應用MES系統(tǒng)對工廠進行整體優(yōu)化的研究

賈娟芳

(中國電子科技集團公司第二研究所，山西 太原 030024)

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應用MES系統(tǒng)對工廠進行整體優(yōu)化的研究

賈娟芳

(中國電子科技集團公司第二研究所，山西 太原 030024)

摘要：計算機技術的不斷發(fā)展使得企業(yè)信息化管理的水平得到穩(wěn)步提升。MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))在企業(yè)中的運用能夠有效地提高企業(yè)的核心競爭力，向發(fā)達國家的信息管理技術靠攏。本文將以太陽能電池制造企業(yè)為例，講述MES系統(tǒng)的運用對企業(yè)生產的整體優(yōu)化過程。

關鍵詞：MES系統(tǒng)；計算機技術；太陽能電池；整體優(yōu)化

MES，又稱制造執(zhí)行系統(tǒng)，它是企業(yè)生產制造過程中以計算機為核心的管理系統(tǒng)。它連接了企業(yè)資源計劃系統(tǒng)與設備控制系統(tǒng)，使二者完美配合，實現企業(yè)生產信息流的全集成。MES主要致力于對整個車間的制造過程進行優(yōu)化，而非單一的生產瓶頸。企業(yè)信息管理系統(tǒng)在過去的幾十年中雖然也有巨大的發(fā)展，但是發(fā)展的方向與角度卻不盡如人意，以至于設計的系統(tǒng)工作效率低，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。所以建立一個標準化，并且基于數據庫集成的管理系統(tǒng)迫在眉睫。

1MES系統(tǒng)發(fā)展與研究概述

從20世紀開始，我國生產制造企業(yè)大量崛起，使得大多數制造工廠對生產管理提出了更高的要求。起初車間管理人員有自己的管理經驗，這便是最傳統(tǒng)MES，而后豐富的經驗促成了專業(yè)的MES開發(fā)公司的建立。隨著21世紀的到來，MES正在逐漸脫離按物理層次劃分的傳統(tǒng)模式，朝著全面控制和管理的模式邁進。

現如今， MES系統(tǒng)在制造企業(yè)中的應用越來越廣泛，企業(yè)管理人員發(fā)現MES系統(tǒng)的運用能夠有效提高生產計劃的及時性以及靈活性，并間接地提高生產車間流水線的運行效率。首先MES系統(tǒng)對ERP軟件傳遞的生產信息進行分解、細化，并將指令傳遞給下一系統(tǒng)，接著可以實時監(jiān)測設備的運行狀況，收集設備運行數據，并分析處理，最后將處理得到的數據正確地反饋給計劃系統(tǒng)。MES能夠為使用者提供一個精確的且反應快速的制造環(huán)境，能夠有效幫助企業(yè)降低成本，提高生產效率以及產品質量等，其適用于各行各業(yè)，比如汽車制造、半導體制造、IT制造等大多數制造企業(yè)，是企業(yè)信息管理系統(tǒng)的最佳選擇。

2MES系統(tǒng)典型模型結構

2.1框架模型

隨著計算機的普及以及其技術的迅猛發(fā)展，生產車間的流水線控制中涉及了許多學科交叉的問題。計算機技術、通信技術、自動控制技術以及信號處理技術開始相互結合，互助互補的模式促進了一種集優(yōu)化、管理、控制以及經營于一身的綜合自動化生產模式。許多致力于流程生產的國內外大型企業(yè)，對于信息集成化都特別重視，并投入大量的人力和物力去構架一個合理可靠的信息集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)以面向數據為核心，生產過程中實時進行監(jiān)測、診斷、模擬以及優(yōu)化等。

2.2定位模型

制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，顧名思義，該系統(tǒng)為制造過程服務，那么它必然會同企業(yè)生產過程中的其他管理系統(tǒng)有所聯系?？梢詫ES看作是一個信息集成器，它的作用相當于一個通訊工具，為其他生產管理系統(tǒng)提供各自所需的現場數據，所以MES系統(tǒng)在生產過程中是必不可少的。

2.3功能模型

MES系統(tǒng)之所以如此受歡迎，是因為它集合了各種生產管理軟件的功能和優(yōu)點，它的主要功能有十一個模塊：

1) 資源分配和狀態(tài)管理

2) 生產單元分配

3) 性能分析

4) 質量管理

5) 維護管理

6) 文檔控制

7) 人力資源管理

8) 產品跟蹤和產品清單管理

9) 過程管理

10) 數據采集

11) 工序詳細調度

實際生產過程當中，一個產品可能會涉及以上一個或多個模塊。

3應用MES系統(tǒng)對工廠進行整體優(yōu)化——以太陽能電池制造企業(yè)為例

3.1太陽能電池制造企業(yè)特點

隨著人們環(huán)保意識的加強，人們對新能源的關注度也越來越高。太陽能作為新能源的一種，其無污染的優(yōu)點讓各行各業(yè)的人們普遍地接受了它，并且得到了廣泛的應用。這是一個日新月異的行業(yè)，太陽能電池的需求量大，同時制造行業(yè)的競爭也大，要在眾多企業(yè)中脫穎而出就必須采用先進的流程管理系統(tǒng)。

3.2太陽能電池制造企業(yè)應用MES系統(tǒng)的優(yōu)化

將MES系統(tǒng)應用于太陽能制造企業(yè)中，基本上滿足了太陽能電池板的生產需求，可以對太陽能電池的生產數據進行實時采集，以達到對車間流水線進行實時控制的目的。同時通過對數據的實時采集和分析為管理人員做出決策打下堅實的基礎，并通過這種方法對生產過程進行優(yōu)化以合理分配資源和提高產品生產工藝及質量。

3.3太陽能電池制造企業(yè)應用MES功能

1) 工廠可視化管理：MES系統(tǒng)可以對工廠車間內各個設備的工作狀態(tài)信息進行實時地收集，比如待機以及停機等問題。并將設備的各種運行故障詳細記錄，然后統(tǒng)計起來以備檢修并同時保持機組的穩(wěn)定運行。此外，用戶還可以根據系統(tǒng)反饋的生產線運行數據，來進行資源的合理調配以提高生產效率。

2) 訂單管理：實際生產過程中，為了方便管理人員能夠有效區(qū)分不同廠家的來料品質，并按照不同的生產批次、供應商信息以及客戶信息來制定不同的生產計劃，將訂單分類管理，逐一統(tǒng)計，進一步實現來料控制。不同的工藝往往決定了不同的工作計劃，例如硅片在生產線上錯失了某一生產步驟，MES系統(tǒng)就會自動觸發(fā)報警系統(tǒng)以提醒工作人員將錯誤步驟進行更正糾錯，以免帶來更大的損失。MES系統(tǒng)對訂單的管理模式，為供應商同采購部門之間的溝通架起了橋梁。

3) 原料追蹤：在生產原料進入流水線之前，其總體資料便已經被輸入MES系統(tǒng)之中。通過追蹤硅片信息及其載體的信息便可輕易地實現工藝流水線上硅片追蹤，方便立即查詢任何一硅片的操作人員、原料供應商、所經工序以及生產時間等信息。比如管理人員對電池片的質量持懷疑態(tài)度，那么便可以追蹤該電池片的工藝流程，看其是否在某一過程中出現差錯，并及時改進。

4) 從收集的數據生成分析報告，實現SPC控制：

①生成基本信息。查詢輪班信息、工藝時間以及生產訂單等參數，來確定電池片各工藝步驟的基本參數信息，并利用結果數據畫出曲線圖或直方圖，以清晰直觀地對其進行檢查。

②進行標準統(tǒng)計。通過利用不同的篩選器來對不同的數據進行篩選，來統(tǒng)計目標參數，最后計算這些目標參數的方差等離散型參數，以分析不同參數對電池片質量的影響大小。

③分析質量分布區(qū)間。定義質量分布區(qū)間可以根據不同的工藝參數而定，如此可掌握原料以及電池片的質量分布情況，為日后原料采集提供必要的依據。銷售部門可以根據質量的分布情況來制定合理的銷售計劃，相關工作人員亦可根據質量情況來對某些工藝流程進行重點控制。

④生成分析報告。目前，MES系統(tǒng)可以生成的報告有兩種：生產報告以及工藝控制報告，兩種報告都可以為用戶了解電池片生產情況提供相關信息。前者主要用來了解某段時間電池片的生產效率及生產質量情況；后者用于分析不同參數對電池片質量的影響，通過觀察曲線圖來改變工藝參數，以達到質量更優(yōu)的原則。

3.4效果與評價

企業(yè)在強勁的對手面前，首要選擇是實施自動化的制造戰(zhàn)略并實現車間流水線的敏捷化，而實現這些目標的基本技術手段便是MES系統(tǒng)的運用。MES系統(tǒng)是聯接計劃系統(tǒng)與制造控制系統(tǒng)的紐帶，其強調生產過程的整體優(yōu)化，而非單一工藝流程的控制過程，為企業(yè)敏捷化和精益化制造提供了堅實的基礎。MES系統(tǒng)的本質是控制與協(xié)調，所以現代制造企業(yè)中除了有很好的計劃系統(tǒng)之外，還能做到具有優(yōu)秀的執(zhí)行系統(tǒng)。正因為如此，MES系統(tǒng)的應用為企業(yè)帶來了不可估量的經濟效益，以至于其被各行各業(yè)普遍接受，并迅速發(fā)展壯大。

3.5亟待解決的問題

1) MES系統(tǒng)必須彌補傳統(tǒng)ERP系統(tǒng)的不足，將需求者的信息打包加入生產訂單之中，并以此生成具體的作業(yè)方案。

2) 實現MES與ERP的集成應用，系統(tǒng)設計方式必須為面向對象。

3) 提高MES系統(tǒng)的工作效率，盡量減少工作中的數據繁雜度，定期對歷史數據進行清理分析。

4) MES系統(tǒng)與計劃系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)之間的接口要定期進行優(yōu)化，以跟上生產的腳步。

4結束語

MES系統(tǒng)的運用，在信息化管理方面極大地方便了管理人員的操作，同時在工藝流程中，有力地減少了原材料的消耗，使生產效率有了大幅度的提高。在我國，MES系統(tǒng)的開發(fā)和應用還不成熟，所以不斷研發(fā)和改進相應的MES系統(tǒng)是一個亟待解決的問題。MES系統(tǒng)的發(fā)展不僅代表著企業(yè)信息化管理水平的提高，還代表著我國企業(yè)的核心競爭力。

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The Application of MES System for the Overall Optimization of the Plant

Jia Juanfang

(The2ndResearchInstituteofCETC,TaiyuanShanxi030024,China)

Abstract:The development of computer technology makes the steady improvement of the enterprise informationization management level. MES (Manufacturing Execution System) used in the enterprise can effectively improve the core competitiveness of enterprises, and close to the information management technology in developed countries. This article takes the solar cell manufacturing enterprise as an example, describes the overall optimization process of the enterprise production with the application of MES system.

Key words:MES system; computer technology; solar cell; global optimization

收稿日期：2016-04-19

作者簡介：賈娟芳(1980- )，女，山西太原人，工程師，主要從事太陽能自動化設備及其工藝研究。

文章編號：1674- 4578(2016)03- 0087- 03

中圖分類號：F426.3；TP391

文獻標識碼：A