、技术开发、产品测试以及运营推广等一系列的事情。
从乙方角度能做到打造成功的MES系统，基本上就可以算是一个成功的创业了。
不过，我觉得这个问题的理解，可能更多是从甲方的角度，就是您可能是一家甲方的公司，你们要上MES系统，你们想要知道如何上一套成功的MES系统。
如果这个理解没错的话，根据我们跟很多企业实施MES系统的经验，企业可以从以下的几个层面来考量——如何打造一个成功的MES系统。
首先，要考量企业为什么要上MES？企业是否适合上MES？
可以考虑以下这些个问题：
1 企业是否有上MES的明确的目的？
2 企业是否有上MES要解决的具体问题？
3 衡量MES系统成败的指标是什么？
4 企业对MES功能和性能是否有明确的考量？
5 企业是否有上MES配套的业务人员和IT人员？
这些问题的答案，决定了最后如何衡量MES是否成功，以及企业上MES是否具备必须的条件。
其次，企业明确上MES的目标，也确定了适合上MES，接下来就是要做好MES产品和厂商的选型。
MES产品和厂商的选型，也需要考量几个方面：
1. 对MES系统选型在产品和技术上做衡量，包括：
1.1 产品上的功能满足度
1.2 产品的易用性和良好用户体验
1.3 技术上的成熟性和稳定性
1.4 技术上的定制性和拓展性
1.5 技术上的先进性
2. 对备选MES系统厂商在案例上做考量，包括：
2.1 MES系统厂商是否有足够多的案例？
2.2 MES系统厂商是否在相同或类似行业里有可参考案例？
3. 对备选MES系统厂商的资质做考量，包括：
3.1 MES系统厂商具备怎样的资质？
3.2 MES系统厂商的财务运营状况？
3.3 MES系统厂商受到的其客户的评价？
3.4 MES系统厂商实施人员的数量、经验？
3.5 MES系统厂商实施人员在相同或类似领域内的经验？
选定了MES产品和厂商之后，接下来就是具体MES实施了，这其中更多的是项目管控的事情。
项目管控，一方面涉及到企业内部资源的管控，比如组建项目团队，需要业务人员、IT人员等都参与到项目当中，并在项目的进展中推进进度、把控质量；另一方面涉及对MES厂商资源的管控，包括对MES厂商提供的项目人员的能力的评估，对于厂商项目进度的推进和管控，对于厂商提供同的产品和服务的把控。
项目管控的具体涉及的细分层面很多，比如进度、任务、费用、变更等等，详细了解可以参考PMP的内容。
最后，整个项目的实施基本结束前，要对系统做评估和验收。
根据项目开始时，确定的项目成功的标准，逐项的评估MES厂商提交的项目成果，判定是否满足当初制定的成功标准；满足则为合格，不满足则需要限期整改，直到满足标准。
所有的过程搞定之后，一个MES项目才算是成功搞定，一套MES系统才算是打造成功。
以上，供参考。
