導讀：在制造企業數字化轉型戰略的推動下，生產過程執行系統（MES）是實現敏捷制造的基本技術工具。本文根據數字車間的概念，討論了MES的組成和實施方式，以及以執行系統為中心的數字車間系統的建設。

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前言

制造企業生產車間的數字化建設，主要以MES的生產訂單、生產作業、質量管理、物料庫存管理為主，開展企業精益化生產解決方案。

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MES建設目標

MES能夠幫助制造企業的車間生產管理實現信息化，加強生產車間產品生產的管理與控制，降低產品的成本，提高生產效率。

①通過“計劃”與“執行”密切結合。管理人員可以在最短時間掌握生產現場變化，做出準確的判斷并快速提供應對措施，保證生產計劃得到合理快速修正，達到現場操作無紙化，車間信息收集的實時化以及生產過程全過程管理［1］。

②實現生產過程的有效控制。通過現場終端機進行實時信息收集管理、生產報工、質量檢測和預警功能，以及電子看板的物料需求、問題反饋。通過可視化管理實現對人、料、設備等的動態監控，實現生產過程的有效控制。

③在實現生產過程信息的可視化、實時化基礎上，結合物料管理、設備管理、質量管理，通過二次開發報表與看板，實現生產過程分析，掌握加工生產周期，不斷持續改進。

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解決方案

我們實地調研后，提出實施方案，并結合車間提出的需求，從生產計劃、生產作業、質量控制以及物料管控方面實現整合生產資源，以生產工藝路線為軸線進行全面的傳動機加生產流程跟蹤與質量管理。

數據采集覆蓋了生產調度、零部件生產、庫存管理整個流程，然后將數據匯總為報表和看板分析以提供數據支持［2］。不僅在各工段生產過程中進行產品的生產跟蹤，還在原材料、標準件、成本加工件入庫后進行庫位跟蹤，加強產品的可追溯性，提高產品的質量控制管理水平。

主要業務流程為基礎數據、生產管理、現場生產、質量跟蹤、質量反饋環與進度反饋環等。基礎數據制定產品數據、工廠物理數據、工藝數據、設備、原因代碼等；質量跟蹤同現場生產的情況信息實時傳遞給生產管理；

生產管理依據采集的信息對生產進行管理與控制。質量反饋環由質量跟蹤、信息采集、生產管理、工藝路線組成；進度反饋環由過程跟蹤、信息采集、生產管理、工藝路線組成。為實現生產信息集成與過程、質量同步管理奠定基礎［3］。

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方案結構

結構由兩部分組成，即車間管理層與現場生產層。兩層通過信息網絡為媒介進行通訊，以企業服務器為數據、信息存儲與讀取中心。車間管理層。負責工藝制定、生產過程管理、生產計劃制定等。

通過信息網絡與企業數據庫連接，負責生產制造數據與信息的接收和處理，并讀取現場生產層反饋的生產數據、信息，進行生產過程管理、質量監控、工時核算、成本核算等。現場生產層。執行生產工藝路線，并進行零件產品質量檢測與驗收，再報工。生產流程數據和工序質量檢測結果都記錄在過程質量跟蹤卡，通過網絡傳遞到車間管理層。

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MES主要功能

（1）計劃管理。車間生產計劃來自于公司下達的年度生產計劃，車間再分解到每個工段的月度計劃，計劃員根據車間月生產計劃制定班組周生產計劃并下發。根據車間周生產計劃，工區長制定關鍵節點的日生產計劃，按照人員或者班組進行生產派工與生產準備，非關鍵節點則根據需求與生產節拍進行生產。

（2）生產管理。生產任務主要是根據車間下達的計劃進行任務分配管理，包括派工與報工管理。派工管理涉及生產工段。工段是一個車間內按生產過程或者產品劃分的基層生產組織。生產過程采用觸摸屏實現派工、報工以及數據收集。

通過不同的RFID身份卡登錄系統，從而避免權限錯亂，數據統計錯誤問題。工段長接收到生產計劃，根據車間的生產情況派工到具體的人員或者班組、設備。操作員用自己的RFID身份卡登錄系統，通過掃描條形碼識別工件或者查詢自己的生產任務，填入生產作業完成數和報廢數等。

（3）質量控制。質量管理，通常采用三檢制度：自檢、互檢與專檢，關鍵工序則采用100%檢驗。自檢與互檢過程中出現質量問題，則通過MES將問題描述并上報，綜合看板上會展示上報問題，并發送通知給工段長進行問題處理。不合格則需要開具不合格品通知單進行處理。

（4）物料庫存管理。車間物料庫存是生產的保障，關鍵物料都需要設定有一定量的安全庫存，以保障臨時突發情況。庫存操作流程主要包含三種：入庫流程、出庫流程以及庫存品管理，主要涉及功能點為：入庫、盤點、庫存調整、出庫、退庫、票據打印、庫存統計等。

物料員入庫時接收實物與合格單，核實后才可登記MES；物料出庫時，必須接收配料請求與配料單，物料員可按照先進先出原則或者特定選取在MES進行出庫，同時打印出庫單，以保留數據追溯。庫存品管理也可支持退庫、庫損報廢、統計等操作。

為方便操作與管理，車間采用了標簽標記物料，將實物條碼在觸摸屏MES中掃碼即可完成對應操作。

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應用效果

解決了生產過程的管理與追蹤，提高了生產數據與信息獲取的即時性與準確性。

（1）生產作業管理：從生產任務派工到最終零件入庫各階段的生產過程控制，各環節的關鍵信息可實時查詢，提供了一個生產過程管理的實時信息系統。

（2）計劃調度管理：精確化的計劃與調度信息化管理平臺的實現，幫助企業減低成本，按期交貨。

（3）質量管理：質量數據實時、準確、完整記錄，在產品制造生命周期過程中生產信息與質量數據高度透明并共享。

（4）物料庫房管理：建立起可追溯、可實時查詢、準確的物料管理平臺，為生產計劃的執行提供準確信息，避免物料積壓或者缺料現象。

（5）報表與看板系統：形成豐富的數據報表與統計分析報表，為決策者快速做出調整提供數據支持。

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結束語

MES技術的應用，促進了離散制造業信息化建設水平的提升，降低企業生產成本，提高生產效率，滿足節能降耗目標，促進綠色制造的發展，同時促進企業精益生產，提高制造企業的信息化與競爭力。

作者| 北京北方車輛集團有限公司 李大勇

來源 | 《科學與信息化》2021年4月中

編輯：jq