简述数字化车间MES系统构建

导读：在制造企业数字化转型战略的推动下，生产过程执行系统（MES）是实现敏捷制造的基本技术工具。本文根据数字车间的概念，讨论了MES的组成和实施方式，以及以执行系统为中心的数字车间系统的建设。

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前言

制造企业生产车间的数字化建设，主要以MES的生产订单、生产作业、质量管理、物料库存管理为主，开展企业精益化生产解决方案。

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MES建设目标

MES能够帮助制造企业的车间生产管理实现信息化，加强生产车间产品生产的管理与控制，降低产品的成本，提高生产效率。

①通过“计划”与“执行”密切结合。管理人员可以在最短时间掌握生产现场变化，做出准确的判断并快速提供应对措施，保证生产计划得到合理快速修正，达到现场操作无纸化，车间信息收集的实时化以及生产过程全过程管理［1］。

②实现生产过程的有效控制。通过现场终端机进行实时信息收集管理、生产报工、质量检测和预警功能，以及电子看板的物料需求、问题反馈。通过可视化管理实现对人、料、设备等的动态监控，实现生产过程的有效控制。

③在实现生产过程信息的可视化、实时化基础上，结合物料管理、设备管理、质量管理，通过二次开发报表与看板，实现生产过程分析，掌握加工生产周期，不断持续改进。

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解决方案

我们实地调研后，提出实施方案，并结合车间提出的需求，从生产计划、生产作业、质量控制以及物料管控方面实现整合生产资源，以生产工艺路线为轴线进行全面的传动机加生产流程跟踪与质量管理。

数据采集覆盖了生产调度、零部件生产、库存管理整个流程，然后将数据汇总为报表和看板分析以提供数据支持［2］。不仅在各工段生产过程中进行产品的生产跟踪，还在原材料、标准件、成本加工件入库后进行库位跟踪，加强产品的可追溯性，提高产品的质量控制管理水平。

主要业务流程为基础数据、生产管理、现场生产、质量跟踪、质量反馈环与进度反馈环等。基础数据制定产品数据、工厂物理数据、工艺数据、设备、原因代码等；质量跟踪同现场生产的情况信息实时传递给生产管理；

生产管理依据采集的信息对生产进行管理与控制。质量反馈环由质量跟踪、信息采集、生产管理、工艺路线组成；进度反馈环由过程跟踪、信息采集、生产管理、工艺路线组成。为实现生产信息集成与过程、质量同步管理奠定基础［3］。

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方案结构

结构由两部分组成，即车间管理层与现场生产层。两层通过信息网络为媒介进行通讯，以企业服务器为数据、信息存储与读取中心。车间管理层。负责工艺制定、生产过程管理、生产计划制定等。

通过信息网络与企业数据库连接，负责生产制造数据与信息的接收和处理，并读取现场生产层反馈的生产数据、信息，进行生产过程管理、质量监控、工时核算、成本核算等。现场生产层。执行生产工艺路线，并进行零件产品质量检测与验收，再报工。生产流程数据和工序质量检测结果都记录在过程质量跟踪卡，通过网络传递到车间管理层。

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MES主要功能

（1）计划管理。车间生产计划来自于公司下达的年度生产计划，车间再分解到每个工段的月度计划，计划员根据车间月生产计划制定班组周生产计划并下发。根据车间周生产计划，工区长制定关键节点的日生产计划，按照人员或者班组进行生产派工与生产准备，非关键节点则根据需求与生产节拍进行生产。

（2）生产管理。生产任务主要是根据车间下达的计划进行任务分配管理，包括派工与报工管理。派工管理涉及生产工段。工段是一个车间内按生产过程或者产品划分的基层生产组织。生产过程采用触摸屏实现派工、报工以及数据收集。

通过不同的RFID身份卡登录系统，从而避免权限错乱，数据统计错误问题。工段长接收到生产计划，根据车间的生产情况派工到具体的人员或者班组、设备。操作员用自己的RFID身份卡登录系统，通过扫描条形码识别工件或者查询自己的生产任务，填入生产作业完成数和报废数等。

（3）质量控制。质量管理，通常采用三检制度：自检、互检与专检，关键工序则采用100%检验。自检与互检过程中出现质量问题，则通过MES将问题描述并上报，综合看板上会展示上报问题，并发送通知给工段长进行问题处理。不合格则需要开具不合格品通知单进行处理。

（4）物料库存管理。车间物料库存是生产的保障，关键物料都需要设定有一定量的安全库存，以保障临时突发情况。库存操作流程主要包含三种：入库流程、出库流程以及库存品管理，主要涉及功能点为：入库、盘点、库存调整、出库、退库、票据打印、库存统计等。

物料员入库时接收实物与合格单，核实后才可登记MES；物料出库时，必须接收配料请求与配料单，物料员可按照先进先出原则或者特定选取在MES进行出库，同时打印出库单，以保留数据追溯。库存品管理也可支持退库、库损报废、统计等操作。

为方便操作与管理，车间采用了标签标记物料，将实物条码在触摸屏MES中扫码即可完成对应操作。

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应用效果

解决了生产过程的管理与追踪，提高了生产数据与信息获取的即时性与准确性。

（1）生产作业管理：从生产任务派工到最终零件入库各阶段的生产过程控制，各环节的关键信息可实时查询，提供了一个生产过程管理的实时信息系统。

（2）计划调度管理：精确化的计划与调度信息化管理平台的实现，帮助企业减低成本，按期交货。

（3）质量管理：质量数据实时、准确、完整记录，在产品制造生命周期过程中生产信息与质量数据高度透明并共享。

（4）物料库房管理：建立起可追溯、可实时查询、准确的物料管理平台，为生产计划的执行提供准确信息，避免物料积压或者缺料现象。

（5）报表与看板系统：形成丰富的数据报表与统计分析报表，为决策者快速做出调整提供数据支持。

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结束语

MES技术的应用，促进了离散制造业信息化建设水平的提升，降低企业生产成本，提高生产效率，满足节能降耗目标，促进绿色制造的发展，同时促进企业精益生产，提高制造企业的信息化与竞争力。

作者| 北京北方车辆集团有限公司 李大勇

来源 | 《科学与信息化》2021年4月中

编辑：jq