什麼是MES製造執行系統？深入瞭解MES

　 在市場上已經存在了相當長的時間，並且對於處於研究任何階段的購買者來說，實際上有數百種MES選項可供考慮。由於“  ”一詞往往涵蓋非常廣泛的功能，因此不太可能找到能夠提供確切功能範圍的任何兩個解決方案。考慮到與“智慧工廠”或“工業物聯網”(IIOT)計劃相關的 數字技術的迅猛發展，最近幾年尤其如此 。因此，至關重要的是，您必須瞭解MES的基本原理，以便可以將其用於組織的需求，而不是反過來。

　　MES系統的最佳方法

　　已經表明，MES的最佳方法是首先確定您想要實現的關鍵業務目標，然後再進行反向工作。這樣避免了無休止地瀏覽描述各種功能的技術規範，並且在弄清它們在專案中的確切上下文之前可能會造成混淆。

　　實際上，某些 可能與您的即時特定需求無關，因此可以幫助您避免選擇過程中的猜測。當然，在任何潛在的未來階段都需要注意這些注意事項，但我們稍後會介紹。

　　選擇MES軟體(和支援的硬體技術)的目標應該是針對單個平臺制定計劃，該計劃可以滿足您的長期目標，而無需最終更換。為了使MES系統有效執行，不應僅僅將MES系統的價格計算為簡單的軟體和硬體成本，而應該對由MES驅動的工廠運營進行的變更進行投資。不同的MES系統將規定自己的“最佳實踐”，並且應將這些實踐的基礎與您當前的操作和目標操作相比較。在大多數情況下，變更成本和所有權成本可能大於資本購買本身。

　　MES和ERP一起

　　一旦在您的工廠實施，MES將與其他現有和將來的工廠控制系統一起使用。大多數工廠都有一個企業資源計劃(ERP)平臺，該平臺通常看起來與MES具有某些重疊的功能。但是，ERP絕不等同於MES，因為它通常是用於工廠的邏輯規劃，而不是處理MES設計的日常物理操作。一個ERP系統本身對單個的製造過程和能力沒有足夠的瞭解，這就需要一箇中間過程來將ERP資料“轉換”為可以執行的東西。如果沒有MES，則通常需要手動進行，這會浪費寶貴的時間和資源。

　　藉助MES，可以收集來自ERP的有關需求的資訊，並將其用於構建MES平臺隨後將管理的特定生產操作。MES接下來將向ERP提供有關操作的高精度和詳細的實時資訊，並且可以查詢該歷史資訊並將其用於增強您下次的計劃能力。

　　MES和ERP之間的強大關係應該成為考慮的關鍵因素，尤其是兩個系統之間的交換點。解決此問題的最簡單方法是根據兩個系統的優勢來定義和衡量兩個系統的角色。在許多工廠中，計劃是透過ERP以簡單，邏輯的方式處理的，而生產中必須執行的更復雜的物理任務則由MES在實時詳細的環境中進行最佳管理。

　　入門– MES系統的價值

　　在考慮MES時，您的出發點應該是生產的終點，即準備裝運的產品的完成。從客戶的角度來看，最重要的指標是按時交付。對於製造商而言，這是建築產品的成本以及設施的能力。在這裡，容量的定義和決定不僅取決於所用裝置的範圍，而且還取決於在不可避免的時間從一種產品模型轉換為另一種產品模型時如何使用和管理它。當生產大量產品時，手動和自動生產操作的靈活性將決定裝置的整體效率。

　　如果您要同時生產許多不同的產品型別，那麼確定滿足交付目標的總體能力可能會非常困難。這是MES的第一個實際潛能值。透過訪問基於計算機的數字工廠模型，可以始終檢視過程的狀態和效能，這為改善車間生產流程和分配工作單提供了無數的機會。MES的基礎是實時跟蹤最終產品和子元件。每個生產單元都可以透過帶有標籤或蝕刻條形碼的唯一ID跟蹤整個工廠的生產過程。

　　簡單的MES操作的好處

　　在每個關鍵站，將讀取每個生產單元的唯一ID，這提供了幾個與關鍵相關的值。首先，MES處理有關每個事件的資訊，在這種情況下，該資訊顯示了每個生產單元的確切位置。然後，利用每次讀數的時間，MES將透過圖形顯示生產單元流程的視覺化，圖形顯示“關鍵績效指標”(KPI)，有助於生產管理和工程部門瞭解績效。例如，您將能夠確定工作站之前要排隊的產品的“瓶頸過程”。您還可以找到“操作不足”的提示，或者操作員在等待下一個生產單元到來時閒置的情況。MES將顯示未透過測試或檢查過程的生產單元，需要將其重新路由到維修站以及這可能對主要生產流程造成的任何中斷。有關效率，生產率，總體裝置效率(OEE)等的詳細資訊，可以透過分析每個生產過程中生產單元的吞吐量以及它們之間的行程時間來確定。

　　這樣跟蹤生產單元會帶來後續收益。MES可以確保在讀取每個產品的ID時，檢查與工作訂單的符合性，以便每個生產單位將僅以適當的順序執行每個過程，包括任何維修迴圈。這可以確保您不會錯過任何生產過程，或更重要的是，不會錯過任何測試或檢查操作。將您的MES系統與工程資料準備系統連結起來，還可以確保為操作員提供適當的操作標準和設定文件，使其與製造的產品完全匹配，包括任何材料替代或版本變更。

　　提供電子文件的能力消除了通常與基於紙張的文件管理相關的多種風險，尤其是在審計情況下，在這種情況下，合規性是關鍵，而修訂控制則是一切。還可以收集來自生產過程的資料(例如測試結果)並將其分配給每個生產單位，從而以生產單位可追溯性的形式建立整個生產歷史。這種可追溯性的複雜程度取決於可以從工廠的機器中獲取多少資料，以及可以從操作員那裡手動輸入多少時間。

　　任何新的MES安裝成功的關鍵因素是機器 連線性 和系統使用者介面的質量。MES產品功能的一些明顯區別是從各種不同型別的機器中提取和解釋資料的能力，以及以受控的方式一致地收集手動操作員輸入的能力。MES介面是操作員專用的，不需要固定在任何操作位置。通常會有專門針對某些產品的物理過程，例如功能測試，因此並非所有過程都需要同時進行操作。

　　MES“頂級”的簡單外觀提供了操作的基本可見性以及有關其工作方式的寶貴細節，同時還突出了可以改進的地方。但是，在確定如何應對任何更改以及這些更改可能產生的相應影響時，需要考慮許多潛在因素。生產還嚴重依賴於整個工廠運營的其他方面。這些依賴性包括 質量管理，物料準備和後勤，工程資料準備以及關鍵工具和資源(包括人員)的管理。

　　MES的範圍更深入到工廠管理領域，其中包括對這些依賴過程的支援，因此您可以解決在生產流程中看到的任何症狀的根本原因，並最佳化和改進依賴過程本身。

　　深入瞭解MES系統

　　MES在範圍，包含的內容，不包含的內容等方面具有許多不同的含義。大多數MES系統的建立都是為了最大程度地跨越整個行業，支援各個行業領域。在某些情況下，某些功能可能無關緊要，而在其他情況下，它們可能很關鍵。其他人至關重要。可能永遠不會有MES的通用標準化，它定義了它必須包含的內容或期望包含的內容。工業物聯網(IIoT)和其他技術進步不斷髮展，改變了圍繞此事的討論。當前對MES的期望是透過與自動化裝置雙向連線來減少所需的操作員支援量，並減少資料採集和過程控制的中斷和延遲。

　　工廠依賴

　　生產過程通常旨在關注 主要生產進度 向客戶交付成品。這種想法是，生產計劃中的任何中斷都會危害準時交貨的效能，這種情況永遠不會發生。如果發生這些中斷，將導致生產率下降，並有可能延遲完成工作，這將需要大量成品庫存，從而增加了運營成本。最終生產完全依賴於所有提前準備的工作，最好以“及時”(JIT)為基礎，以便在需要時可用，而不是在任何時候都可以。要記住的主要依賴關係注意事項包括材料準備，工程資料，關鍵工具和資源以及人員的管理。MES跟蹤當前和計劃的生產以及最新的生產進度。然後可以預測物料供應和資源利用的順序，這使MES能夠根據最終生產要求來管理這些資源。如果超出了資源能力，MES也可以微調最終生產進度。因此，MES基本上是在“大資料”環境中，在一個實時環境中執行，該環境同時在多個區域中工作，並具有許多不同型別的資料。軟體的設計和範圍決定了MES提供多少價值和範圍。基本示例將計算並確定所需的需求，然後監視效能進度。更加先進的MES系統將管理從屬區域的重要屬性，從而提高有關自動化，管理和可追溯性的收益。這使MES能夠管理這些資源以符合最終生產要求。如果超出了資源能力，MES也可以微調最終生產進度。因此，MES基本上是在“大資料”環境中，在一個實時環境中執行，該環境同時在多個區域中工作，並具有許多不同型別的資料。軟體的設計和範圍決定了MES提供多少價值和範圍。基本示例將計算並確定所需的需求，然後監視效能進度。更加先進的MES系統將管理從屬區域的重要屬性，從而提高有關自動化，管理和可追溯性的收益。這使MES能夠管理這些資源以符合最終生產要求。如果超出了資源能力，MES也可以微調最終生產進度。因此，MES基本上是在“大資料”環境中，在一個實時環境中執行，該環境同時在多個區域中工作，並具有許多不同型別的資料。軟體的設計和範圍決定了MES提供多少價值和範圍。基本示例將計算並確定所需的需求，然後監視效能進度。更加先進的MES系統將管理從屬區域的重要屬性，從而提高有關自動化，管理和可追溯性的收益。如果超出了資源能力，MES也可以微調最終生產進度。因此，MES基本上是在“大資料”環境中，在一個實時環境中執行，該環境同時在多個區域中工作，並具有許多不同型別的資料。軟體的設計和範圍決定了MES提供多少價值和範圍。基本示例將計算並確定所需的需求，然後監視效能進度。更加先進的MES系統將管理從屬區域的重要屬性，從而提高有關自動化，管理和可追溯性的收益。如果超出了資源能力，MES也可以微調最終生產進度。因此，MES基本上是在“大資料”環境中，在一個實時環境中執行，該環境同時在多個區域中工作，並具有許多不同型別的資料。軟體的設計和範圍決定了MES提供多少價值和範圍。基本示例將計算並確定所需的需求，然後監視效能進度。更加先進的MES系統將管理從屬區域的重要屬性，從而提高有關自動化，管理和可追溯性的收益。軟體的設計和範圍決定了MES提供多少價值和範圍。基本示例將計算並確定所需的需求，然後監視效能進度。更加先進的MES系統將管理從屬區域的重要屬性，從而提高有關自動化，管理和可追溯性的收益。軟體的設計和範圍決定了MES提供多少價值和範圍。基本示例將計算並確定所需的需求，然後監視效能進度。更加先進的MES系統將管理從屬區域的重要屬性，從而提高有關自動化，管理和可追溯性的收益。

　　MES內部供應鏈管理

　　為了使生產成功，材料至關重要。缺少即使是微不足道的零件，例如正確的電纜或電阻器，它們本身的成本卻最低，可能會阻礙生產的完成，甚至不應該開始生產。因此，MES需要將每種材料視為關鍵材料。ERP從原材料的到達到工作訂單的完成，僅透過零件號和數量的“現場”簡單地跟蹤物料，這基本上是將製造的產品乘以物料清單(BOM)中的物料數量。許多ERP系統按位置支援物料清單，但是，這很不可靠，因為它需要在忙時進行大量的手動物料計數和資料輸入。幾乎總是ERP的物料檢視與實際情況不同，由於損壞和其他未說明的損失。這些不準確和無法在需要時找到物料的原因導致需要調整ERP，從而導致頻繁，昂貴和破壞性的庫存檢查。基本的 MES 系統有助於提供物料移動的知識，儘管ERP系統將繼續基於對可用物料的不正確假設頻繁做出錯誤的計劃決策，這可能會產生無法實現的進度表。先進的MES系統將完全 控制材料。首先，要對材料進行唯一標識，無論是對於基本元件和子元件，還是對於大宗材料(例如電子製造中的SMT零件卷)，都應透過載體進行唯一標識。然後，MES將透過分配儲存地點，然後將物料散佈在整個工廠(包括倉庫，本地庫存區域和交付到消耗地點)中，為物料操作員建立和管理物流任務。 移動終端 掃描進出地點的材料，是在任何需要的地方都具有MES功能的好方法。看板和JIT交付是精益原則，是推動物料移動需求的最佳原則，並且基於消耗點對物料的預計需求。MES可以完全瞭解當前和近期的計劃進度，並透過了解生產所需的每種材料的數量來實時提供有關生產過程進度的反饋。更先進的MES系統還將收集損壞資料和消耗資料，然後可以維持近乎完美的物料庫存控制，並且當共享回ERP時可以改善ERP做出的決策。材料的高階方面，例如儲存環境要求，對水分敏感的材料的烘烤週期，陳舊和過期，

　　MES技術消除了“內部”材料短缺，從而確保了材料的缺乏永遠不會造成生產中斷。腫的庫存減少了75%，物料物流減少了30%，倉庫空間減少了50%，例如與生產空間和所需載具數量(例如SMT物料的供料器)相關的其他節省，還有一些其他好處。對於許多人而言，購買先進的MES系統可以證明僅憑與材料相關的成本就可以節省。

　　工程資料管理

　　顯示電子檔案 在生產過程中，這是現代MES解決方案的一項任務。隨著更多流程的自動化，此類文件將轉向流程的設定，而自動化則遵循一組指定的說明。機器供應商提供的軟體通常會格式化和最佳化這些說明。但是，產品的設計和本地BOM會提供從中匯出指令的工程資料。取決於過程能力和吞吐量指標，MES工程系統將設計和BOM資料的轉換以及工作分配劃分為許多自動化和手動過程之間的完整產品。如果沒有這樣的工具，工程師必須從幾種不同的格式中讀取設計資料，確認資料的一致性，並根據本地BOM的變化來調整資料，然後根據他們的經驗和知識將資料手動劃分到各個生產系統。對於像電子這樣的複雜製造，此過程通常需要幾天的時間。不幸的是，該過程實質上是工程學決定了生產配置，利用該配置可以提前製造每個產品，而靈活性卻很少。在當今動態的高混合環境中，此過程是不可持續的。利用先進的MES系統建立的數字產品模型可以從設計和BOM中獲取電子格式的資料，這些資料可以根據工程偏好自動轉換和分配工作，而無需花費數分鐘而不是幾天的時間。根據當時的實際生產和需求情況，能夠按需高效生成過程資料的能力使MES計劃功能可以決定哪種配置最適合每種產品。更具適應性的計劃可顯著提高資產利用率和生產率。MES計劃功能將考慮子裝配的整個產品層次中的交貨時間，考慮所有可用配置，轉換時間以及產品分組策略來最佳化執行。這種精益計劃的方法是在數小時或數天而不是數週或數月的時間內執行的。這種靈活性極大地改變了現代工廠響應客戶需求變化的能力，從而能夠在多種產品中平穩地進行更改，同時保持最高利用率，而不會產生過多的成品庫存。這種做法可以使產量提高20%至50%。這解決了在產品組合增加時生產率急劇下降的傳統問題，這導致沒有MES或僅具有基本MES時存在的成本和投資增加。

　　採用MES系統的原因

　　在最後一部分中，我們將進一步研究使最終生產有效執行的MES功能級別。然後，我們探索不同型別的MES系統，並回顧MES系統的重要方面，以便在首次實施或將已經存在的基本MES升級到具有最新IIoT數字化技術的系統時記住。

　　MES系統主要關注跟蹤計劃的生產進度和相關活動的能力，並能夠調整該計劃以顯示客戶需求，可用材料和工藝能力的變化。根據包裝的不同，MES系統提供的模組可幫助這些活動達到不同的水平。其中一些功能包括高階控制和最佳化，其中包括支援運營管理的所有部分。現在，我們已經探索了材料和工程資料管理，現在我們將研究MES如何控制其他資源和依賴關係。

　　資源管理

　　在任何特定的生產過程中，各種資源對於正常執行都是必不可少的。如果缺少這些資源中的任何一種，則無法執行該過程。基本示例包括用於組裝的工具，例如簡單的螺絲刀或剪刀。過程可能還需要使用一系列特定的支援裝置，例如SMT機器上的物料進給器。在此示例中，必須準備，建立和安裝進紙器以支援它們將要進紙的特定材料。任何錯誤都是災難性的，因為這是至關重要的過程。這就是MES非常需要包含進料器準備工作的原因。其他用例示例包括正確設定，校準和檢查在使用前需要設定為一定值的測試裝置或扭矩驅動器。在許多情況下 它是從屬裝置的維護，而不僅僅是其存在和準備情況。在大多數情況下，維護是要進行計數和管理的，從而導致例行維護，因此需要管理從屬資源的當前狀態，此外還需要管理可用性和設定。更加全面的MES將提供所有這些任務。

　　以人為本

　　工人是最難管理的資源之一。每個人都有獨特的技能，能力和經驗，因此他們可能會或可能不會從事特定的生產過程。達到或成功完成生產目標的能力，甚至在某些情況下甚至完全無法開始生產的能力，會受到工間休息時間和疾病，休假等情況的極大影響。瞭解具有必要技能的操作員可在以下地點獲得服務至關重要每個生產作業執行的確切時間。先進的MES系統可以提供更多的創新優勢。透過MES系統以及過程自動化軟體中包含的更多操作知識和指導，可以減少對專業操作員技能的需求。運營商可以 透過最新的電子文件，在團隊中快速安全地從一個角色轉移到另一個角色，以顯著提高這種環境下的生產靈活性。透過在需要資源的任何地方使用與運營商相關聯的移動終端，將使這種情況受益。

　　主動質量管理

　　與質量有關的任何問題始終會對生產造成破壞。發生的任何缺陷都可能導致額外的不必要的檢查，維修，返工和重新測試周期，從而導致延遲和成本。更嚴重的是，每當發現缺陷時，它就不可能是唯一的。在確定並實施某些對策之前，重複發生缺陷的可能性很高。在某些情況下，這是如此嚴重，以至於最好至少在不知道缺陷原因之前停止生產。除了管理路由例外之外，MES還從測試和檢查過程中收集電子維修單，以幫助分析缺陷和維修程式。MES系統記錄物料和過程事件，透過缺陷單元完整而特定的生產歷史記錄來支援最快的缺陷分析，從而最大限度地減少生產中斷。統計資訊可以幫助確定導致此缺陷發生的獨特情況集，並識別以相同方式製造的任何其他生產單位。MES系統為每個生產單元提供完整的可追溯性資訊，以確保合規性，並透過對依賴關係的管理來保證所需的一切均已正確放置，配置和正確設定。這樣，先進的MES既可以在工廠內部也可以對市場上的產品進行有效的質量管理，從而有助於確保最低的劣質成本。

　　維修管理

　　裝置故障是製造的另一個關鍵問題。為了避免發生這些不可預見的事件，必須對所有關鍵裝置進行例行維護。然而，要知道必須執行哪些維護工作以及需要多久進行一次維護是一項挑戰。執行簡單的基於時間的維護程式可能會導致生產時間的損失。例如，如果未按預期使用機器或生產線，可能會不必要地進行許多操作。透過利用有關每個關鍵生產過程執行的累積工作的資訊，MES可以產生寶貴的影響，從而建立更復雜的維護策略。預防性維護程式旨在減少維護，使其僅執行必要的操作。除了常規的維護任務(例如清潔和潤滑)之外，這種方法還可以用於主要的維護工作，例如更換電動機。MES管理維護資源並組織維護工作的時間安排，例如，由於其他原因而沒有使用機器時，或者這些任務將包括在總體計劃活動中。MES維護終端具有與生俱來的移動性，這使其成為維護工程師的重要工具，可以與MES進行互動，以表明維護工作的位置和型別，文件調整和設定，並有助於理解維護工作程式。例如，有時由於其他原因而沒有使用機器，或者這些任務將包括在總體計劃活動中。MES維護終端具有天生的移動性，這使其成為維護工程師的重要工具，可以與MES進行互動，以指示維護工作的位置和型別，文件調整和設定，並有助於理解維護工作程式。例如，有時由於其他原因而沒有使用機器，或者這些任務將包括在總體計劃活動中。MES維護終端具有與生俱來的移動性，這使其成為維護工程師的重要工具，可以與MES進行互動，以表明維護工作的位置和型別，文件調整和設定，並有助於理解維護工作程式。

　　MES選擇的廣度

　　當今可用的 的廣度和深度有些不同。但是，可以將MES應用程式高層分組。一種型別是更簡單，更通用的MES系統，其目標是支援眾多行業，具有基本功能，並且在靈活性或定製化方面受到限制。即使這些系統在應用程式支援的範圍內基本上只是使當前的生產操作自動化，它們還是有用的。MES的另一種型別是完全相反的，它通常在特定的細分市場中提供對複雜需求的深度支援，並且經常需要廣泛的定製。由於需要額外的軟體定製，這種型別的MES系統可能會大大增加成本，以及持續的支援費用。在這兩個極端之間的是MES解決方案的“最佳位置”。利用包括最新的IoT標準和現代MES系統在內的著名數字技術，可以從各種可能的自動化流程中收集資料，並且在運營商支援方面的擁有成本最低。這些模組遵循標準的數字過程建模，並且只需很少的定製就可以在關鍵領域提供相對深入的細節。這些高質量的MES系統具有很高的可配置性，並具有提供“最佳實踐”方法的好處，這些方法可以使生產和工程以及其他過程協同工作，並共同發揮作用。結果是最先進，技術最先進的MES解決方案，對實現計劃中的原始業務目標起著至關重要的作用，

　　概括

　　在考慮實施MES系統或將舊系統升級為最新的更高階系統之一時，要牢記許多起點。一個成功的起點是與業務相關的運營目標的成功，但也要意識到，MES的多個模組對於入門非常有用。相反，引入過多的模組會導致中斷並增加初始成本。在評估MES時，應考慮其他潛在階段，以確保一旦選定的MES到位，它就可以支援將來的需求而不必考慮更換。應該在每個階段為要考慮的每個模組或模組組完成投資回報(ROI)分析。應該評估由於實施MES而導致的收益方面的變化的潛在影響。取決於是否主要關注產能，準時交付指標，質量或一致性要求等。這些評估因製造過程而異。此外，還需要考慮無形因素。

　　建議選擇一個 ，該系統除了提供數字產品和標準過程建模外，還提供與各種自動化的標準連線。這消除了不必要的支出和昂貴的定製。使MES安裝變得容易且具有成本效益的另一個要素是瞭解車間的硬體要求，尤其是對於人工操作的流程，因為操作人員可能會不斷地從一個角色或一個職位轉到另一個職位。效率科技MES系統能夠幫助企業實現精益化生產，解決交付問題，改善物料管理，提高物料流轉率，提高質量的控制能力。