【MES】MES解決方案如何助力企業進行精益生產

製造執行系統（MES）又被稱為生產管理系統，MES國際聯合會將其定義為能夠通過資訊傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。它是一個常駐工廠層的資訊系統，處在企業的領導層的計劃系統和生產過程的直接工業系統之間，能夠根據當前的精確資料，對生產活動進行初始化，及時引導和報告工廠的活動，同時需要對可能發生變化的生產條件和狀態作出預防工作，一旦出現問題，能夠及時給予解決，重點是不會削減能夠產生附加值的活動，促進工廠的良性運轉。

精益生產具有大批量生產方式和其他生產方式無法比擬的優越性，同時，它還能夠依據當地的技術、經濟及人文環境，建立適應環境管理體系要求的生產方式。

一個充滿庫存的生產系統勢必會掩蓋許多潛在或者內在的問題，如裝置故障、工作質量低造成殘次品或者翻修、工期延期、生產脫節等，都可以通過庫存淡化問題。所以，日本人稱庫存為“萬惡之源”，是生產系統設計不合理、生產操作不正當、生產過程不協調的重要表現，因此，每一個企業都要追尋“零庫存”的口號。

高柔性指的是企業的生產組織形式較為靈活多變，能夠適應市場變化的需求，及時組織生產，從而提高企業的競爭力。為了兼顧生產率並實現柔性二者的統一，精益生產必須在裝置、勞動力、裝置三方面變現出較高的柔性。

目前的現代企業都存在著不以客戶需求為目標進行生產的現象，造成大量的原材料、半成品、成品的積壓。而精益思想就是要通過挖掘潛力，杜絕浪費現象。

高質量來自無缺陷的產品，精益生產的目標就是消除生產過程中引起不合格產品的原因，使生產的各個環節一直處在良好的工作狀態，追求零缺陷。要追求零缺陷，就要事先做好預防工作，防範未然。

企業要進行精益生產，首先，應對精益生產有一個較為全面的認識。精益生產管理思想的最終目標是實現企業利潤的最大化，也就是通過消除生產中的一些浪費現象來降低成本，對於並行工程和全面的質量管理目標則更偏重於對銷售的促進。而全面質量管理是為了進一步消滅生產過程中的浪費，對於不良產品的加工同樣也是浪費，並且掩蓋了生產中不易發現的隱藏問題，其次，企業要根據自身的發展情況，分析企業內部外存在的主要問題，堅定實行精益生產的資訊，然後根據精益生產的相關理論，制定企業進行精益生產流程優化的最終方案；最後，根據最終方案，找出需要優化和改進的方面，進行重點的優化研究。

從本質上來講，精益生產是一種最大限度降低企業生產所需要的資源、降低企業運營成本為目標的生產模式。它根據市場不同的需求變化，靈活地、快速的調整生產目標，並依靠精密細緻的管理，組織進行生產，從而“徹底排除浪費”現象，防止因生產過量造成企業利潤的降低。

精益生產作為一種全新的生產方式，已經在製造業得到了廣泛的認可，但是更多的還是被應用在生產現場，同時，製造類的企業管理同樣也是圍繞生產進行。不管是質量管理、物料管理，還是生產管理，都需要管理者及時掌握生產現場的資訊，做好科學決策。MES處在生產層和計劃層的操作控制系統之間，屬於執行層，負責生產管理和排程執行問題。它通過對物料、人員、裝置等工廠資源的控制，來提高企業的製造競爭力，提供了在同一平臺上整合的包括質量控制、文件控制等功能。從而實現企業實時化的生產控制、計劃管理、製造執行三層體系結構，改善了企業的生產組織，減少了生產週期，提高了產品的質量同時降低了人力資源的消耗。當工廠發生情況是時，MES系統能夠快速作出反應，並對出現的問題進行指導和處理。並且這種狀態下的迅速反應不會影響企業內部生產附加值的增加，從而有效的指導工廠進行生產運作，提高工廠的交貨能力，改善物料的流通效能。

MES系統重點強調對整個生產流程的優化，它需要及時收集生產中的實時資料，並對其進行分析、處理，將製造系統的進度安排、追蹤。監視、質量管理、裝置控制和ERP等進行綜合考慮，從而實現製造精細化戰略。目前，一些企業在資訊採集和彙總方面通過工廠資訊系統來進行生產流程的監控，但是其不能對物料、裝置、突發事件等完整地結合起來，各種現場生產的資料不能得到整體的共享，很多生產問題都需要人工干涉才能得到控制，所以，精益生產迫切需要實時生產現場管理平臺的技術支撐。 

因此，MES系統作為企業精益生產的基礎，企業就應該積極引入精益生產模式，實行生產流程優化。如果能同實施MES同步進行，並通過建立平臺化的製造執行系統為精益生產提供技術支援，將精益生產同製造執行系統結合，定會加快企業資訊改造的步伐，推進企業MES精益生產的道路。

來源：艾普工華EpicHust

基於MES系統的精益生產管理體系設計與實現

轉載自：MES百科（mesbook）

作者：劉京廣 黃勝 郭力 李建輝 張永川 王永貴

    平臺化的製造執行系統(MES)作為一種實時性的執行資訊系統，為逐步實現精益生產所定義的目標“在必要的時間生產必要數量的必要產品”奠定了資訊基礎。同時可以將ERP“推式管理”系統與精益生產的“拉式”物料需求有機地結合起來，近年來受到了製造業的廣泛關注。本文擬根據MES系統的功能特點，結合A捲菸廠實際案例，探討基於MES系統的精益生產管理體系的設計與實現。

一、MES系統與精益生產管理的關係分析

    (一)MES系統構成及特點

    1．MES系統的構成。MES(Manufacturing Excution System，製造執行系統)是一個常駐工廠層的資訊系統，介於企業領導層的計劃系統與主生產過程的直接工業系統之間。它以當前視角向操作人員/管理人員提供生產過程的全部資源(人員，裝置，材料，工具和客戶要求)的資料和資訊。它採用實時和精確的資料，對生產活動進行初始化，及時引導、響應和報告工廠的活動，對隨時可能發生變化的生產狀態和條件作出快速反應，重點削減不會產生附加值的活動，從而推動有效的工廠執行和過程。

    在企業的整合資訊系統中，MES居於中間的執行層，連線著計劃層的ERP系統和控制層的PCS系統，主要承擔工廠級的協調/跟蹤以及發現並監控趨勢等任務。一般的MES系統由11個功能模組組成，包括：執行細節編制與排程(提供按分鐘為時間單位編制的基於優先順序、屬性、特性和/或與具體特性相關的配方、工藝等的安排順序)模組；資源(包括機械裝置、工具、熟練勞工、材料、其它裝置及文件等)配置和狀態模組；生產單元(以任務、訂單、批次、批量和工作命令等形式表達)排程模組；過程管理(監控生產，並自動校正或向操作人員提供決策支援，以校正和改善生產流程中的活動)模組；勞務管理模組；維護管理模組；質量管理模組；檔案/文件控制模組；產品跟綜模組；效能分析(提供不超過以分為計時單位的實際製造執行結果的報告，包括SPC/SQC)模組；資料採集/獲取模組。

    2．MES的特點。我們認為，MES具有以下三個方面的特點：

    (1)承上啟下，發揮“資訊橋樑”作用。在AMR的MES整合企業模型中分為三層：承但企業全面管理，包括會計/財務系統的管理決策層ERP；承擔工廠級協調/跟蹤發現並監控趨勢的執行層MES；承擔工廠生產控制的控制層。MES在整個企業資訊整合系統中承上啟下，是生產活動與管理活動資訊溝通的橋樑。

    (2)及時精確，動態全程優化。MES採集從接受訂貨到製成最終產品全過程的各種資料和狀態資訊，目的在於優化管理活動。實現動態全程優化管理。它強調是當前視角，即精確的實時資料。

    (3)雙向通訊，以“任務”為關鍵。MES通過雙向通訊，提供整個企業的生產活動以及供應鏈中以任務作為關鍵因素的(mission critical)資訊，可以改善執行裝置的回報，以及改善及時交貨、庫存週轉、毛利和現金流通效能。MES資訊的關鍵詞是精確的實時資料，這是以業務為基礎的(tranaaction-based)ERP和MRP-Ⅱ系統未曾加以考慮的。

    (二)MES系統在LP中的作用

    精益生產(Lean Production，簡稱LP)既是一種以最大限度地減少企業生產所佔用的資源和降低企業管理和運營成本為主要目標的生產方式，又是一種理念、一種文化。實施精益生產就是決心追求完美、追求卓越，就是精益求精、盡善盡美。為實現零浪費的終極目標而不斷努力。精益生產主要追求七個“零”目標，即：“零”轉產工時浪費、“零”庫存、“零”浪費、“零”不良、“零”故障、“零”停滯、“零”災害。MES系統在追求精益生產七個“零”目標過程中將發揮積極作用。

    1．實現計劃、生產和控制的實時化管理。MES是處於計劃層和車間層操作控制系統之間的執行層，主要負責生產管理和排程執行。它通過控制包括物料、裝置、人員、流程指令和設施在內的所有工廠資源來提高製造競爭力，提供了在統一平臺上整合諸如質量控制、文件管理、生產排程等功能。從而實現企業實時化的計劃管理/製造執行/生產控制三層體系結構，改善了生產組織、縮短生產週期、減少在製品數量、減少生產提前期，提高產品的質量和降低人力資源消耗。

    2．減少無附加值活動，提高交貨能力。MES能通過資訊傳遞，對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。當工廠發生實時事件時，MES能做出及時反應、報告，並對它們進行指導和處理。“這種狀態變化的迅速響應使MES能夠減少企業內部沒有附加值的活動，有效指導工廠的生產運作過程，從而使其即能提高工廠及時交貨能力，改善物料的流通效能，又能提高生產回報率”。

    3．實現對製造系統整合考慮，最終實現精益化戰略。MES的關鍵是強調整個生產過程的優化，它需要收集生產過程中大量的實時資料，並對實時事件及時進行處理。把製造系統的計劃和進度安排、追綜、監視和控制、物料流動、質量管理、裝置的控制和ERP整合等一體化去考慮，以最終實施製造精益化戰略。

    顯而易見，MES應作為企業實現精益生產的基礎，企業進行生產流程優化，也就是引入精益生產方式。若能與實施MES同時進行，通過建立平臺化的製造執行系統(MES)為實施精益生產提供技術支撐，將精益生產與MES完美結合，將加快企業資訊改造的步伐，推進企業的精益生產流程優化。

二、MES系統在A捲菸廠精益生產中的具體應用

    (一)A捲菸廠及其LP提出背景

    A捲菸廠是我國菸草行業大型骨幹企業，2006年。根據菸草行業改革與發展總體思路，A捲菸廠與本省另一家捲菸廠合併重組並進行改制。改制後，A捲菸廠的性質發生了較大變化：在主體資格上，由法人單位轉變為非法人的獨立核算單位；在經濟性質上，由利潤中心轉變為成本中心；在運營模式上，由生產經營型轉變為生產管理型。A捲菸廠根據性質的轉變及時調整發展戰略，提出打造“國際一流的行業樣板生產線”的管理進步目標，對製造中心開展了兩期技術改造。內外經營環境的變化、硬體的升級對A捲菸廠的管理模式提出瞭如下要求：

    1．外部環境的變化，迫切要求捲菸企業實施精益化生產。2010年捲菸製造企業面臨複雜環境。國內、國際環境變化大，通脹風險、貨幣匯率等給行業帶來不確定性，產業安全和食品安全上面臨挑戰，能源的持續緊張、原材料價格上漲、環境保護的壓力給捲菸製造企業提出了新的要求。如何控制生產成本，降低生產消耗，節約生產能源，是捲菸生產企業面臨研究的一項重要課題。

    2．重組後資訊鏈條拉長，需要以MES系統為支撐，連通“供產銷”整個流程。A捲菸廠重組後生產計劃資訊鏈條拉長，“供產銷”整個流程未理順，以及由於生產訂單供貨所帶來的市場需求多變，給A捲菸廠的生產組織帶來較多變化和不確定因素性，結合A捲菸廠多區域生產格局，差異化的的生產模式，傳統工藝與創新工藝並存的模式，需要我們創新管理模式，以MES系統為支撐，連通“供產銷”整個流程。開展精益生產管理體系建設，不斷提升生產組織運營能力、質量控制能力、成本控制能力，全面滿足市場及對外合作的需求。

    3．兩期技改的完成，為實施精益生產提供了現實基礎。A捲菸廠自2002年開始啟動十五技改，對生產技術和工藝裝備高階設計、總體改造，整個工程統一進行規劃，分一期、二期實施。A捲菸廠二期技改工程完成後，工藝技術和裝備達到行業領先水平。這些變化給生產管理提出了新挑戰，需要站在系統管理的高度。對整個管理模式進行“戰略性”的研究，搭建一個適應實際需要的精益生產管理體系。

    (二)A捲菸廠基於MES系統的精益生產體系

    1．總體思路及體系架構。根據所面臨的新的管理環境，A捲菸廠確定基於MES系統的精益生產體系的總體思路為：以生產為中心、以質量為核心，以二期技改為契機，以MES系統為支撐，圍繞“安全、質量、成本、效率、團隊、環境”六個方面，持續推進管理進步，提高生產運營能力、質量控制能力、成本控制能力，全力以赴滿足商業訂單與聯營加工的需要。

    依託MES系統的建立，A捲菸廠從生產組織管理、裝置管理、物料管理、統計核算管理和工藝質量管理五個方面對精益生產管理體系進行設計，具體架構如圖1所示。

圖1 基於MES系統的菸捲廠精益生產體系架構

    2．主要模組及功能

    A捲菸廠精益生產體系各主要模組及具體功能設計如表1所示。

表1 主要模組及具體功能

    (1)生產組織管理模型設計。生產組織模型設計主要包括三個方面內容：首先，通過搭建排產模型，構建一個上下貫通、從捲包到制絲全面整合的一級計劃體系，實現扁平化管理，快速反應市場與聯營加工需求；其次，通過對生產過程實時資料的採集，建立完善的生產經驗庫、現場管理考核庫，圍繞人、機、料、法、環五大要素，實現現場精細化評比；最後，通過對生產過程中的產量、消耗、生產效率等資料的統計分析，強化目標管理，提升生產小時效率，為生產評價提供依據。

    (2)裝置管理模型設計。裝置管理系統要體現實際工作中的管控模式，需要實行系統的規劃設計。包括做好以裝置資產臺賬建立為重點的裝置基礎管理，以裝置預防維修為主線及時發現並記錄裝置執行的隱患；實現各類預防維修計劃的計劃編制下達、稽核、實施、評價、驗收流程，逐步以預防維修替代裝置的現場維修；按壽命週期對裝置分類、評級，並在裝置的壽命週期內，運用有效的手段規範裝置操作、裝置保養、裝置的維護等管理過程，應用分級制定不同的標準、進行不同的管控，保證裝置保障能力，建立對維修操作人員、裝置加工精度、裝置管理團隊的評價。

    (3)物料管理模型設計。結合捲包MES系統的搭建，通過建立捲包物料管理模組實現與ERP(NC)、自動化物流系統以及其它各自動化系統的全面資料整合，在統一規範物料基本資訊的基礎上，通過記錄生產過程中在製品、成品、廢次品、輔料的庫存、消耗資訊，實現對生產過程的物料有效監控；通過對生產全過程的物料跟蹤和庫存異常報警，實現對整個生產過程物料資訊的全面跟蹤；通過對生產作業過程的物料資訊進行統計，為成本分析提供資訊和依據。在物料管理模型設計中主要實現：物料基礎資料及清單的管理、輔料需求管理、物料跟蹤管理、廢次品管理、物料庫存管理、物料報警管理、返工煙支管理和剩餘菸絲管理。

    (4)統計核算管理模型設計。統計核算管理模型依據MES系統，實現全廠的資料共享。各個系統之間資料的整合和聯動，以供決策分析和成本核算、生產評價和目標考核，以及對質量、消耗等問題的追溯。統計核算管理以物耗統計分析為基礎，構建全工序的成本管控模型；以產量統計為依據，提升製造成本控制水平；以消耗分析為基礎，提高成本管控能力；通過對車間任務的細化管理，實現生產過程精準化成本控制、持續改進以改善成本管理；通過建立完善定崗定員機制、規範員工考勤體制，實現核算工作的快捷、簡便。

    (5)工藝質量管理模型設計。以生產為中心，以質量為核心，針對A捲菸廠工藝質量的現狀，依託MES系統和度量系統實現以事先預防、線上控制為主線，全面實現數字化的管理。由結果控制向過程控制轉變，做到檢控一體化，以達到協同運作、整體優化、全面分析、正確決策、實時響應的目標。在MES系統中實現：工藝質量標準管理、質量檢測查詢與監視、工藝質量統計分析、過程工藝質量管控、工藝預防管理、質量追溯、工藝質量隱患管理。

    (三)實施過程及初步效果

    1．實施過程。A捲菸廠基於MES精益生產管理體系的實施，具體劃分為以下三個階段：

    第一階段：以精益生產目標為牽引，以MES系統為平臺，不斷提升精益生產管理技術含量，推進精益生產引數化、標準化、精細化管理，重點提升預警和分析糾偏能力，推動製造成本穩步下降，逐步提升成本競爭優勢，精益生產總體控制水平力爭達到行業先進水平。

    第二階段：以工藝鏈控制研究為重點，充分利用MES平臺，從原輔料投入到成品產出全過程進行結構化分析及工藝鏈研究，深入研究指標間的聯動關係與引數間的交叉關係，使工序間相互關係達到最佳狀態，系統解決質量問題，強化產品線(工藝鏈)對質量的保證能力。

    第三階段：以先進的資訊系統為平臺構建過程能力領先的全面質量控制體系。全面建立過程能力領先的製造過程全面質量控制體系，達到全穩生產線、數字化生產線的目標，系統研究保證主流程有效執行方法，以產品加工工藝鏈為核心流程，拉動各專業線與中心部門管理層服務於主流程。利用各種檢查與評估方法不斷發現問題與組織改進，使製造中心各種資源達到最佳配置狀態，強化運作體系對質量的保證能力。

    2．初步效果。A捲菸廠MES系統在精益生產中的應用與實施，突破了傳統捲菸生產管理模式。真正做到“發現在源頭上，控制在過程中”，適應了“以生產為中心，以質量為核心”的管理模式，系統實施以來，A捲菸廠生產管理初步實現了五個轉變。

    (1)生產從被動指揮到實時排程的轉變。實施後，系統以資料採集為基礎，整合捲包、制絲、能源動力、物流等相獨立的生產環節，提高各系統各部門間協調指揮的能力，使生產過程數字及體現，保障生產過程的快速反應與敏捷製造的能力，確保了生產執行率和交貨及時準確率兩個100％，柔性生產製造水平日益凸現。

    (2)裝置從應急維修到預防維修的轉變。實施前裝置故障預見性不強，等裝置出現故障再處理，維修計劃的制定缺乏依據。通過系統預警維修制度，建立一套全面的裝置維修週期庫及零部件更換週期庫，增加裝置故障的可預見性。通過系統現場裝置的寫實和執行引數的研究，有效提高裝置有效作業率，根據系統測算。實施後PT裝置有效作業率≥98.5％、GD裝置有效作業率≥91％，達到行業領先水平。

    (3)物料從零散控制到整合管理的轉變。系統實施前，ERP系統主要用於輔料的採購、入庫、消耗以及成品、半成品的製造管理；輔料高架庫系統實現對主輔料的出入庫存管理和機臺的自動送料；成品高架庫系統實現對成品的出入庫存管理；老生產區的物料管理仍是手工作業的方式。就物料方面的資料而言，但各系統尚未整合和聯動，導致物料管理的相關資訊不暢通，不能共享，無法對物料進行跟蹤。MES系統將以上各系統中的物料管理模組進行整合，實現了對整個捲菸生產過程物料資訊的全面跟蹤。

    (4)成本從事後核算到過程控制的轉變。實施前，生產核算等生產結束後第二天進行人工核算統計，物料消耗無法握和控制生產過程中的物料消耗情況。系統實施後管理層和決策層能實時掌生產過程中的物料消耗情況，並能及時響應和決策，將物料消耗控制在過程中，與此同時也降低核算統計工作量。

    (5)質量從事後抽檢到線上控制的轉變。傳統的事後抽檢模式，不能將問題解決在過程中。由於缺乏先進的技術手段和技術支援，加大了一級檢驗模式的推行難度。通過質量線上控制，建立質量標準的引數化、程式化，從質量源頭追溯，產品質量大大提升。根據系統實施計劃，質量指標分別為：重大質量事故為0、成品抽檢合格率≥99.9％、重點工序能力指數CPK≥1達標率95％、外審不符合項0次、外部抽檢不合格品0次、較大顧客投訴事故為0、顧客A類投訴≤2次，百萬箱。

豐田內部資料——精益思維和精益生產系統

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