MES是什么?

MES是什么?(制造执行系统)

制造执行系统(MES)已经在市场上出现了很长一段时间了，对于处于任何研究阶段的买家来说，实际上有数百种MES选择可供考虑。 当“市场经济地位”一词往往覆盖非常广泛的能力,这是不可能找到任何两种解决方案,提供准确的范围的功能。特别是在过去的几年里,鉴于 数字技术的快速进步 与“智能工厂”或“工业物联网”(IIOT)计划。因此，理解MES背后的基本原则对您来说至关重要，这样才能将其应用于您组织的需求，而不是相反。

MES系统的最佳方法

实践表明，执行MES的最佳方法是首先确定您想要实现的关键业务目标，然后反向工作。这样就避免了没完没了地阅读描述了无数功能的技术规格书，直到项目中确切的上下文被弄清楚为止，这些技术规格书可能会让人感到困惑。

实际上，一些MES特性和功能可能与您当前的特定需求不相关，因此这有助于您在选择过程中进行猜测。当然，这些考虑因素在未来任何可能的阶段都需要加以注意，但我们将在稍后讨论。

在选择MES软件(和支持的硬件技术)时，您的目标应该是创建一个针对单一平台的计划，该计划将满足您的长期目标目标，而不需要任何最终替换。MES系统的价格不应简单地计算为软件和硬件的成本，而应计算为使MES系统有效工作，由MES驱动的工厂操作将进行的更改所投入的投资。不同的MES系统会规定它们自己的”最佳实践”，这些实践的基础应该与您当前的和目标操作进行比较。在大多数情况下，变更成本和所有权成本可能大于资本购买本身。

MES和ERP的结合

一旦在您的工厂实施，MES将与其他现有和未来的工厂控制系统协同工作。大多数工厂都有企业资源计划(Enterprise Resource Planning, ERP)平台，它通常与MES有一些重叠的功能。 ERP然而,绝不是一个等价的MES，通常意味着逻辑规划的工厂，而不是处理MES是专为日常物理操作。一个ERP系统本身并没有足够的知识来了解单个生产过程和能力，这就需要一个中间过程来“转换”ERP数据，使之能够执行;如果没有MES，这通常是手动完成的，这会耗费宝贵的时间和资源。

使用MES，从ERP收集需求信息，并用于构建MES平台随后将管理的特定生产操作。MES next提供了高度准确、详细、实时的运营信息，这些历史信息可以被查询并用于增强您下一次的计划能力。
强大的 MES和ERP之间的关系 应该考虑的一个关键因素,特别是在两个系统间交换。实现此领域的最简单方法是根据两个系统的优势定义和度量它们的角色。在许多工厂中，ERP以一种简单、逻辑的方式处理计划，而生产中必须发生的更复杂的物理任务则由MES在一个实时、详细的环境中进行最好的管理。

开始- MES系统的价值

在考虑MES时，您的出发点应该是生产终点，即准备发货的产品的完成情况。从客户的角度来看，最重要的度量标准是准时交货。对于制造商来说，这是制造产品的成本以及设施的产能。这里的产能不仅由现有设备的范围来定义和指示，还包括当产品模型不可避免地发生变化时如何使用和管理产能。当生产高混合的产品时，您的手工和自动化生产操作的灵活性将决定您的设施的整体效率。

如果您同时生产许多不同类型的产品，那么确定您满足交付目标的总体能力可能是一项非常困难的计算。这是MES的第一个真正的潜在价值。使用基于计算机的数字化工厂模型，可以随时查看您的过程的状态和性能，这为车间生产流和工作订单的分配提供了无数的改进机会。MES的基石是对最终产品和子装配的实时跟踪。每个生产单元都可以使用惟一的ID跟踪其在工厂中的行程。

简单MES操作的好处

在每个关键站，每个生产单元的唯一ID将被读取，这将提供几个关键相关的值。首先，MES处理关于每个事件的信息，在本例中显示每个生产单元的确切位置。然后，使用每次读取的时间，MES将通过显示“关键性能指标”(kpi)的图表显示生产单元流的可视化，这些图表有助于生产管理和工程理解性能。例如，您将能够识别产品在工作站之前排队的“瓶颈过程”。您还可以发现“运行不足”的迹象，或操作员在等待下一个生产单元到来时处于空闲状态的情况。MES将显示未通过测试或检查过程的生产单元，需要重新路由到维修站，以及任何这对主要生产流程造成的中断。效率、生产率、整体设备效率(OEE)等方面的细节都可以通过分析每个生产过程中的生产单元的吞吐量以及它们之间的运输时间来确定。

像这样跟踪生产单元可以带来后续的好处。MES可以确保在读取每个产品的ID时，检查是否与工单相符，以便每个生产单元只按正确的顺序完成每个工序，包括任何修复循环。这保证了您的任何生产过程，或者更重要的是，任何测试或检查操作，都不会被遗漏。将MES系统与工程数据准备系统连接起来，还可以确保操作人员的适当操作标准和安装文件与所生产的产品完全匹配，包括任何材料替换或修订变化。

提供电子文档的能力消除了与基于纸张的文档管理相关的一些风险，特别是在法规遵从性是关键，修订控制是一切的审计情况下。来自生产过程的数据，例如测试结果，也可以收集并归属于每个生产单元，以生产单元可追溯性的形式创建整个生产历史。这种可追溯性的复杂程度将取决于有多少数据可以从您工厂的机器上获得，以及有多少时间可以从您的操作员手动输入。

成功的一个关键因素任何新的MES安装机器  连接和系统的用户界面的质量。MES产品能力的一些明显区别是，从各种不同类型的机器提取和解释数据的能力，以及以受控的方式一致地收集人工操作员输入的能力。MES接口对操作员来说是个人的，不需要固定到任何操作位置。通常会有专门用于某些产品的物理过程，例如功能测试，因此并非所有过程都需要同时有人操作。

从MES的“顶级”来看，这种简单的外观提供了对操作的基本可见性，以及关于它如何工作的有价值的细节，同时还突出了可以改进的领域。但是，您需要考虑许多基本因素，以确定应该如何处理任何更改，以及这些更改可能产生哪些相应的影响。生产也严重依赖于整个工厂运营的其他方面。这些依赖项包括 质量管理、材料制备和物流、工程数据准备和管理关键的工具和资源,包括人。

MES的范围更深入到工厂管理领域，包括对这些依赖过程的支持，以便您可以解决生产流中出现的任何症状的根本原因，并优化和改进依赖过程本身。

深入了解MES系统

MES在范围方面有许多不同的含义，包括什么，不包括什么等等。大多数MES系统都是为实现跨行业的最大覆盖而创建的，支持不同的行业细分。在少数情况下，一些特性可能是不相关的，而在其他情况下，它们可能是关键的。别人是至关重要的。MES可能永远不会有一个通用的标准化，定义它必须包含什么或它应该包含什么。工业物联网(IIoT)和其他技术的不断进步，改变了围绕这一问题的讨论。目前对MES的期望是减少对操作员的支持，同时通过双向连接自动化设备减少数据采集和过程控制的中断和延迟。为了获得对总装生产过程中可能出现的中断的可见性和控制，MES应该提供连接这些不同领域的单一数字平台。

工厂的依赖性

生产过程通常旨在关注 主生产计划 交付完成的产品给客户。其理念是生产计划中的任何中断都将危及准时交付性能，而这种情况绝不应该发生。如果发生这些中断，将导致生产率下降，并有可能延迟完成，这将增加作业的成本，因为需要过量的成品库存。最终的生产完全依赖于提前准备好一切，最好是基于“及时”(JIT)的基础，以便在需要时可用——而不是在任何时间之前。要记住的关键依赖因素包括材料准备、工程数据、关键工具和资源的管理，以及人员。MES跟踪当前和计划生产以及最新的生产进度。然后可以预测材料供应和资源利用的顺序，这使MES能够管理这些资源，使其符合最终的生产要求。如果超出了资源能力，MES还可以调整最终的生产进度。因此，MES运行在一个实时环境中，同时在多个领域工作，使用许多不同类型的数据，基本上是在一个“大数据”环境中。软件的设计和范围决定了MES提供的价值和范围。基本的例子将计算和确定所需的需求，然后监视性能进展。更先进的MES系统将管理相关领域的重要属性，提高自动化、管理和可追溯性方面的好处。.

MES内部供应链管理

为了使生产成功，材料是至关重要的。即使是不重要的部分，如正确的电缆或电阻，它们本身成本极低，也可能妨碍生产完成，甚至不应该启动。因此，MES需要将每一种材料都视为关键。ERP简单地根据零件编号和数量“现场”跟踪材料，从原材料到达到工作订单完成，基本上是根据物料清单(BOM)中的物料计数。许多ERP系统支持按地点进行物料库存，然而这是不可靠的，因为它需要大量的手工物料计数和在繁忙时期的数据输入。几乎总是，企业资源计划对材料的看法不同于物理情况，由于损坏和其他未解释的损失。这些不准确和无法在需要时定位材料，导致需要调整ERP，导致频繁的、昂贵的、破坏性的库存检查。基本 MES 系统有助于提供材料运动的知识，虽然经常ERP系统将继续使糟糕的计划决策基于可用的材料,不正确的假设风险建立时间表,高不可攀。先进的MES系统将完全 控制材料。首先，材料必须被唯一地识别，要么是对基本组件和子组件进行单独识别，要么是对批量材料(如电子制造中的SMT部件卷筒)进行载体识别。MES将为物料操作员创建和管理物流任务，分配存储地点，然后将物料分散到整个工厂，包括仓库、本地库存区域和配送到消费地点。 移动终端 扫描材料的位置,是一个伟大的方式MES功能需要的地方。看板和准时交货是精益原则，是驱动材料移动需求的最佳原则，是基于消耗点对材料的预测需求。MES能够完全了解当前和近期计划进度，并通过了解生产所需每种材料的数量，实时反馈生产过程的进展情况。更先进的MES系统还将收集损耗数据和消耗数据，然后可以维持近乎完美的物料库存控制，当共享回ERP时，可以改善ERP的决策。更先进的MES系统也可以管理材料的先进方面，如存储环境要求、水分敏感材料的烘烤周期、废弃和过期材料，以及针对批准的BOM的替代材料。

MES技术消除了“内部”材料短缺，确保材料短缺不会导致生产中断。库存膨胀减少75%，材料物流减少30%，仓库空间减少50%，以及其他节省，例如与生产空间和所需的载体数量(如SMT材料的进料)有关。购买先进的MES系统对许多人来说，仅仅是材料相关成本的潜在节省就可以证明这一点。

工程数据管理

电子文档显示  现代MES的生产过程是一个任务的解决方案。随着越来越多的过程变得自动化，这样的文档被引导到过程的设置，而自动化则遵循一组指定的指令。机器供应商提供的软件通常对这些指令进行格式化和优化。然而，产品的设计和本地BOM提供了工程数据，说明是在这些数据中派生出来的。根据过程能力和生产能力，MES工程系统将设计和BOM数据的转换，以及完成产品的工作分配划分为许多自动化和人工过程。如果没有这样的工具，工程师必须从几种不同格式读取设计数据，确认数据一致性，根据本地BOM的变化调整数据，然后根据他们的经验和知识手动将数据划分到不同的生产系统。对于像电子产品这样的复杂制造，这个过程通常需要几天的时间。不幸的是，这个过程本质上是由工程师提前决定生产每个产品所需的生产配置，灵活性非常小。在当今动态的高混合环境中，这一过程是不可持续的。利用先进的MES系统创建的数字产品模型从设计和BOM中获取电子格式的数据，它根据工程偏好自动转换和分配工作，只需几分钟而不是几天。根据当时的实际生产条件和需求，根据需求有效地生成工艺数据的能力使MES规划功能能够决定对每种产品使用哪种配置是最佳的。资产利用和生产力方面的相当大的改善是适应性更强的规划的结果。MES规划功能将考虑整个子装配产品层次结构的前置时间、考虑所有可用配置的优化执行、切换时间以及产品分组策略。这种精益规划方法是在几个小时或几天内完成的，而不是在几个星期或几个月之内。这种灵活性提供了现代工厂应对客户需求变化的能力的阶梯式变化，能够平稳地对高组合的产品进行变化，同时保持最高的利用率，而不产生过剩的成品库存。这一实践可以带来20%到50%之间的生产改进。这解决了在产品组合增加时生产率急剧下降、导致成本和投资增加的传统问题，这些问题在没有MES或只有基本MES的情况下存在。

采用MES系统的原因

在这最后的部分中，我们通过进一步研究使最终生产有效工作的MES功能的级别来结束本文。然后，我们将探讨不同类型的MES系统，并回顾MES系统在首次实施MES或将现有的基本MES升级为具有最新工业物联网数字化技术的系统时需要牢记的重要方面。

MES系统主要关注跟踪计划生产进度和相关活动的能力，并能够调整该计划，以显示客户需求、可用材料和工艺能力的变化。根据计划,MES系统提供 模块来帮助这些活动,在不同的水平。一些包括先进的控制和优化，包括支持运营管理的所有部分。既然我们已经探索了材料和工程数据管理，现在我们将研究MES如何控制其他资源和依赖关系。

资源管理

在任何特定的生产过程中，各种各样的资源都是必要的，才能正常运转。如果这些资源中有任何一个缺失，则流程将无法执行。基本的例子包括装配工具，如简单的螺丝刀或剪刀。工艺过程也可能需要一系列特定的支撑设备，例如SMT机器上的物料送料器。在这个例子中，馈线器必须准备、创建和安装以支持它们将要馈线的特定材料。任何错误都将是灾难性的，因为这是一个至关重要的过程。这就是MES需要包括馈线准备的原因。其他用例包括正确设置、校准和检查测试设备或扭矩驱动器，需要在使用前设置到一定的值。在许多情况下，它是附属设备的维护而不仅仅是它的存在和准备就绪。大多数情况下，当涉及到维护时，计算和管理工作周期，导致日常维护，除了管理可用性和设置外，还需要管理相关资源当前状态。一个更全面的MES将提供所有这些任务。

人是资源

人力资源是最难管理的资源之一。每个人都有独特的技能、能力和经验，这样他们可能有能力也可能没有能力在特定的生产流程中工作。完成或成功完成生产目标，甚至在某些情况下开始生产的能力，很大程度上受到休息时间、疾病、假期等情况的影响。要知道，具有必要技能的操作人员在每个生产作业进行的准确时刻都是可用的，这一点至关重要。先进的MES系统可以提供额外的、更具创新性的好处。MES系统以及过程自动化软件中包含了更多的操作专业知识和指导，可以减少对专业操作技能的需求。通过最新的电子文档，操作人员可以在团队中快速安全地转换角色，极大地提高生产的灵活性。这一场景将受益于使用移动终端，在任何需要资源的地方与运营商关联。

积极的质量管理

任何与质量有关的问题总是对生产造成破坏。任何发生的缺陷都可能导致额外的不必要的检查、修理、返工和再测试周期，从而导致延迟和成本。更严重的是，无论何时发现一个缺陷，它都不可能是唯一的。在确定并实现一些应对措施之前，重复出现缺陷的可能性很高。在某些情况下，这是如此严重，最好停止生产，直到至少知道缺陷的原因。除了管理路由异常之外，MES还从测试和检查过程中收集电子维修单，帮助分析缺陷和维修程序。MES系统记录 材料和处理事件,最大限度地减少生产中断的支持通过最快的缺陷分析的完整和具体的生产历史有缺陷的单位。统计数据可以帮助确定导致这个缺陷发生的唯一环境集，并识别以相同方式制造的任何其他生产单元。MES系统提供 完整的可追溯性信息遵从性和一致性为每个生产单元,保证通过依赖关系管理,一切都需要的是正确地,配置和设置正确。通过这种方式，先进的MES为工厂内部以及市场上的产品提供积极的质量管理，这有助于确保低质量产品的最低成本。

维修管理

设备故障是制造业的另一个关键问题。为了避免这些不可预见的事件，必须对所有的关键设备进行例行维护。然而，要知道哪些维修工作必须执行，以及执行的频率是具有挑战性的。执行简单的基于时间的维护程序可能会导致生产时间的损失。 如果,例如,机器或线没有使用尽可能多的预期这些可能是不必要的。 利用信息积累工作执行的每个关键生产过程MES可以产生有价值的影响来创建更复杂的维护策略。预防性维护程序的设计减少了维护，只执行必要的工作。这种方法可以用于主要的维护工作，如电机更换，除了常规的维护任务，如清洁和润滑。MES管理维护资源并组织维护工作的时间安排，例如，当机器由于其他原因而没有使用时，或者，这些任务将包含在总体规划活动中。MES维护终端本质上是可移动的，这使得它们成为维护工程师的重要工具，与MES交互，指出维护工作的位置和类型，文件调整和设置，并帮助理解维护工作流程。

MES的选择范围

目前可用MES系统的广度和深度各不相同。不过，可以在较高的级别上将MES应用程序分组。一种是更简单、更通用的MES系统，它的目标是支持许多行业，具有基本功能，并且在灵活性或自定义方面的范围有限。尽管这些系统基本上只是在应用程序支持的范围内自动执行当前的生产操作，但它们还是有用的。另一种类型的MES是完全相反的，提供对复杂需求的深度支持，通常在特定的利基行业，并且经常需要广泛的定制。这种类型的MES系统可能大幅增加成本，因为需要额外的软件定制，以及持续的支持成本。介于这两个极端之间的是MES解决方案的“最佳点”理想范围。利用知名的数字技术，包括最新的物联网标准和现代MES系统，可以从各种自动化过程中收集数据，并以最低的拥有成本为运营商提供支持。这些模块遵循标准的数字过程建模，并将提供关键领域的相对深入的细节，很少需要定制。这些高质量MES系统是非常可配置的，提供了生产、工程和其他过程工作方式以及它们如何协同工作的“最佳实践”方法的好处。其结果是，最现代、技术最先进的MES解决方案发挥着至关重要的作用，以实现计划的原始业务目标，具有清晰的理解和可实现的ROI，在某些情况下，投资在几乎短得惊人的时间内(有时仅在几周内)就获得回报。

总结

当你考虑 实现 MES系统或遗留系统升级到最新的一个更高级的系统有很多要记住的起点。与业务相关的运营目标的成功是一个很好的起点，但也要意识到MES的多个模块可能在开始时很有用。相反，引入过多的模块会导致中断，增加初始成本。在评估MES时，应考虑其他潜在阶段，以确保一旦选定MES到位，就可以支持未来的需求，而无需考虑更换。在每个阶段都应完成对每个模块或要考虑的模块组的投资回报率（ROI）分析。应评估实施MES所带来的好处方面的变化的潜在影响。取决于是否主要考虑产能、准时交货指标、质量或一致性要求等，这些评估在不同的生产操作中各不相同。 此外,考虑无形因素是必需的。

建议选择一个MES系统，该系统除了提供数字产品和标准过程建模之外，还提供与各种自动化的标准连接。这消除了不必要的支出和昂贵的定制。 另一个元素,将MES安装简单和成本有效是知道向基层的硬件需求,尤其是对人工操作流程,运营商可以不断地从一个角色或位置旋转到另一个。