基于精益理念的MES系統(tǒng)原材料質量管控應用研究

宗廣明 ZONG Guang-ming

（上海鐵路通信有限公司，上海 200436）

0 引言

隨著中國制造2025戰(zhàn)略規(guī)劃以及德國工業(yè)4.0理念的提出，結合創(chuàng)新驅動、綠色發(fā)展、質量為先、結構優(yōu)化的基本方針，促進制造業(yè)發(fā)展，加速信息技術和制造業(yè)深度融合，制造業(yè)向著自動化、信息化、智能化方向發(fā)展。精益的科學管理理念，關注過程、注重細節(jié)，科學地將具體的、明確的原材料檢驗標準量化，將精益化管理落實到位。通過合理運用MES系統(tǒng)完善產品數(shù)據(jù)收集的精確性，利用MES系統(tǒng)信息化、智能化進行質量數(shù)據(jù)分析和處理，進一步提升產品質量管控。

1 精益管理理念概述

1.1 精益生產概述

精益生產（Lean Production，簡稱LP），源自于日本豐田汽車公司的JIT（Just In Time）生產方式，這是美國麻省理工學院中的專家以及研究者，根據(jù)汽車工業(yè)大批量的生產方式和精益生產方式作典型，經(jīng)過理論化而總結出來的一種生產管理技術。通過精益生產可以大幅度地減少作業(yè)的閑置時間、作業(yè)切換的時間以及不合格產品的產生。精益生產方式是一種最大限度減少企業(yè)生產過程中所占用的資源以及降低企業(yè)管理，減少企業(yè)運營投入為目的的生產方式，也是一種管理理念，它追求精益求精，為實現(xiàn)目標而不斷地努力。精益生產方式的目標是消除一切不必要的浪費，追求精益求精和不斷改善，去除各環(huán)節(jié)一切無用的東西，做到業(yè)務增值。精益生產是一種全新的以最優(yōu)質的品質、最低的成本和最高效的效率的生產管理模式。

1.2 精益管理理念

精益管理源自于精益生產，通過以較小的投入，獲得高質量和數(shù)量產品的管理方式。精益管理核心內涵是“精”和“益”，精益管理使企業(yè)開展各項活動過程中通過運用精益思維，以最小的資源投入，包括人員、設備、費用、材料、時間、方法，創(chuàng)造出盡可能多的價值，達到降低庫存、縮短生產周期、提高質量穩(wěn)定性、提升工作效率的目的，精益思維在創(chuàng)造價值目標的同時，不斷地消除浪費，最終增強企業(yè)的競爭力。

1.3 精益生產與傳統(tǒng)批量式生產方式差異

精益生產的理論以及工作方法，一般跟隨環(huán)境的變化進行不斷地發(fā)展和持續(xù)的完善，最終形成一套按照企業(yè)管理以及管理方法高度融合的、完善的管理體系，演變成為一種全新的管理思想。傳統(tǒng)批量生產方式是一種以企業(yè)產品特點而組織生產的一種生產方式，主要特點是以流水線方式進行生產，生產分工明確。精益生產與傳統(tǒng)批量生產方式管理在范圍、庫存品理念、業(yè)務控制、質量觀念、人員態(tài)度等方面有著不同的管理理念。

①優(yōu)化范圍方面：傳統(tǒng)的批量生產方式來源于美國，主要是基于美國各企業(yè)之間的企業(yè)關系，以市場導向和優(yōu)化資源配置為目標而開展的企業(yè)內部自身優(yōu)化管理。精益生產方式以產品生產工序為主導，強調供應鏈的協(xié)同，降低企業(yè)內部協(xié)作成本的同時，有效保障穩(wěn)定的需求與供應不受影響，最終把整個供應鏈的生產系統(tǒng)作為整體的優(yōu)化目標。

②庫存品管理理念方面：傳統(tǒng)批量生產方式庫存管理強調庫存是必要的，必不可少的；精益生產方式的庫存管理更多的是強調“庫存是萬惡之源”，追求的是零庫存管理。

③業(yè)務控制方面：傳統(tǒng)批量生產方式主要關注個人工作業(yè)務，強調個人創(chuàng)造價值。精益生產更多關注專業(yè)分工之間的相互協(xié)作，精簡業(yè)務流程，消除業(yè)務中的“浪費”。

④質量觀念方面：傳統(tǒng)大批量生產方式認為出現(xiàn)一定數(shù)量的不良品是生產過程中的必然結果。精益生產更多的是讓生產人員保障自身，從而使自身制造出來的產品是符合要求的，產品的質量是絕對可靠的，強調的是導致概率性的質量問題發(fā)生的原因并非偶然，通過消除產生質量問題的生產因素“消除一切不良品帶來的浪費”，最終目的是達到產品零不良。

⑤人員態(tài)度方面：傳統(tǒng)的批量式生產方式的管理更多的是強調勞動者之間的層次關系，嚴格要求員工按照上級下達的任務開展并順利完成工作。精益生產管理更多的是關注個人對生產過程的干預，盡可能發(fā)揮人的主觀能動性，強調各工序協(xié)調，把員工視為企業(yè)關鍵的部分，充分發(fā)揮基層人員的主觀能動性。

精益生產方式追求靈活性、合理性以及高效性，精益生產方式關注的中心是消除浪費。通過消除浪費最大化地發(fā)揮資源的效率。

1.4 精益生產的目標

精益生產追求的終極目標結果是“零浪費”。精益生產把達成7個“零”作為終極目標，具體終極目標體現(xiàn)在PICQMDS七個方面：

①“零”轉產工時浪費（Products）：多種產品在流水線排產時，將加工工序的產品種類切換與在裝配線轉產的時間降為“零”或者接近為“零”。

②“零”庫存（Inventory）：消減庫存或者保持“零”庫存。

③“零”浪費（Cost）：要求進行全面的成本控制，消除多余的制造、搬運、等待以及其他浪費，最終實現(xiàn)“零”浪費。

④“零”不良（Quality）：生產出高品質的產品，不良品不應該在檢過程中發(fā)現(xiàn)，而應該在不良品產生的源頭就消滅它，最終追求“零”不良。

⑤“零”故障（Maintenance）：主要是提高設備的運轉效率，消除因為機械設備的故障原因而發(fā)生停機，從而實現(xiàn)“零”故障。

⑥“零”停滯（Delivery）：要求快速地進行反應，縮短產品的交付交期。最大限度地壓縮前置時間，消除中間停滯時間，實現(xiàn)“零”停滯。

⑦“零”災害（Safety）：生產安全第一，避免生產安全事故發(fā)生。

2 MES系統(tǒng)概述

制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，簡稱MES），由美國AMR（Advanced Manufacturing Research，Inc．）公司在90年代初提出，旨在為企業(yè)生產制造管理提供服務，提高企業(yè)生產制造執(zhí)行能力和水平。MES系統(tǒng)是“位于上層的計劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”，MES系統(tǒng)為企業(yè)一線的操作人員、現(xiàn)場管理人員以及遠程的管理人員提供生產計劃的執(zhí)行、進度以及所有資源（人、設備、物料、生產要求等）的所在狀態(tài)，實時采集生產數(shù)據(jù)，進一步解決企業(yè)生產過程中的黑匣子問題，實現(xiàn)生產過程的可視化、可控化。

MES系統(tǒng)是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產信息化管理系統(tǒng)，包括不局限于制造數(shù)據(jù)管理、計劃生產管理、庫存管理、生產計劃調度管理、產品質量管理、設備管理、工裝工具管理、項目看板管理、生產過程控制、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等管理模塊功能。MES系統(tǒng)通過接收SAP系統(tǒng)生產計劃信息后，把計劃層信息細化、再分解，經(jīng)過分析、計算以及數(shù)據(jù)處理，適時、動態(tài)、與時俱進地將控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)整合在一起。另外MES系統(tǒng)將更多的對“人、機、料、法、環(huán)”方面的信息進行閉環(huán)處理，在信息采集、信息傳輸、信息分析、信息控制方面實現(xiàn)信息一體化，為企業(yè)打造一個扎實、可靠、全面、可控的制造協(xié)同管理平臺。

MES系統(tǒng)是系統(tǒng)管理軟件以及配套其他多種硬件使用的綜合智能化系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)控從原材料入廠到產品生產入庫的全部生產過程，包括記錄產品生產過程中使用的物料、設備、人員、產品質量的數(shù)據(jù)以及結果。MES系統(tǒng)對實時數(shù)據(jù)進行收集、統(tǒng)計和分析，通過對數(shù)據(jù)綜合的分析，有效地對生產運行情況進行評價。MES系統(tǒng)通過建立質量反饋機制提升生產制造過程中的管理。產品使用過程中出現(xiàn)質量問題時，MES系統(tǒng)按照產品生產記錄信息，追溯該批次產品所有的生產過程記錄，包括原材料信息、操作人員、操作設備、生產日期等，為后續(xù)產品質量管控提供支持。MES系統(tǒng)通過建立高效、便捷的質量反饋、處理機制，實現(xiàn)產品質量管理，提升企業(yè)生產制造能力。

3 基于精益理念的MES系統(tǒng)原材料質量管控

隨著MES系統(tǒng)功能的不斷完善，企業(yè)信息化建設的逐步完善，MES系統(tǒng)承擔著承上啟下的關鍵作用，MES系統(tǒng)已成為智能制造的核心信息化系統(tǒng)。MES系統(tǒng)和精益管理更加深入的融合，為企業(yè)實施工業(yè)4.0，邁向智能化生產、實現(xiàn)信息化管理，將精益化管理落實到位。基于MES系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的收集、分析和處理，為原材料質量檢驗提供有效、規(guī)范的管理支持。

原材料檢驗檢測按照MES系統(tǒng)質量模塊功能開展檢驗檢測工作，以PDCA原則作為工作指引。PDCA循環(huán)工作方法是質量管理的基本方法，現(xiàn)在也廣泛運用于企業(yè)管理中。PDCA循環(huán)最初由美國專家休哈特博士提出，后來經(jīng)過戴明改進并且進一步完善，在質量管理領域得到普及。PDCA循環(huán)將現(xiàn)代質量管理劃分成四個階段：計劃（Plan）、執(zhí)行（Do）、檢查（Check）、處理（Act）。在質量管理工作中，要求各項工作按照規(guī)劃活動計劃、實施活動計劃、檢查實施效果，總結成功經(jīng)驗并規(guī)范化，重視失敗的經(jīng)驗及教訓，在下一個PDCA循環(huán)中解決問題的模式開展。

3.1 原材料檢驗檢測標準化

原材料檢驗檢測是一項多資源相互配合、協(xié)調開展的活動，開展原材料檢驗檢測工作前，需要對檢驗人員、檢驗設備、檢驗參數(shù)、檢驗流程等資源進行整合，制定出一套精益化的檢驗檢測工作流程，提升檢驗檢測工作效率，減少不必要的資源浪費。依托MES系統(tǒng)質量檢驗模塊，原材料檢驗檢測前，對原材料檢驗檢測工作做好提前策劃，做到原材料檢驗檢測數(shù)據(jù)標準化。原材料檢驗檢測數(shù)據(jù)包括原材料編碼、原材料名稱、原材料檢驗檢測項目、原材料所需檢驗工具等。通過編制標準化的原材料檢驗檢測作業(yè)指導書，用于指導后續(xù)的原材料檢驗檢測工作，減少原材料檢驗檢測過程中由于檢驗資源的查找時間，找到適用的檢驗節(jié)拍，提升檢驗工作效率。

原材料檢驗檢測數(shù)據(jù)的標準化工作，不僅為后續(xù)的原材料檢驗檢測技術延伸提供了技術支撐，同時也為后續(xù)原材料檢驗檢測業(yè)務優(yōu)化和原材料檢驗檢測流程完善提供支持。

3.2 檢驗檢測執(zhí)行智能化

MES系統(tǒng)有效保障檢驗檢測文件的查詢，檢驗檢測文件的無紙化、信息化，以及檢驗檢測執(zhí)行的可視化，有效提升原材料檢驗檢測效率，保障原材料檢驗檢測工作的開展。可視化檢驗能夠讓檢驗人員提前知道原材料檢驗檢測項目，怎么樣開展檢驗檢測工作以及需要配套的檢驗檢測工具，使檢驗檢測工作更加高效。執(zhí)行檢驗檢測時，檢驗項目中的定量指標，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常或者填寫錯誤，MES系統(tǒng)初步分析，進行判定后發(fā)出確認指令，提醒檢驗人員對檢驗數(shù)據(jù)進行復核，再確認。通過MES系統(tǒng)能夠讓檢驗人員執(zhí)行原材料檢驗檢測工作，同時對檢驗人員錄入的數(shù)據(jù)的正確性進行判定，有效節(jié)約資源，減少不必要的浪費。

依托于MES系統(tǒng)物料檢驗檢測信息化平臺，物料檢驗檢測直接通過MES系統(tǒng)開展檢驗檢測，實現(xiàn)物料檢驗項目、檢驗內容、檢驗數(shù)值、檢驗檢測工具、檢驗結果判定的可視化，不僅有利于檢驗人員減少物料檢驗檢測時間的準備，提高檢驗人員的物料檢驗檢測效率，同時通過MES系統(tǒng)設置的功能直接對檢驗檢測結論進行對比，發(fā)現(xiàn)檢驗檢測數(shù)據(jù)的填寫差異，有效提升檢驗檢測的正確性。

3.3 檢驗檢測數(shù)據(jù)收集信息化

由傳統(tǒng)的紙質檢驗記錄表單的信息手工錄入，到MES系統(tǒng)質量數(shù)據(jù)自動收集，實現(xiàn)了檢驗記錄的無紙化，有效提升質量數(shù)據(jù)的管理?；贛ES系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)收集功能，有效地節(jié)省檢驗人員的確認時間，大大降低人力資源的投入；檢驗檢測記錄的無紙化，大大提升檢驗檢測數(shù)據(jù)的收集能力。

基于MES系統(tǒng)的物料原材料檢驗檢測功能，將物料檢驗檢測數(shù)據(jù)存儲于MES系統(tǒng)，從而實現(xiàn)物料檢驗檢測數(shù)據(jù)的可視化。物料檢驗檢測數(shù)據(jù)的無紙化和信息化，大大提高原材料檢驗檢測數(shù)據(jù)的收集效率，為后續(xù)的原材料檢驗檢測數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理提供技術支撐。

3.4 檢驗檢測數(shù)據(jù)管控智能化

通過對MES系統(tǒng)的質量數(shù)據(jù)的分析和處理，可以運用于不同維度的質量數(shù)據(jù)統(tǒng)計、供應商質量管理、質量問題統(tǒng)計和供應商質量協(xié)同管理。

不同維度的質量數(shù)據(jù)統(tǒng)計包括原材料進貨檢驗合格率、供應商質量數(shù)據(jù)、供應商質量不合格率等。通過對原材料質量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，有助于企業(yè)掌握供應商質量，有效地降低質量風險，加強質量管控，有效提升對供應商的管理?；谶^程檢驗的質量數(shù)據(jù)統(tǒng)計，有助于企業(yè)按照PDCA循環(huán)，總結原材料檢驗檢查過程中的經(jīng)驗教訓，不斷地對檢驗檢測流程和檢驗檢測方式方法進行完善，提升檢驗檢測效率，減少不必要的資源浪費?；诋惓Ｙ|量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，有助于企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)質量管控風險點，并及時制定合理的解決方案，有效地降低風險影響和嚴重度；有助于提升供應商和企業(yè)信息溝通不順暢問題的響應能力；有助于提升企業(yè)質量數(shù)據(jù)管理能力。

原材料檢驗檢測流程的標準化，以及檢驗檢測數(shù)據(jù)的信息化，檢驗檢測業(yè)務按照“人、機、料、法、環(huán)、測”原則執(zhí)行，為實現(xiàn)檢驗檢測管控一體化提供了業(yè)務上的支撐，實現(xiàn)了管理上的高效管控。檢驗檢測基礎數(shù)據(jù)的標準化實施，為后續(xù)原材料檢驗檢測業(yè)務的開展提供了有利的保障，減少檢驗檢測基礎數(shù)據(jù)的技術準備時間。依托MES系統(tǒng)開展原材料檢驗檢測工作，實現(xiàn)檢驗檢測工作的可視化操作以及檢驗檢測數(shù)據(jù)的可視化管理。檢驗檢測人員通過MES系統(tǒng)設置的檢驗檢測參數(shù)，直接在MES系統(tǒng)中開展物料的檢驗檢測工作，并將檢驗檢測結果數(shù)據(jù)記錄在MES系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)檢驗檢測數(shù)據(jù)從紙質化管理到無紙化管理的跨越式發(fā)展，為后續(xù)原材料檢驗檢測數(shù)據(jù)的收集、分析和處理提供數(shù)據(jù)支撐。根據(jù)MES系統(tǒng)檢驗檢測基礎數(shù)據(jù)的記錄，MES系統(tǒng)把原材料檢驗檢測相關的檢驗信息進行高效的收集，收集數(shù)據(jù)包括不局限于：檢驗檢測物料信息、檢驗檢測人員信息、檢驗檢測所用到的設備、檢驗檢測方法、檢驗檢測所處環(huán)境、檢驗檢測測試結果。

檢驗檢測數(shù)據(jù)一體化管控，為實現(xiàn)檢驗檢測數(shù)據(jù)通過不同維度的質量數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計提供數(shù)據(jù)支撐。供應商的質量管控、供應商質量不良品管理、供應商質量再評價以及供應商的質量協(xié)同管理，離不開檢驗檢測數(shù)據(jù)的分析和處理。

檢驗檢測數(shù)據(jù)標準化實施，為實現(xiàn)檢驗檢測數(shù)據(jù)整合，檢驗檢測數(shù)據(jù)分析和處理，以及檢驗檢測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)深層次的挖掘提供有效支撐。檢驗檢測數(shù)據(jù)標準化、檢驗檢測數(shù)據(jù)整合、檢驗檢測數(shù)據(jù)分析、檢驗檢測數(shù)據(jù)挖掘按照PDCA原則開展，有效地保障了檢驗檢測工作的高效性和繼續(xù)完善的持續(xù)性，智能制造數(shù)據(jù)信息的處理和數(shù)據(jù)信息的服務重要性不言而喻。

4 結語

伴隨著中國制造2025戰(zhàn)略規(guī)劃的提出，未來制造企業(yè)信息化、智能化、自動化進一步發(fā)展，信息技術為企業(yè)提供支持和保障，更加高效提升企業(yè)管理水平。MES系統(tǒng)作為制造企業(yè)的主要管理系統(tǒng)，MES系統(tǒng)對質量數(shù)據(jù)的實時收集、分析和處理一體化管理，有助于提高企業(yè)質量數(shù)據(jù)管理能力、數(shù)據(jù)存儲和分析能力。質量數(shù)據(jù)的一體化管理有助于企業(yè)開展質量問題統(tǒng)計、質量問題分析和質量數(shù)據(jù)展示，提高企業(yè)質量管控；質量數(shù)據(jù)的一體化管理有助于企業(yè)不斷地對檢驗業(yè)務流程進行完善和優(yōu)化，減少不必要的資源浪費，消除一切不必要的浪費；質量數(shù)據(jù)的一體化管理有助于企業(yè)通過對異常質量數(shù)據(jù)的分析，及時發(fā)現(xiàn)質量風險，有效地降低風險影響，不斷提高企業(yè)對供應商質量管控能力。