| 出版日期：2004-08-16 总期号：623 本年期号：30 |
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给错位的计划和生产“正骨”
主持人 乔梁 B公司是国内一家大型机械制造企业。为了适应市场竞争的需要，加快客户的响应速度。该公司在2002年上马ERP项目，在ERP上线使用之后，公司发现并没有解决大量原材料库存的问题。 一方面，仓库里堆满了多种原材料；另一方面，生产订单下达之后，却又常常出现原材料供应不足的问题。这种矛盾在企业接受各类订单较多的生产旺季显得更为严重。 与ERP产品提供商共同分析，B公司发现问题是这样出现的。 由于订单较多，B公司的生产计划常常是提前一日下达。今日按照ERP昨天下达的生产计划进行生产。由于生产环节复杂，今日的全部生产信息，要在今日生产结束后，通过生产班组的物流管理员、统计员手工记录，输入到ERP系统中。因此今日生产中消耗的物料统计信息，“反映”到ERP的生产计划中，要延迟一天，而进入生产环节，实际就要经过两天。 在生产旺季，订单多样，订货频繁，有时原材料的合格率不稳定。如今日生产过程中出现意外，有原材料不合格，需重新进货，明天此类产品应该减缓生产，这一生产环节的富余出员工和设备可用于其他生产调配，但因为这些生产信息要通过“手工汇总”，有一天时间的“延迟”，ERP系统当天难以得知，所以它还会像往常一样，根据订单和企业正常的生产资源条件制定出明日的生产计划。不难预见，明天企业依然无法按照计划生产，最终只好将计划搁在一边。而公司因此就在人员安排、物料供应、库存等环节胡子眉毛一把抓起来。 如果订单再频繁变化，企业的生产计划和生产资源调配之间就会进一步地“紊乱”起来。 以上问题看出，B公司在计划和生产过程中出现信息脱节、错位现象。 这一状况，ERP公司认为不是ERP的责任，ERP无法自动解决计划和生产的脱节问题。咨询公司告诉B公司，企业需要建立一个MES（制造执行系统）。B公司已经听说MES在同行企业中有几家的失败案例。 B公司想了解— 1）是否有了MES，面临的问题就解决了？如何避免MES失败？从何处入手才能取得MES成功？ 2）目前市场上的MES系统有哪些共性和个性的特征，机械制造企业应该如何去选择适当的MES系统？ 断层上的桥梁 AMT-企业资源管理研究中心 周祖军 在企业的生产系统中，ERP只是承担了生产计划的任务，而生产控制系统吸纳着生产过程中的细微变化。在生产计划和生产过程中，常常有一个看不见的“断层”，阻挡着企业经络通畅。MES就是架在断层上的桥梁。 B公司的问题很典型。当前在机械制造行业，以MRP II、ERP为代表的管理信息系统，以及以数控加工、DNC单元和柔性制造为代表的自动化技术已经获得了大规模应用，取得了一定的效果，但却忽略了两者之间的有效配合，导致企业上层计划缺乏有效的实时信息支持、下层控制环节缺乏优化的调度与协调。计划层与车间执行层无法进行良好的双向信息流交互，企业难以实时反应。 对于B企业说，ERP在采集主要工序现场信息的时候，基本靠手工录入，不仅效率低、易出错，而且输入的数据基本上是前一个班或前一天的数据，信息滞后，从而导致计划与生产的脱节。如果能够让生产与计划实时关联起来，那么上述的矛盾将会得以缓解。 取消手工环节 如何取消计划和生产过程之间的手工环节呢？ERP无能为力。ERP内在的管理理念就在于整合企业资源、提供资源计划，它无法直接与生产现场的控制层关联起来。这就需要一个能够衔接ERP与生产一线流程控制系统的新系统—制造执行系统（MES）。 MES的作用是使企业及时收集生产线各个重要环节相关的数据，通过终端硬件以一定的数据格式记录下来（如条码枪和专用的数据采集器），经过系统归类整理和分析后，转化成有效的信息，及时输入ERP系统，提供给各个生产职能及管理部门使用，调整和制定有效的生产计划。 如，企业在生产车间中采用条码形式的MES系统，整个生产过程安装若干个条码扫描点。每一个主关件都设立一个惟一的条码，数据采集器在通过扫描点时，会自动记录信息，这样不仅生产过程的物料消耗可以直接而实时的进入与MES系统相连的ERP，还可实现主关件从生产、销售、到维修、销毁的全程跟踪。 其实，MES在企业生产过程中扮演着承上启下的作用。MES除了能够及时收集生产过程中的信息之外，还可以很好地将生产计划转变成生产指令，控制生产设备的运转，从而形成一个实时的计划和执行系统。 因此，MES系统能够很好地解决生产和计划脱节的问题，企业要想实现类似于零库存生产或敏捷制造，MES提供了很好的保障。 不要让MES成为另一个IT黑洞 正是由于ERP自身有一些难以解决的问题，充当计划层和执行层之间的协调器的MES系统受到了越来越多的企业的关注。但MES与其它信息系统一样，其实施和应用过程充满了挑战。在当前市场上，一些企业实施MES失败的原因主要有以下几点： ◆ 管理体系不完善，上马MES之前缺乏必要的流程优化工作，使得MES不能充分发挥效用； ◆ 缺乏科学的规划； ◆ 系统没有良好的集成性，无法同ERP和低层的过程控制系统进行无缝集成； ◆ 缺少必要的培训，员工对MES的使用方法陌生应用缺乏保障，无法及时获得精确的信息。 因此，B公司如果实施MES，将与实施ERP一样，首先需要健全自身的管理体系。建立针对MES的流程优化是一项十分重要的准备工作。 第二，在实施MES之前，需要根据自身的实际条件进行科学地规划，设计合理的建设目标，并充分考虑与现有管理系统和过程控制系统的集成。 尤其B公司，已经建立起ERP，就需要考虑现有ERP系统的特点和功能，有所取舍互相补充。如果过度追求丰富的管理和数据分析内容，如设计加入订单管理等功能，会发现不仅与ERP出现业务重叠，而且造成MES系统过于庞大，维护管理代价太大。 第三、企业首先需要强化全员培训，尤其是对生产第一线的物流管理员、检验员等员工，需要进行不间断的循环培训。对于MES系统来说，精确及时而全面地采集生产过程中的数据是有效应用最核心的一步，只有及时获得精确的数据信息，并作进一步分析整理，才能为ERP系统的计划和决策提供有效的依据。对于这一点而言，只有提高生产一线工人的系统应用水平，才能保证数据源头的质量。 第四、企业需要建立一套绩效考核机制，用以保障生产一线的员工能够在实际生产的过程中切实应用好MES系统。例如可以规定条码数据的采集工作取代原来的手工报表，并与员工的绩效考核挂起钩来。这样可以在生产环节杜绝一些不良现象，不让MES成为摆设。 总的来说，上MES系统应该根据切实的需求，制定合理的目标，并创造好实施和应用环境，培养一支自己的人才队伍，这样才能避免MES陷入另一个IT黑洞。 当前市场上的MES系统在很多方面具有共性， MES无论从功能模型还是信息模型以及相关技术上，都覆盖了流程生产行业和离散制造行业。 譬如在功能上，一般都采取条形码技术，能够实时采集生产所需物料的信息；能够根据生产计划分配生产设备和人员，下达具体的生产指令；能够对物料或订单的生产状态进行实时的跟踪查询；能够对生产过程中的质量进行监控等。在信息模型或技术上，都要求MES同计划层的MRPII或ERP建立紧密的信息集成。 类似B公司这样的机械制造业属于典型的离散型制造行业，在选择MES时，要重视其MES的功能与企业自身生产流程之间的吻合关系，尽量选择二次开发相对容易的成熟的解决方案，并选择有着丰富行业、企业经验的企业实施。 链接 
制造执行系统（manufacturing execution system）是上个世纪80年代开始出现的一种新型的企业生产管理系统。它可以实现物流跟踪管理，产品（半成品）的动态管理作业，计划管理以及生产过程系统数据的采集、保存及上传。还可以实现模型计算及过程优化等功能，不难看出，MES是ERP的保证支撑系统，同时在ERP一旦出现故障时，MES可保证服务于主流程生产最低需要，特别是在连续24小时生产不间断的环境下，这一功能尤其显得重要。 同时，MES还可以保存所有信息，满足ERP需要。所以，MES系统也可以称之为主流程生产服务支撑系统。它处于企业资源计划ERP层和过程控制系统PCS层之间，起到了承上启下的核心作用。它和ERP与PCS之间，和上下游生产工艺之间，都存在着海量数据交换关系。(见图) MES就是能通过信息的传递，对生产计划的发布到产品生产完成的整个过程进行控制管理。MES以生产过程数学模型为核心，连接实时数据库和非实时的关系数据库。对生产控制层安排生产作业计划，下达生产指令，进而对整个生产过程的物料、质量、设备、成本等内容进行完全的监视、分析、判断和控制。MES的关键是强调以计划发布到产品完成的整个生产过程的优化，MES最终目的是缩短产品制造周期，分析生产瓶颈，改进生产运行，提高生产效率并控制生产成本。它的基础是生产过程中的实时数据。同时对突发事件有进行实时处理的能力。MES是一种生产模式，它把整个生产的计划和资源安排、物料跟踪、设备管理、计量与质量管理等诸多因素综合考虑。有效指导整个生产动作过程，适应迅速变化的市场要求。 信息化的“止痛药” “不通则痛”，企业信息化中孤岛林立常为企业带来不同的“痛”。MES的核心是集成，通过对企业资源的有效集成，将企业的生产和经营管理集成为一个高效运转、高效自动化的整体。它是企业的一种止痛药。 “不通则痛”，企业信息化中“孤岛林立”的状态常为企业带来不同的“痛”。B公司目前的困惑，就来源于ERP系统与企业基础生产环节“脱钩”而引发的痛。 企业信息化建设的内容之一是ERP建设。ERP可以对以前的历史状况进行分析，也可以预测并处理将要发生的事件。但对正在进行时的事态掌握得不够全面。如何增加现实的透明度，提高计划的实时性与灵活性，找出任何影响产品品质和成本的关键因素，及时改善生产主线的运行改革，MES建设成了关键。 B公司想了解是否有了MES，面临的问题就解决了？这要从MES与ERP之间的关系谈起。MES的核心是集成，通过对企业各种资源的有效集成，将企业的生产和经营管理集成为一个高效运转，高效自动化的整体。ERP系统可以从MES中获取到生产成本，制造周期以及预计产出时间等实际生产数据，ERP还可以从MES中取得生产定单的实际状态，企业当前的实际生产能力情况以及企业中生产内容变化的相互约束关系。企业基础自动化系统可以利用MES对生产的工艺参数进行优化，基础自动化系统则可以从MES中获取控制数据或操作指令。当然，MES也需要从ERP或基础自动化系统中获取到自身需要的数据，这些数据可以保证MES在生产中的正常运行。 B公司是一家离散型企业，为了实现生产过程的连续性，解决库存和人员安排与生产过程控制之间的矛盾，需要建立MES系统。这一系统，可以进行如下应用： （1）作业计划。 MES的作业计划系统应该以产品订单为主线，包括生产订单的转换与分解、产品与设备的指派、作业计划的制定等功能。协调从订单投人到产品完成的整个生产过程。 （2）生产调度。生产调度系统根据来自物料跟踪系统提供的实时信息，以自动或人机交互的方式执行或修正生产作业计划。生产调度系统的作用是依据调度规则或操作人员的判断，针对生产过程中的扰动因素和动态事件及时调整作业计划，更新并下发生产指令。 （3）物料跟踪。物料跟踪系统以可视化的方式，监测设备运行中的状态参数。跟踪生产线上的物流，当出现异常情况时发出报警。物料跟踪系统的作用是使生产过程可视化，并为生产调度系统提供用以把握扰动因素和动态事件的生产实绩数据。 （4）设备管理。MES设备管理的主要作用是在已有的设备管理系统所具有的设备维护管理、维修管理等功能的基础上，对关键设备进行基于状态的预防性设备维护，并实现设备管理与作业计划管理的同步与协调。 （5）数据管理。数据管理功能通过MES的中心数据库，对生产数据进行汇总并长期保存。MES的中心数据库是MES运行的基础，是ERP层所需生产实绩数据的来源。 （6）数据分析。数据分析系统可以为其它功能系统提供支撑服务。此外数据分析系统还可以计算绩效指标、进行趋势分析、发现数据中的规律等深层次的数据利用。 链 接 MES的效益 基于MES用户的经验,使用MES所带来的价值很可观,相比于其它任何制造软件,MES应该是最具吸引力的： ◆ 平均减少制造周期时间45%； ◆ 一般减少数据输入时间为75%以上； ◆ 平均减少半成品(WIP)24%： ◆ 平均减少为交班而准备的纸面工作61%； ◆ 平均减少引导时间27%； ◆ 平均减少纸面工作和设计蓝图所带来的损失56%； ◆ 平均减少产品缺陷18%。 以上列举的若干统计数据，是由国际MESA协会通过调研究确定的,具有充分的根据。 ISA SP95—正在形成中的MES标准 为了进一步规范MES，业界正在制定和发展企业信息整合（集成）标准和模型，但是大多数是针对一种特定的工业门类或类似的几种工业门类的。例如，欧洲技术委员会CEN TC310 WG1正在为制造业制订高级信息集成解决方案。Aachen Information Systems在为化学工业开发数据库和元数据库(meta-database)信息集成。ISO正在开发生产数据交换标准STEP(STandard for Exchange of Product data)，为供应链系统提供统一的数据结构。从1997年开始美国仪表学会起动了编制ISA SP95 企业控制系统集成标准的工作，还有ISA的批量控制标准ISA SP88。 对ISA SP95标准最严峻的挑战是，它必须满足多种工业和行业对企业信息集成的需要。它必须搞成一个适用于食品工业、化学工业，以及电子工业这些不同类型的工业的跨行业的定义集合，从而保证S95可以成为复盖离散型制造业、连续流程制造业和批处理流程制造业的MES的标准。 MES实施三关键 (1)MES在整个企业信息集成系统中承上启下，是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁。不实施MES，管控一体化只是一句空话。对于面向制造加工业和过程工业的ERP，脱离MES将无法根据市场需求去组织、管理和优化生产。 (2)MES技术在过去十年来已显著地成熟。但MES的发展和应用是一个过程，而不是一个事件，不可能想象成功的MES实施是可以一蹴而就的。要取得长期的成功，要求改造制造环境，要求获得有组织的支持，要求管理机制作适应性地改变。与此同时，MES软件在改善维护、改善与其它IT管理软件的接口等方面也有待于进一步发展、提高。 （3）要取得企业信息技术网络的投资迅速回报，从MES入手是一种明智的选择。但是MES的实施需要恰当的规划和细致的分析，可从旨在解决一两个当务之急的工厂生产瓶颈问题着手，逐步地扩大。 以上部分内容，选自彭瑜的《制造执行系统（MES）的发展和挑战》一文。 专·家·补·语 由于时间安排的关系，上海工业自动化仪表研究所彭瑜老师没能参与此次专题。在与记者的电话交流中，彭瑜谈到，对于一个企业，如果仅仅从生产工厂的视角来分析其在竞争中所处的地位，显然是短视的。即使是最好的MES解决方案，对于整个企业来讲，也不过是提供一个相对狭窄的视角，缺乏在管理层为进行决策支持所需要的生产执行数据的广度和深度。这就启示我们，完整的、能够引导一个企业保持长期的业务利益和价值的企业信息系统，必须是控制、制造执行系统MES和企业规划系统ERP三者协同作用的整合。可惜的是，在人们认识到ERP的重要作用的同时，并不曾给予MES足够的重视。 据了解，目前，即使在发达国家，真正了解MES的也只有7%。 对于应用MES，彭瑜强调，MES的应用是一个过程。由于MES直接与企业的生产过程密切相连，所以有着极鲜明的个性化特色。一般都需要经历大量的二次开发。国外一些MES应用的二次开发常常达到70%～80%。这为MES的应用增加了不少风险。对企业来说，要明确需求，做好评估，即清楚为何要做MES，考虑好投入和产出。同时，MES是边应用边开发修改的过程，企业要从最薄弱的环节入手，感受到甜头之后，逐步深入。 对于MES解决方案，不少企业在着手研发，这需要很深的行业、企业积累。同时也需要具有一定的标准，目前MES标准也逐步发展和推行中。 而企业需要认识的，MES面临着许多挑战，在这些挑战中，80%属于企业文化的范畴，只有20%才属技术范畴。 |
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