李曉勇+傅高峰+王龍+張志彬

（株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲 412007）

[摘 要] 隨著工業(yè)4.0和兩化融合的不斷推進(jìn)，MES系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)智能工廠的重要組成部分在車間生產(chǎn)管理中扮演著越來越重要的角色。本文通過研究不同業(yè)務(wù)形態(tài)企業(yè)的多工廠MES需求，結(jié)合已經(jīng)使用的系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，提升系統(tǒng)通用性和配置性，改善系統(tǒng)的實(shí)施效率和運(yùn)行維護(hù)成本。

[關(guān)鍵詞] MES；標(biāo)準(zhǔn)化；配置化

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 05. 033

[中圖分類號(hào)] F270.7；TH186 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2017）05- 0060- 04

0 引 言

信息技術(shù)隨著企業(yè)信息化建設(shè)的不斷深入，MES系統(tǒng)作為企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)承接ERP層級(jí)的計(jì)劃管理體系與車間執(zhí)行層實(shí)現(xiàn)企業(yè)的連續(xù)信息流。在MES實(shí)施過程中，某企業(yè)涉及的業(yè)務(wù)板塊較多，同時(shí)車間生產(chǎn)流程復(fù)雜多變，導(dǎo)致了系統(tǒng)開發(fā)工作量巨大，系統(tǒng)服務(wù)部署不規(guī)范，用戶差異性巨大等問題。因此，解決MES系統(tǒng)規(guī)?；瘧?yīng)用與企業(yè)個(gè)性化需求的矛盾，是企業(yè)快速發(fā)展適應(yīng)內(nèi)外部變化的必經(jīng)之路。

1 目的和意義

在當(dāng)前買方市場的環(huán)境中，隨著先進(jìn)技術(shù)和管理思想的引入，企業(yè)為了提高顧客的滿意度以及增強(qiáng)核心競爭力，會(huì)經(jīng)常性地進(jìn)行業(yè)務(wù)流程變革或業(yè)務(wù)流程重組。在這種大環(huán)境的背景下，對(duì)于 MES 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化及可配置化的研究有著重要的意義。

企業(yè)目前的MES系統(tǒng)應(yīng)用中存在以下問題。

1.1 通用性較差

系統(tǒng)針對(duì)部分工廠特定的產(chǎn)品類型定制需求，不能直接用戶其他工廠不同類型產(chǎn)品的推廣，也很難適應(yīng)企業(yè)對(duì)于業(yè)務(wù)流程的重組與再造。

1.2 可配置性差

缺乏基于工廠數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)集成技術(shù)，系統(tǒng)的可重構(gòu)、可擴(kuò)張性較差，進(jìn)而制約了 MES 系統(tǒng)的推廣實(shí)施。

1.3 集成性較差

由于缺乏統(tǒng)一的工廠數(shù)據(jù)模型，MES 各功能模塊之間以及與其他系統(tǒng)如ERP之間的集成就變得很復(fù)雜。

本文以實(shí)際的企業(yè)信息系統(tǒng)為背景，嘗試對(duì)生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行梳理整合，改進(jìn)已實(shí)施的MES系統(tǒng)建立統(tǒng)一工廠數(shù)據(jù)模型，可進(jìn)行一定的功能配置，進(jìn)而提高系統(tǒng)滿足企業(yè)個(gè)性化需求和支持業(yè)務(wù)流程重組（BPR）的能力。

2 業(yè)務(wù)解析

業(yè)務(wù)解析是通過對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)過程中涉及MES系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行梳理，嘗試對(duì)其多樣化進(jìn)行整合盡可能向標(biāo)準(zhǔn)化靠攏。

目前涉及MES的生產(chǎn)業(yè)務(wù)板塊總體分為計(jì)劃管理、生產(chǎn)執(zhí)行、物料管理、質(zhì)量管理四大模塊，下文就模塊中的部分流程優(yōu)化的內(nèi)容簡析

2.1 計(jì)劃管理

2.1.1 訂單獲取

該公司生產(chǎn)訂單均在ERP中進(jìn)行下達(dá)，但其物料在信息系統(tǒng)并未以物理生產(chǎn)位置及業(yè)務(wù)形態(tài)的不同進(jìn)行區(qū)分，這就導(dǎo)致在MES系統(tǒng)中需要做開發(fā)對(duì)物料進(jìn)行識(shí)別。故針對(duì)多工廠的不同物料首先要求其在ERP系統(tǒng)中有相對(duì)準(zhǔn)確的分類，將不同業(yè)務(wù)賦予不同的字段做標(biāo)識(shí)以獲得相對(duì)準(zhǔn)確的工廠數(shù)據(jù)及計(jì)劃來源。

2.1.2 訂單發(fā)布

該公司由于產(chǎn)品的多樣性，既存在單件流產(chǎn)品、也存在批量生產(chǎn)業(yè)務(wù)形態(tài)，導(dǎo)致最初從ERP系統(tǒng)同步的訂單在不同工廠下流轉(zhuǎn)形式多樣，程序邏輯復(fù)雜，因此在梳理過程中引入訂單容量概念，將其作為產(chǎn)品流轉(zhuǎn)批量的唯一數(shù)據(jù)源。

2.1.3 產(chǎn)品序列

由于產(chǎn)品的多樣性和關(guān)鍵工序差異化較大，原系統(tǒng)固定關(guān)鍵工序的做法推廣型太差，需求整理識(shí)別出各工廠的關(guān)鍵工序，在MES中實(shí)現(xiàn)配置化，以關(guān)鍵工序進(jìn)行推演其余工序的生產(chǎn)。同時(shí)，啟用序列號(hào)管理的物料其序列號(hào)規(guī)則多由客戶指定導(dǎo)致其千差萬別，需針對(duì)每類產(chǎn)品明確規(guī)則作為系統(tǒng)配置化項(xiàng)目。

2.2 生產(chǎn)執(zhí)行

2.2.1 工藝整理

目前生產(chǎn)執(zhí)行的報(bào)工用到的工藝路線同步于ERP系統(tǒng)，而ERP系統(tǒng)中的工藝路線更多的作用是歸集成本，且ERP集中報(bào)工的方式?jīng)Q定其很少考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的流轉(zhuǎn)。需要重新梳理工序進(jìn)行拆分合并，梳理工序標(biāo)準(zhǔn)文本碼進(jìn)行唯一性識(shí)別管理，同時(shí)規(guī)范ERP和MES同步的接口均需以同步的生產(chǎn)訂單工藝路線作為MES報(bào)工執(zhí)行的數(shù)據(jù)來源。

2.2.2 報(bào)工確認(rèn)

各工廠對(duì)于生產(chǎn)車間確認(rèn)報(bào)工的要求存在差異，在MES系統(tǒng)需要錄入的內(nèi)容不盡相同，經(jīng)過梳理后明確自制工序操作者只做開工、報(bào)工、關(guān)鍵件綁定的操作，外協(xié)加工工序只需進(jìn)行開工完工集成采購訂單創(chuàng)建和收貨，簡化操作提高體驗(yàn)度。同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場操作需求劃分固定工位和移動(dòng)工位，對(duì)固定工位配備工控設(shè)備，移動(dòng)工位采用手持終端操作。

2.2.3 數(shù)據(jù)采集

設(shè)備的數(shù)據(jù)采集功能統(tǒng)一定義為工序?qū)υO(shè)備有工藝參數(shù)要求的，通過直接或設(shè)備改造后采集相應(yīng)的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的服務(wù)器用于追溯和異常預(yù)警。

2.3 物料配送

2.3.1 整體邏輯

整理、統(tǒng)一物料配送的分解邏輯，以工藝路線工序上的組件分配物料為標(biāo)準(zhǔn)，將所有需求物料分解到一張需求單或按工序分解需求物料到多張需求單；車間如需集成配送過賬則發(fā)布相應(yīng)的需求單后進(jìn)行配送調(diào)用SAP接口過賬。

2.3.2 特定業(yè)務(wù)

對(duì)于需要大屏幕展示物料配送需求和實(shí)時(shí)狀態(tài)的，統(tǒng)一以報(bào)表開發(fā)的形式來計(jì)算展示，不在應(yīng)用功能中加入邏輯進(jìn)行計(jì)算。這樣可以簡化系統(tǒng)功能，提升運(yùn)行效率。

2.4 質(zhì)量管理

2.4.1 質(zhì)檢任務(wù)類型統(tǒng)一

各生產(chǎn)車間的質(zhì)量檢驗(yàn)形式不一，梳理確認(rèn)后明確為來料的入庫檢，過程中普通專檢、抽檢、首末檢、巡檢，物料和工序的檢測項(xiàng)點(diǎn)按標(biāo)準(zhǔn)值、上下限在系統(tǒng)維護(hù)設(shè)定并對(duì)檢驗(yàn)值合格與否進(jìn)行自動(dòng)判定。

2.4.2 質(zhì)量控制點(diǎn)

按檢測模板進(jìn)行質(zhì)檢任務(wù)的生成 ，處理檢測后必須處理隔離工單才能進(jìn)行下一道工序報(bào)工。檢測比例只控制百分百檢測必須檢測，其余則使用大屏或報(bào)表進(jìn)行指示檢驗(yàn)員進(jìn)行任務(wù)的創(chuàng)建和處理。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的原型采用面向服務(wù)的制造執(zhí)行系統(tǒng)建模方法、采用C/S（客戶端/服務(wù)器）和B/S（瀏覽器/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)結(jié)合、基于跨平臺(tái)的J2EE技術(shù)框架和JBOSS應(yīng)用服務(wù)器、采用Web服務(wù)技術(shù)開發(fā)實(shí)現(xiàn)。并結(jié)合基于企業(yè)基礎(chǔ)應(yīng)用平臺(tái)、業(yè)務(wù)組件和模塊化的多層架構(gòu)完成前期系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用服務(wù)。

3.1 開發(fā)方案

3.1.1 模塊化開發(fā)

在開發(fā)過程中，采用服務(wù)化組件化的系統(tǒng)開發(fā)思路，將通用的功能開發(fā)成業(yè)務(wù)組件，根據(jù)車間制造信息模型，按職能將系統(tǒng)劃分成不同的功能模塊，模塊內(nèi)部高聚合，模塊間則低耦合，通過分別部署的方式實(shí)現(xiàn)按業(yè)務(wù)需求選擇相應(yīng)模塊實(shí)施。

3.1.2 多層車間工廠建模方式

工廠、車間、工作中心、工位的四級(jí)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)適用于不同的車間生產(chǎn)環(huán)境，能夠適用多工廠多車間、單工廠多車間、單工廠單車間多工作中心的組織模式。

3.1.3 結(jié)合功能模塊和多層車間工廠建模方式進(jìn)行配置化開發(fā)

不同制造業(yè)務(wù)模式對(duì)車間的信息需求有差異，要求系統(tǒng)的底層具有一定的通用性，但在人機(jī)料法環(huán)中考慮各制造業(yè)務(wù)模式的信息需求，抽象多種業(yè)務(wù)需求的模型，建立比較全面的可配置化的信息流程，工廠根據(jù)需求應(yīng)用進(jìn)行配置化應(yīng)用。

3.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

可配置MES 體系結(jié)構(gòu)包括模型層、中間平臺(tái)層、功能層。

模型層：模型層以多工廠模型為核心，在概念層上重用和互操作，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能與工廠的分離。

中間平臺(tái)層：中間平臺(tái)層抽象并封裝了系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯過程，通過制造業(yè)務(wù)模式進(jìn)行功能組裝，另一方面可通過協(xié)同機(jī)制、消息引擎實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)模式的整體協(xié)同和全局優(yōu)化。

功能層：通過標(biāo)準(zhǔn)化定義功能和接口，按配置方法實(shí)現(xiàn)功能模塊的可插拔，可以適應(yīng)不同廠商間業(yè)務(wù)模塊的集成，以此實(shí)現(xiàn)各種中間平臺(tái)層的復(fù)用與深化應(yīng)用。

3.3 系統(tǒng)功能模塊

將系統(tǒng)功能模塊主要分為基礎(chǔ)平臺(tái)、工廠建模、計(jì)劃管理、生產(chǎn)執(zhí)行、物料配送、質(zhì)量管理。

基礎(chǔ)平臺(tái)：提供物料的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的主體功能運(yùn)行平臺(tái)配置信息，以及二次開發(fā)的配置內(nèi)容。包括報(bào)表、腳本、流程引引擎，消息及監(jiān)控平臺(tái)，接口API，組件管理等模塊。

工廠建模：支持統(tǒng)一的物理工廠和邏輯對(duì)象工廠數(shù)據(jù)模型建模，為各個(gè)應(yīng)用功能模塊提供完整統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，并為業(yè)務(wù)模塊提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

計(jì)劃管理：全面管理企業(yè)制造訂單的整個(gè)生產(chǎn)流程，幫助用戶實(shí)現(xiàn)均衡投產(chǎn)，減少在制品的數(shù)量。

生產(chǎn)執(zhí)行：當(dāng)車間接收工作任務(wù)派工后，展開相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)，此時(shí)任務(wù)完成情況、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)都不斷發(fā)生變化，生產(chǎn)執(zhí)行模塊就是將這一系列生產(chǎn)活動(dòng)記錄下來，全面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的跟蹤。

物料配送：物料配送需求來源于廠內(nèi)生產(chǎn)計(jì)劃，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃對(duì)物料的需求，結(jié)合供應(yīng)商，廠內(nèi)倉庫的庫存相關(guān)情況，進(jìn)行配送。

質(zhì)量管理：對(duì)于原材料進(jìn)廠、生產(chǎn)制造等過程中的產(chǎn)品整個(gè)生命周期進(jìn)行數(shù)據(jù)化管理，通過不斷的改進(jìn)，進(jìn)一步完善生產(chǎn)質(zhì)量管理直至企業(yè)層的整體化全面質(zhì)量管理體系。

3.4 測試示例與系統(tǒng)配置工具

3.4.1 用戶自定義對(duì)象與實(shí)體

通過自定義對(duì)象，實(shí)現(xiàn)按用戶設(shè)置的應(yīng)用或顯示對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)列。通過自定義實(shí)體檔案，實(shí)現(xiàn)各檔案關(guān)系與引用的自定義，滿足映射關(guān)系的可配置化。

3.4.2 工廠權(quán)限配置

通過自定義實(shí)體檔案和表的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)對(duì)該檔案進(jìn)行數(shù)據(jù)隔離配置。滿足數(shù)據(jù)隔離的可配置化。共用的數(shù)據(jù)實(shí)體可不進(jìn)行工廠隔離。

3.4.3 計(jì)劃同步配置

通過工廠代碼和調(diào)度員維護(hù)SAP訂單同步的目的工作中心，實(shí)現(xiàn)多工廠對(duì)不同業(yè)務(wù)訂單的處理方式。工廠代碼和調(diào)度員配置的方式可使不同工廠共用一個(gè)同步接口，也可減少SAP的接口維護(hù)量。

3.4.4 產(chǎn)品流水號(hào)配置

通過物料和腳本引擎維護(hù)各種調(diào)度員物料或單物料的物料條碼生成規(guī)則，用戶也可以自定義生成腳本，來滿足不同物料的流水號(hào)編碼需求。

3.4.5 質(zhì)檢配置

通過檢測類型、檢測項(xiàng)、檢測模板實(shí)現(xiàn)各物料的檢測信息維護(hù)，針對(duì)不同物料維護(hù)相同模板不同工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 語

本文基于一個(gè)實(shí)際的企業(yè)的案例，探討了如何梳理生產(chǎn)管理的流程使其規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)行了MES 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化及可配置化的研究設(shè)計(jì)，能夠真正適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)業(yè)務(wù)的快速變化，進(jìn)而滿足企業(yè)個(gè)性化需求和支持業(yè)務(wù)流程重組，而提高了企業(yè)核心競爭力。

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