本文介绍了车间制造执行系统(MES)在机械加工行业精益化生产中的作用，阐述了机械加工行业实施MES项目的应用过程，包括MES的功能模块和实施步骤。系统的应用帮助机械加工行业降低成本、改善物料流通性能、按期交货，提高了产品质量和服务质量。机械加工行业MES实施的过程和经验具有一定的借鉴意义。
概述
当前发达国家大力推行精益制造、智能制造、柔性制造、敏捷制造、制造全球化等先进制造理念，并制定了21世纪制造业发展战略，国外工程技术信息化应用结果表明，其信息化应用程度深浅是现代企业竞争取胜的关键。实施车间制造执行系统(Manufacturing Execution System，简称MES)可以支持MRP／ERP系统向制造过程延伸、实现企业计划管理与控制系统集成已提上企业信息化建设的日程。
MES是位于上层计划管理系统与底层工业控制之间的、面向车间层的管理信息系统。MES的目的是把上层的ERP计划和车间生产现场设备控制连接起来，解决上层生产计划管理与底层生产过程脱节的矛盾，提高企业对生产信息的快速反应能力。
机械加工行业面临的问题
1、机械加工行业产品制造的特点
(1)产品零部件数量多，部件几十种，零件甚至有上千种。
(2)生产工艺和过程复杂，技术难度大，质量要求苛刻。
(3)生产模式为单件、小批量和中批量共存且种类繁多。
(4)生产柔性高，按订单生产。
2、机械加工行业生产车间管理需求
车间生产制造模式还是采用传统的管理方式，车间的管理制度也存在很多执行不规范的地方，生产现场也没有一个完整的信息反馈过程。主要存在以下几个方面的问题：
(1)车间管理人员无法准确掌握在制品的数量和存贮位置。
(2)车间生产过程和管理状态不明晰，工艺路线和设备使用非常灵活，计划频繁变更，计划的预见性差。
(3)生产管理自动化水平较低，人工进行设计更改和工艺更改，反应迟缓，产品过程质量缺乏有效监控，产品不良率很高。
(4)车间的信息传递与反馈仍以人工为主，传递慢，反馈不及时，信息量损失大，而且易出差错。
(5)车间领导习惯于传统的人工管理模式，对现代信息技术的发展和应用不熟悉。车间生产管理急需提高生产技术、精确度标准和质量监控以提高整体产品的质量、效率和降低成本，缩短制造周期。
机加工功能模块设计
根据对机械加工行业的产品制造模式和需求的调查开发出了符合机械加工行业自身情况的MES系统，MES系统具备了车间计划编制、作业调度、制造资源、检验信息、工艺信息、生产信息的集成管理等功能。主要包括8个模块，MES系统运行示意图。如图所示。
图：机械加工行业MES系统运行示意图
MES系统运行图说明：
(1)数据集成接口同步PDM的工艺信息和ERP下达的生产计划信息，作为MES系统运行的业务数据基础。ERP与MES成功运用的关键在于数据的实时共享并保持一致性。
(2)生产数据管理是从产品、组件到零件，定义物料编码、物料名称、物料BOM结构等数据，定义物料的特有属性，如承制单位等，定义生产最关心的批次号，便于质量追溯，全面维护生产的基础数据。
(3)在生产计划排程模块中，计划员通过集成接口从ERP系统获取厂制造部向车间下达的总的月完成任务，并结合车间实际在制品生产情况，编制出月生产计划。在系统中，采用灰蓝绿等颜色标志，很容易查看每个订单和工序的状态，包括是否编制零部件计划、工序计划、已派工和是否检验等，所有信息一目了然。当有临时插单或生产异常发生时(如设备故障、物料到货不及时等)，系统允许计划员调整作业计划，对于生产作业计划中出现的紧急插单进行随时调整，包括进行零件分批、生产订单拆分、外协加工等调整。
(4)当零部件计划完成后，调度员接收计划订单，编制工序作业计划，合理安排和分配任务，平衡车间生产能力，根据工序计划进行作业派工，并自动生成包括产品名称，工作中心、批次、工序、加工数量、要求时间等各种信息的派工单。派工单是MES的核心单据，作为计划执行、跟踪和反馈的介质，可将产品整个制造过程中全部业务数据集于一体。
(5)班组长或调度员在工段管理模块中接收生产计划并对工人进行任务派工，工人扫描派工卡，推送NC程序和工艺文件到现场设备端。在生产现场，工人通过现场终端登录MES系统进行任务接收、浏览、生产数据查询以及相关信息的反馈。
(6)质检管理模块可以通过现场终端录入和管理首检、工序间检验和机加成品检验等结果。操作者提交检验后，检验员可以自动收到任务信息。
(7)库存管理模块是对现场领料、半成品、成品入库进行管理。建立统一的车间库存管理平台，将车间半成品库存和成品库存数字化、可视化。
(8)信息看板模块显示生产过程中的物料、设备、检验、人员和任务执行信息，实时反映生产实际情况。信息看板会发布生产变更通知、生产异常情况、重要信息发布、企业内部信息交流等信息。
机械加工行业数字化车间MES系统的实施步骤
搭建好的MES系统要应用到车间制造中，应对MES的推进过程做总体的规划。通过数字化车间的建设，解决企业车间管理信息技术和工业技术的融合问题，机械加工行业根据“总体规划、分步实施、以点带面、整体推进”的原则，首先在某个产品生产线上进行试点，然后在全厂全面推广应用。
1、确定需求与调研
在数字化车间实施之前，确定机械加工行业的生产信息化的具体需求是首要的任务，MES的实施涉及到企业生产过程的各个环节，部门与人员之间的协调非常重要，成立的项目小组对机加和装配车间进行了生产组织过程差异分析和生产过程调研。
2、制定机加工MES系统实施方案
企业的情况各有不同，项目组配合中标软件公司做好MES的业务需求调研，与中标公司一起制定出了机械加工行业MES系统实施方案。
3、网络敷设和硬件部署
数字化车间的网络建设是串联各项业务，使之互相协作的保障，部署了包括触摸一体机、新增数控机床、对刀仪、坐标仪、机床推送一体机等设备所需联网的网络。
4、基础数据准备
基础数据的规范性和准确性是保证项目成功实施的关键。联系车间、工艺处相应管理人整理、核查、录入部门人员基本资料、设备、工艺路线、定额等信息，并进行了相应角色的权限划分，以及系统上线前的动员培训和使用培训。
5、功能测试及试运行
MES系统开发基本完成后，项目组对系统中的计划排产、分厂调度、计划编辑修改、追加零件计划、待派工任务、反馈结果等过程管理、生产追踪等功能 进行了测试，并在车间进行了试运行。
6、系统集成
MES需要和ERP、PDM／CAPP系统进行集成，更需要和底层设备之间进行集成，MES系统集成的ERP系统下发的生产制造计划和反馈执行的结果，以及集成接收的PDM／CAPP的工艺文件和作业指导文档，通过车间DNC网络平台能够及时、准确地被推送到加工现场。
7、培训和应用推广
培训参与项目的各单位人员MES的配置和操作流程，全面落实系统的使用。召开车间制造执行系统上线运行大会，共同推进生产过程管理信息化建设，为公司全面推广MES起到示范作用。
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1、MES实施的主要经验
机械加工行业车间制造执行系统(MES)项目的成功实施，是关键用户配合和团队共同努力的结果。可以总结为以下几点经验：
(1)系统选型与功能取舍
量体裁衣，根据企业生产特点，选择最适合的厂商，选择实力强、软件技术水平高可集成性好，可定制开发的厂商；考虑与现有系统的配套性，与车间设备控制的兼容性。
(2)业务部门参与度
系统的最终使用者是工艺部门和生产车间，因此在设计流程和二次开发时一定要和使用系统的部门进行充分的沟通，真正掌握企业现状，才能进一步改善、定制出合理的系统，如果系统实施只是简单地录入数据或者根据用户的使用情况进行简单电子化定制，那么就失去的项目实施的真正意义。
(3)科学的引导和推广
MES上线后，对现有流程会有较大的改变。改变后的流程是否具有可操作性，能否为广大的生产管理和操作人员所认可和接受，需要科学的引导和推广。很多企业在推广信息化系统时会走两个极端：一个是“太硬”，企业管理层高举考核、惩罚的大斧，结果使得用户虽然在用，心里却不断地抗拒，难免会出现一些问题；一个是“太软”，车间管理人员和生产人员很忙，交货进度催紧，于是放松考核，最终MES系统的使用只能浮于表面。因此，系统推广应以激励为主，考核为辅。
2、项目建设的建议
针对不同企业的特点，在实施MES车间信息系统时应该有所侧重，关注车间的实际需求。一定要选择适合各厂的，生搬硬套别人的所谓先进管理技术和经验往往达不到自己想要的结果。一个企业生产管理方式的变化不是一朝一夕就可以完成的，应该遵循循序渐进的原则朝正确的方向前进。任何信息化系统充其量只是一个工具，企业必须在提升管理手段的前提下，利用好信息化系统。
MES的实施会对原有的传统工作流程、工作习惯和工作思路产生冲击，需要进行适当转换。随着工业生产过程的日益复杂与规模的大型化，要求计算机系统不仅要完成直接面向过程的控制和优化，而且要在获取生产全部过程信息基础上进行指挥调度和综合管理，MES的实施就是经历如何利用计算机系统平台开展业务，提高企业的管理水平的过程。
企业充分了解自己管理上存在的问题，实施了MES后能很快看到问题解决后带来的效益，而MES的某些功能对企业来说近期不必要或是管理达不到适用这个功能的水平，实施后可能会对现有生产方式造成一些冲击。对于这些不太符合企业当前需求的功能模块，短期看不到很好的益处，但如果有些企业希望根据MES提供的专业的想法和管理观点来改变自身的生产流程，获得长远的效益，可以对这些功能模块逐步渗透。
机加工MES系统实施效果
通过机加工MES系统相关项目的实施，数字化地整合了机械加工行业机加、装配等整体生产线的信息以及车间现场的第一手数据。强化和规范了流程控制，大大提高了工作效率，建立了风险评估与预警机制，可做到协同有序、调度有效，实现了统计精准化，也是公正和科学的考核体系与实施手段。
MES技术应用实施是建立低成本、高效率的现代化生产线的必然要求，同时实现企业信息化是一个长期的过程，不可能一蹴而就。在实践过程中，各种系统之间会越来越契合、合理、及时、有效地协助企业提高管理水平。
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