分析MES在小批量電子產(chǎn)品生產(chǎn)管理中的應(yīng)用

邊 疆

（開封大學(xué)電子電氣工程學(xué)院 475100）

美國先進(jìn)制造機(jī)構(gòu)，首先提出了MES的大致概念，并且將定位了MES的應(yīng)用方向——解決重點生產(chǎn)管理問題。制造執(zhí)行系統(tǒng)，能夠采集生產(chǎn)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，面向制造過程，在企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)中有著承上啟下的重要作用，對于生產(chǎn)計劃監(jiān)控、資源調(diào)配、調(diào)度和生產(chǎn)過程優(yōu)化等工作有著促進(jìn)作用。國內(nèi)企業(yè)隨著信息化工作的逐步深入，目前，在電子、航天、航空等領(lǐng)域MES都獲得了廣泛的應(yīng)用，MES儼然已經(jīng)成為了企業(yè)應(yīng)用和企業(yè)制造信息化研究的熱點之一。

1 電子產(chǎn)品制造業(yè)的特點及小批量電子產(chǎn)品生產(chǎn)管理的主要問題

電子電器制造類企業(yè)，既有單件小批量生產(chǎn)，也有批量生產(chǎn)；有按庫存生產(chǎn)，也有按訂單生產(chǎn)，屬于典型的離散制造行業(yè)。因產(chǎn)品的不同其生產(chǎn)工藝流程也不盡相同，生產(chǎn)設(shè)備的布置不是按產(chǎn)品，而是按照工藝進(jìn)行布置。而且，可以同一種工藝可以有多臺機(jī)床同時進(jìn)行加工，所以，同時要對所加工的物料進(jìn)行調(diào)度，并且中間品需要進(jìn)行搬運(yùn)。其企業(yè)自動化主要在單元級，自動化水平相對較低，因此產(chǎn)品的生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量很大程度依賴于工作人員的技術(shù)水平。因為電子生產(chǎn)企業(yè)多數(shù)為按訂單進(jìn)行組織生產(chǎn)的企業(yè)，對生產(chǎn)車間和采購的計劃需要很好的生產(chǎn)計劃系統(tǒng)，產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝過程經(jīng)常需要變更，并且很難預(yù)測到什么時候有訂單，所以生產(chǎn)計劃系統(tǒng)對投資效益來說作用較大。電子制造業(yè)制訂生產(chǎn)計劃的依據(jù)可以根據(jù)市場的預(yù)測，企業(yè)的ERP系統(tǒng)主要是采用工作令的方式向MES下達(dá)作業(yè)計劃指令。

在成本核算方式方面，是由底層向高層逐層累積得出的，電子制造業(yè)的計算產(chǎn)品成本是按照產(chǎn)品的BOM所描述的加工裝配過程，它反映了產(chǎn)品增值的整個實際過程。電子制造業(yè)對設(shè)備級、工序級的作業(yè)計劃進(jìn)行調(diào)度，需要根據(jù)工作中心能力、均衡生產(chǎn)、優(yōu)先級和設(shè)備能力等方面。在電子制造業(yè)中，讓操作人員及時掌握相關(guān)工序的生產(chǎn)任務(wù)一般采用電子看板方式，或者采用作業(yè)指示書、派工單等方式將作業(yè)計劃調(diào)度結(jié)果下達(dá)給操作人員，作業(yè)的計劃內(nèi)容，一般包括該工序的開工時間、成產(chǎn)數(shù)據(jù)和完工時間等方面。由于電子制造業(yè)的一臺或幾臺設(shè)備故障，對整個產(chǎn)品的工藝生產(chǎn)過程一般不會產(chǎn)生特別嚴(yán)重的影響，所以在設(shè)備管理方面，一般只需要對瓶頸和關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行重點管理。

制造過程是整個工程應(yīng)用的重要保障。目前，一部分產(chǎn)品具有產(chǎn)品質(zhì)量要求高、多品種、技術(shù)尖端和小批量等特點，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，生產(chǎn)過程也相對復(fù)雜。近年來，科研生產(chǎn)呈現(xiàn)出多種型號產(chǎn)品的生產(chǎn)和研究，生產(chǎn)計劃有一定的不確定性，項目要求變更也在日漸增多等特點。邊研制邊進(jìn)行成產(chǎn)和定型，新型號的研制打破了傳統(tǒng)的串行研究制程序，研制周期也很短，這對生產(chǎn)組織的管來來說有著很大的難度。

采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式來完成任務(wù)，在這種形式下則需要投入較大的管理成本。隨著型號產(chǎn)品的日漸增多，研制周期的日益縮短，傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式面臨著重大挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在，生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備周期過長，管理信息和技術(shù)信息管理程序不夠規(guī)范及信息不能共享；生產(chǎn)過程中工作主動性及車間工作人員調(diào)度能力，管理部門、生產(chǎn)車間對生產(chǎn)過程的不可監(jiān)控；各部門的數(shù)據(jù)統(tǒng)計不夠協(xié)調(diào)，不能及時發(fā)現(xiàn)問題，缺乏資源一致性維護(hù)；工時定額不夠準(zhǔn)確，不能為型號的成本核算提供相對準(zhǔn)確和合理的數(shù)據(jù)，也無法作為工作人員績效考核的有效依據(jù)；難以對制造過程中的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行動態(tài)分析和監(jiān)控，數(shù)據(jù)采集困難；生產(chǎn)流程的數(shù)據(jù)信息和分支也在隨著設(shè)備和型號產(chǎn)品的不斷激增而不斷的增多，快速分析各產(chǎn)品的加工過程信息和各工位的任務(wù)情況，已經(jīng)無法僅僅依靠人力來完成，只能依靠對最終節(jié)點情況的了解。這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式，對生產(chǎn)過程的了解往往是滯后的、局部的、粗略的，同時也無法對生產(chǎn)過程進(jìn)行有效控制。

2 電子產(chǎn)品制造業(yè)MES功能模型框架

電子產(chǎn)品制造業(yè)的MES功能系統(tǒng)主要可分為九個子系統(tǒng)，分別是：信息查詢子系統(tǒng)、質(zhì)量管理子系統(tǒng)、系統(tǒng)安全管理子系統(tǒng)、設(shè)備管理子系統(tǒng)、庫存管理子系統(tǒng)、工作人員崗位管理子系統(tǒng)、制造管理子系統(tǒng)、成本核算子系統(tǒng)和成產(chǎn)計劃管理子系統(tǒng)。

電子制造業(yè)MES系統(tǒng)實施主要有現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和作業(yè)調(diào)度兩個關(guān)鍵性技術(shù)?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)收集除了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時收集外，還有收集強(qiáng)調(diào)與設(shè)備控制系統(tǒng)的集成。電子制作業(yè)的作業(yè)調(diào)度是指MES系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種問題，并且進(jìn)行提異常警報示，從而使系統(tǒng)可以根據(jù)各站點的情況進(jìn)行重新排配，高效地解決瓶頸問題。要遵循相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行與設(shè)備控制系統(tǒng)的集成，為了方便分析和調(diào)用，系統(tǒng)里的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)肯定要有一個統(tǒng)一管理方式。通過規(guī)范化的編碼信息來完成實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集，比如缺陷和型號以及供應(yīng)商等，基于這些數(shù)據(jù)，制造管理、產(chǎn)品追蹤、品質(zhì)管理和設(shè)備管理，是其功能的核心模塊。從核心功能模塊派生出來的有異常警報、品質(zhì)信息報表查詢、生產(chǎn)狀況監(jiān)控和生產(chǎn)信息表報查詢等，同時，MES系統(tǒng)還應(yīng)該提供其他一些系統(tǒng)的接口。

實行所和車間是電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程通常實行的兩級生產(chǎn)管理體制。實行所其工作內(nèi)容側(cè)重于對產(chǎn)品生產(chǎn)流程的全程管理、監(jiān)控和生產(chǎn)計劃的制定，是生產(chǎn)管理部門的科研生產(chǎn)處。實際生產(chǎn)任務(wù)車間主要由質(zhì)檢中心、機(jī)械加工車間、工藝室和電子裝聯(lián)車間等單位來承擔(dān)?？蒲猩a(chǎn)處下達(dá)的批次生產(chǎn)計劃由車間接收，車間根據(jù)現(xiàn)階段的實際生產(chǎn)情況和具體生產(chǎn)任務(wù)，進(jìn)一步制定出各生產(chǎn)小組的具體批次生產(chǎn)計劃。同時根據(jù)生產(chǎn)資源制定出作業(yè)計劃，進(jìn)行粗能力平衡，并且確定各工序的開工及完工日期。按照正常流程，整批產(chǎn)品的一道工序完成后就應(yīng)該提交進(jìn)行質(zhì)量檢驗，質(zhì)量檢查中心檢驗不合格的產(chǎn)品進(jìn)行返工返修或者實行報廢補(bǔ)投，而經(jīng)檢驗后合格的的產(chǎn)品則入庫。

各相關(guān)生產(chǎn)單位在電子產(chǎn)品MES中的主要工作模式為：為了及時掌握并組織解決生產(chǎn)過程中所出現(xiàn)的問題，生產(chǎn)單位及科研生產(chǎn)處利用MES對現(xiàn)場生產(chǎn)活動進(jìn)行查詢和監(jiān)控，對生產(chǎn)計劃做出有效調(diào)整；在MES中科研生產(chǎn)處完成所生產(chǎn)任務(wù)單；在MES中，明確生產(chǎn)數(shù)量，進(jìn)行工藝定額制定，完成工時定額及材料定額，作為車間進(jìn)行生產(chǎn)組織的依據(jù)和數(shù)據(jù)，將工時定額和材料定額信息儲存在MES中；工藝部門根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)單在計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計系統(tǒng)中完成工藝規(guī)程設(shè)計；根據(jù)所生產(chǎn)工藝規(guī)程及生產(chǎn)計劃，電子裝聯(lián)車間和機(jī)械加工車間自動從CAPP系統(tǒng)中導(dǎo)出工藝信息，并在MES中完成車間計劃調(diào)度及生產(chǎn)指令卡生成等過程，并且根據(jù)生產(chǎn)指令卡組織工序進(jìn)行；在條碼技術(shù)的支持下，質(zhì)量檢驗部門在工序檢驗過程中，要將質(zhì)量信息和操作者等相關(guān)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入MES中提供系統(tǒng)管理。

3 在電子產(chǎn)品生產(chǎn)管理中MES的具體應(yīng)用

在MES的應(yīng)用和實施中，通過共享信息，管理效率、信息的利用率及透明度都得到了有效的提高。MES的所有數(shù)據(jù)都以科研生產(chǎn)任務(wù)為主線，都基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺，使各崗位工作人員都能夠通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能和信息查詢功能獲得與自己相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。通過與CAPP系統(tǒng)的集成，減少了信息的重復(fù)錄入量，自動生成了生產(chǎn)指令卡，有效的縮短了車間的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。通過MES系統(tǒng)內(nèi)豐富的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為產(chǎn)品的生產(chǎn)資源優(yōu)化配置、產(chǎn)品質(zhì)量分析和生產(chǎn)計劃的合理安排提供了科學(xué)的依據(jù)。對生產(chǎn)過程中的各環(huán)節(jié)的數(shù)量、進(jìn)度和時間節(jié)點等信息，通過MES系統(tǒng)進(jìn)行了有效的監(jiān)控和限制，規(guī)范了生產(chǎn)管理流程，并且達(dá)到了規(guī)范生產(chǎn)流程的目的?？偠灾?，MES的開發(fā)以及它在小批量電子產(chǎn)品生產(chǎn)管理中的應(yīng)用和實施，對電子產(chǎn)品生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是具有良好的實際效果的。

4 總結(jié)

針對特定的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)形態(tài)以及功能需求，開發(fā)MES應(yīng)采用相應(yīng)的功能模塊設(shè)計，MES系統(tǒng)的功能設(shè)計，是開發(fā)設(shè)計MES系統(tǒng)的關(guān)鍵工作之一。今后，隨著MESBCO的進(jìn)一步實施和優(yōu)化，MES的應(yīng)用將起到提高產(chǎn)品質(zhì)量和規(guī)范生產(chǎn)過程控制的作用，將有效的提高各部門的快速響應(yīng)能力，推動科研生產(chǎn)管理活動高效益、快節(jié)奏的有序運(yùn)行。同時，也可增加生產(chǎn)信息的透明度，通過信息集成、信息共享和信息處理等技術(shù)，減少電子產(chǎn)品的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，大大提高生產(chǎn)管理效率。

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