什么是MES制造执行系统？深入了解MES

　    制造执行系统(MES)在市场上已经存在了相当长的时间，并且对于处于研究任何阶段的购买者来说，实际上有数百种MES选项可供考虑。由于“ MES”一词往往涵盖非常广泛的功能，因此不太可能找到能够提供确切功能范围的任何两个解决方案。考虑到与“智能工厂”或“工业物联网”(IIOT)计划相关的 数字技术的迅猛发展，最近几年尤其如此 。因此，至关重要的是，您必须了解MES的基本原理，以便可以将其用于组织的需求，而不是反过来。

　　MES系统的最佳方法

　　已经表明，MES的最佳方法是首先确定您想要实现的关键业务目标，然后再进行反向工作。这样避免了无休止地浏览描述各种功能的技术规范，并且在弄清它们在项目中的确切上下文之前可能会造成混淆。

　　实际上，某些MES功能可能与您的即时特定需求无关，因此可以帮助您避免选择过程中的猜测。当然，在任何潜在的未来阶段都需要注意这些注意事项，但我们稍后会介绍。

　　选择MES软件(和支持的硬件技术)的目标应该是针对单个平台制定计划，该计划可以满足您的长期目标，而无需最终更换。为了使MES系统有效运行，不应仅仅将MES系统的价格计算为简单的软件和硬件成本，而应该对由MES驱动的工厂运营进行的变更进行投资。不同的MES系统将规定自己的“最佳实践”，并且应将这些实践的基础与您当前的操作和目标操作相比较。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一起

　　一旦在您的工厂实施，MES将与其他现有和将来的工厂控制系统一起使用。大多数工厂都有一个企业资源计划(ERP)平台，该平台通常看起来与MES具有某些重叠的功能。但是，ERP绝不等同于MES，因为它通常是用于工厂的逻辑规划，而不是处理MES设计的日常物理操作。一个ERP系统本身对单个的制造过程和能力没有足够的了解，这就需要一个中间过程来将ERP数据“转换”为可以执行的东西。如果没有MES，则通常需要手动进行，这会浪费宝贵的时间和资源。

　　借助MES，可以收集来自ERP的有关需求的信息，并将其用于构建MES平台随后将管理的特定生产操作。MES接下来将向ERP提供有关操作的高精度和详细的实时信息，并且可以查询该历史信息并将其用于增强您下次的计划能力。

　　MES和ERP之间的强大关系应该成为考虑的关键因素，尤其是两个系统之间的交换点。解决此问题的最简单方法是根据两个系统的优势来定义和衡量两个系统的角色。在许多工厂中，计划是通过ERP以简单，逻辑的方式处理的，而生产中必须执行的更复杂的物理任务则由MES在实时详细的环境中进行最佳管理。

　　入门– MES系统的价值

　　在考虑MES时，您的出发点应该是生产的终点，即准备装运的产品的完成。从客户的角度来看，最重要的指标是按时交付。对于制造商而言，这是建筑产品的成本以及设施的能力。在这里，容量的定义和决定不仅取决于所用设备的范围，而且还取决于在不可避免的时间从一种产品模型转换为另一种产品模型时如何使用和管理它。当生产大量产品时，手动和自动生产操作的灵活性将决定设备的整体效率。

　　如果您要同时生产许多不同的产品类型，那么确定满足交付目标的总体能力可能会非常困难。这是MES的第一个实际潜能值。通过访问基于计算机的数字工厂模型，可以始终查看过程的状态和性能，这为改善车间生产流程和分配工作单提供了无数的机会。MES的基础是实时跟踪最终产品和子组件。每个生产单元都可以通过带有标签或蚀刻条形码的唯一ID跟踪整个工厂的生产过程。

　　简单的MES操作的好处

　　在每个关键站，将读取每个生产单元的唯一ID，这提供了几个与关键相关的值。首先，MES处理有关每个事件的信息，在这种情况下，该信息显示了每个生产单元的确切位置。然后，利用每次读数的时间，MES将通过图形显示生产单元流程的可视化，图形显示“关键绩效指标”(KPI)，有助于生产管理和工程部门了解绩效。例如，您将能够确定工作站之前要排队的产品的“瓶颈过程”。您还可以找到“操作不足”的提示，或者操作员在等待下一个生产单元到来时闲置的情况。MES将显示未通过测试或检查过程的生产单元，需要将其重新路由到维修站以及这可能对主要生产流程造成的任何中断。有关效率，生产率，总体设备效率(OEE)等的详细信息，可以通过分析每个生产过程中生产单元的吞吐量以及它们之间的行程时间来确定。

　　这样跟踪生产单元会带来后续收益。MES可以确保在读取每个产品的ID时，检查与工作订单的符合性，以便每个生产单位将仅以适当的顺序执行每个过程，包括任何维修循环。这可以确保您不会错过任何生产过程，或更重要的是，不会错过任何测试或检查操作。将您的MES系统与工程数据准备系统链接起来，还可以确保为操作员提供适当的操作标准和设置文档，使其与制造的产品完全匹配，包括任何材料替代或版本变更。

　　提供电子文档的能力消除了通常与基于纸张的文档管理相关的多种风险，尤其是在审计情况下，在这种情况下，合规性是关键，而修订控制则是一切。还可以收集来自生产过程的数据(例如测试结果)并将其分配给每个生产单位，从而以生产单位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取决于可以从工厂的机器中获取多少数据，以及可以从操作员那里手动输入多少时间。

　　任何新的MES安装成功的关键因素是机器 连接性 和系统用户界面的质量。MES产品功能的一些明显区别是从各种不同类型的机器中提取和解释数据的能力，以及以受控的方式一致地收集手动操作员输入的能力。MES界面是操作员专用的，不需要固定在任何操作位置。通常会有专门针对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进行操作。

　　MES“顶级”的简单外观提供了操作的基本可见性以及有关其工作方式的宝贵细节，同时还突出了可以改进的地方。但是，在确定如何应对任何更改以及这些更改可能产生的相应影响时，需要考虑许多潜在因素。生产还严重依赖于整个工厂运营的其他方面。这些依赖性包括 质量管理，物料准备和后勤，工程数据准备以及关键工具和资源(包括人员)的管理。

　　MES的范围更深入到工厂管理领域，其中包括对这些依赖过程的支持，因此您可以解决在生产流程中看到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，包含的内容，不包含的内容等方面具有许多不同的含义。大多数MES系统的创建都是为了最大程度地跨越整个行业，支持各个行业领域。在某些情况下，某些功能可能无关紧要，而在其他情况下，它们可能很关键。其他人至关重要。可能永远不会有MES的通用标准化，它定义了它必须包含的内容或期望包含的内容。工业物联网(IIoT)和其他技术进步不断发展，改变了围绕此事的讨论。当前对MES的期望是通过与自动化设备双向连接来减少所需的操作员支持量，并减少数据采集和过程控制的中断和延迟。

　　工厂依赖

　　生产过程通常旨在关注 主要生产进度 向客户交付成品。这种想法是，生产计划中的任何中断都会危害准时交货的性能，这种情况永远不会发生。如果发生这些中断，将导致生产率下降，并有可能延迟完成工作，这将需要大量成品库存，从而增加了运营成本。最终生产完全依赖于所有提前准备的工作，最好以“及时”(JIT)为基础，以便在需要时可用，而不是在任何时候都可以。要记住的主要依赖关系注意事项包括材料准备，工程数据，关键工具和资源以及人员的管理。MES跟踪当前和计划的生产以及最新的生产进度。然后可以预测物料供应和资源利用的顺序，这使MES能够根据最终生产要求来管理这些资源。如果超出了资源能力，MES也可以微调最终生产进度。因此，MES基本上是在“大数据”环境中，在一个实时环境中运行，该环境同时在多个区域中工作，并具有许多不同类型的数据。软件的设计和范围决定了MES提供多少价值和范围。基本示例将计算并确定所需的需求，然后监视性能进度。更加先进的MES系统将管理从属区域的重要属性，从而提高有关自动化，管理和可追溯性的收益。这使MES能够管理这些资源以符合最终生产要求。如果超出了资源能力，MES也可以微调最终生产进度。因此，MES基本上是在“大数据”环境中，在一个实时环境中运行，该环境同时在多个区域中工作，并具有许多不同类型的数据。软件的设计和范围决定了MES提供多少价值和范围。基本示例将计算并确定所需的需求，然后监视性能进度。更加先进的MES系统将管理从属区域的重要属性，从而提高有关自动化，管理和可追溯性的收益。这使MES能够管理这些资源以符合最终生产要求。如果超出了资源能力，MES也可以微调最终生产进度。因此，MES基本上是在“大数据”环境中，在一个实时环境中运行，该环境同时在多个区域中工作，并具有许多不同类型的数据。软件的设计和范围决定了MES提供多少价值和范围。基本示例将计算并确定所需的需求，然后监视性能进度。更加先进的MES系统将管理从属区域的重要属性，从而提高有关自动化，管理和可追溯性的收益。如果超出了资源能力，MES也可以微调最终生产进度。因此，MES基本上是在“大数据”环境中，在一个实时环境中运行，该环境同时在多个区域中工作，并具有许多不同类型的数据。软件的设计和范围决定了MES提供多少价值和范围。基本示例将计算并确定所需的需求，然后监视性能进度。更加先进的MES系统将管理从属区域的重要属性，从而提高有关自动化，管理和可追溯性的收益。如果超出了资源能力，MES也可以微调最终生产进度。因此，MES基本上是在“大数据”环境中，在一个实时环境中运行，该环境同时在多个区域中工作，并具有许多不同类型的数据。软件的设计和范围决定了MES提供多少价值和范围。基本示例将计算并确定所需的需求，然后监视性能进度。更加先进的MES系统将管理从属区域的重要属性，从而提高有关自动化，管理和可追溯性的收益。软件的设计和范围决定了MES提供多少价值和范围。基本示例将计算并确定所需的需求，然后监视性能进度。更加先进的MES系统将管理从属区域的重要属性，从而提高有关自动化，管理和可追溯性的收益。软件的设计和范围决定了MES提供多少价值和范围。基本示例将计算并确定所需的需求，然后监视性能进度。更加先进的MES系统将管理从属区域的重要属性，从而提高有关自动化，管理和可追溯性的收益。

　　MES内部供应链管理

　　为了使生产成功，材料至关重要。缺少即使是微不足道的零件，例如正确的电缆或电阻器，它们本身的成本却最低，可能会阻碍生产的完成，甚至不应该开始生产。因此，MES需要将每种材料视为关键材料。ERP从原材料的到达到工作订单的完成，仅通过零件号和数量的“现场”简单地跟踪物料，这基本上是将制造的产品乘以物料清单(BOM)中的物料数量。许多ERP系统按位置支持物料清单，但是，这很不可靠，因为它需要在忙时进行大量的手动物料计数和数据输入。几乎总是ERP的物料视图与实际情况不同，由于损坏和其他未说明的损失。这些不准确和无法在需要时找到物料的原因导致需要调整ERP，从而导致频繁，昂贵和破坏性的库存检查。基本的 MES 系统有助于提供物料移动的知识，尽管ERP系统将继续基于对可用物料的不正确假设频繁做出错误的计划决策，这可能会产生无法实现的进度表。先进的MES系统将完全 控制材料。首先，要对材料进行唯一标识，无论是对于基本组件和子组件，还是对于大宗材料(例如电子制造中的SMT零件卷)，都应通过载体进行唯一标识。然后，MES将通过分配存储地点，然后将物料散布在整个工厂(包括仓库，本地库存区域和交付到消耗地点)中，为物料操作员创建和管理物流任务。 移动终端 扫描进出地点的材料，是在任何需要的地方都具有MES功能的好方法。看板和JIT交付是精益原则，是推动物料移动需求的最佳原则，并且基于消耗点对物料的预计需求。MES可以完全了解当前和近期的计划进度，并通过了解生产所需的每种材料的数量来实时提供有关生产过程进度的反馈。更先进的MES系统还将收集损坏数据和消耗数据，然后可以维持近乎完美的物料库存控制，并且当共享回ERP时可以改善ERP做出的决策。材料的高级方面，例如存储环境要求，对水分敏感的材料的烘烤周期，陈旧和过期，

　　MES技术消除了“内部”材料短缺，从而确保了材料的缺乏永远不会造成生产中断。肿的库存减少了75%，物料物流减少了30%，仓库空间减少了50%，例如与生产空间和所需载具数量(例如SMT物料的供料器)相关的其他节省，还有一些其他好处。对于许多人而言，购买先进的MES系统可以证明仅凭与材料相关的成本就可以节省。

　　工程数据管理

　　显示电子文件 在生产过程中，这是现代MES解决方案的一项任务。随着更多流程的自动化，此类文档将转向流程的设置，而自动化则遵循一组指定的说明。机器供应商提供的软件通常会格式化和优化这些说明。但是，产品的设计和本地BOM会提供从中导出指令的工程数据。取决于过程能力和吞吐量指标，MES工程系统将设计和BOM数据的转换以及工作分配划分为许多自动化和手动过程之间的完整产品。如果没有这样的工具，工程师必须从几种不同的格式中读取设计数据，确认数据的一致性，并根据本地BOM的变化来调整数据，然后根据他们的经验和知识将数据手动划分到各个生产系统。对于像电子这样的复杂制造，此过程通常需要几天的时间。不幸的是，该过程实质上是工程学决定了生产配置，利用该配置可以提前制造每个产品，而灵活性却很少。在当今动态的高混合环境中，此过程是不可持续的。利用先进的MES系统创建的数字产品模型可以从设计和BOM中获取电子格式的数据，这些数据可以根据工程偏好自动转换和分配工作，而无需花费数分钟而不是几天的时间。根据当时的实际生产和需求情况，能够按需高效生成过程数据的能力使MES计划功能可以决定哪种配置最适合每种产品。更具适应性的计划可显着提高资产利用率和生产率。MES计划功能将考虑子装配的整个产品层次中的交货时间，考虑所有可用配置，转换时间以及产品分组策略来优化执行。这种精益计划的方法是在数小时或数天而不是数周或数月的时间内执行的。这种灵活性极大地改变了现代工厂响应客户需求变化的能力，从而能够在多种产品中平稳地进行更改，同时保持最高利用率，而不会产生过多的成品库存。这种做法可以使产量提高20%至50%。这解决了在产品组合增加时生产率急剧下降的传统问题，这导致没有MES或仅具有基本MES时存在的成本和投资增加。

　　采用MES系统的原因

　　在最后一部分中，我们将进一步研究使最终生产有效运行的MES功能级别。然后，我们探索不同类型的MES系统，并回顾MES系统的重要方面，以便在首次实施或将已经存在的基本MES升级到具有最新IIoT数字化技术的系统时记住。

　　MES系统主要关注跟踪计划的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。根据包装的不同，MES系统提供的模块可帮助这些活动达到不同的水平。其中一些功能包括高级控制和优化，其中包括支持运营管理的所有部分。现在，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，各种资源对于正常运行都是必不可少的。如果缺少这些资源中的任何一种，则无法执行该过程。基本示例包括用于组装的工具，例如简单的螺丝刀或剪刀。过程可能还需要使用一系列特定的支持设备，例如SMT机器上的物料进给器。在此示例中，必须准备，创建和安装进纸器以支持它们将要进纸的特定材料。任何错误都是灾难性的，因为这是至关重要的过程。这就是MES非常需要包含进料器准备工作的原因。其他用例示例包括正确设置，校准和检查在使用前需要设置为一定值的测试设备或扭矩驱动器。在许多情况下 它是从属设备的维护，而不仅仅是其存在和准备情况。在大多数情况下，维护是要进行计数和管理的，从而导致例行维护，因此需要管理从属资源的当前状态，此外还需要管理可用性和设置。更加全面的MES将提供所有这些任务。

　　以人为本

　　工人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，因此他们可能会或可能不会从事特定的生产过程。达到或成功完成生产目标的能力，甚至在某些情况下甚至完全无法开始生产的能力，会受到工间休息时间和疾病，休假等情况的极大影响。了解具有必要技能的操作员可在以下地点获得服务至关重要每个生产作业运行的确切时间。先进的MES系统可以提供更多的创新优势。通过MES系统以及过程自动化软件中包含的更多操作知识和指导，可以减少对专业操作员技能的需求。运营商可以 通过最新的电子文档，在团队中快速安全地从一个角色转移到另一个角色，以显着提高这种环境下的生产灵活性。通过在需要资源的任何地方使用与运营商相关联的移动终端，将使这种情况受益。

　　主动质量管理

　　与质量有关的任何问题始终会对生产造成破坏。发生的任何缺陷都可能导致额外的不必要的检查，维修，返工和重新测试周期，从而导致延迟和成本。更严重的是，每当发现缺陷时，它就不可能是唯一的。在确定并实施某些对策之前，重复发生缺陷的可能性很高。在某些情况下，这是如此严重，以至于最好至少在不知道缺陷原因之前停止生产。除了管理路由例外之外，MES还从测试和检查过程中收集电子维修单，以帮助分析缺陷和维修程序。MES系统记录物料和过程事件，通过缺陷单元完整而特定的生产历史记录来支持最快的缺陷分析，从而最大限度地减少生产中断。统计信息可以帮助确定导致此缺陷发生的独特情况集，并识别以相同方式制造的任何其他生产单位。MES系统为每个生产单元提供完整的可追溯性信息，以确保合规性，并通过对依赖关系的管理来保证所需的一切均已正确放置，配置和正确设置。这样，先进的MES既可以在工厂内部也可以对市场上的产品进行有效的质量管理，从而有助于确保最低的劣质成本。

　　维修管理

　　设备故障是制造的另一个关键问题。为了避免发生这些不可预见的事件，必须对所有关键设备进行例行维护。然而，要知道必须执行哪些维护工作以及需要多久进行一次维护是一项挑战。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。例如，如果未按预期使用机器或生产线，可能会不必要地进行许多操作。通过利用有关每个关键生产过程执行的累积工作的信息，MES可以产生宝贵的影响，从而创建更复杂的维护策略。预防性维护程序旨在减少维护，使其仅执行必要的操作。除了常规的维护任务(例如清洁和润滑)之外，这种方法还可以用于主要的维护工作，例如更换电动机。MES管理维护资源并组织维护工作的时间安排，例如，由于其他原因而没有使用机器时，或者这些任务将包括在总体计划活动中。MES维护终端具有与生俱来的移动性，这使其成为维护工程师的重要工具，可以与MES进行交互，以表明维护工作的位置和类型，文档调整和设置，并有助于理解维护工作程序。例如，有时由于其他原因而没有使用机器，或者这些任务将包括在总体计划活动中。MES维护终端具有天生的移动性，这使其成为维护工程师的重要工具，可以与MES进行交互，以指示维护工作的位置和类型，文档调整和设置，并有助于理解维护工作程序。例如，有时由于其他原因而没有使用机器，或者这些任务将包括在总体计划活动中。MES维护终端具有与生俱来的移动性，这使其成为维护工程师的重要工具，可以与MES进行交互，以表明维护工作的位置和类型，文档调整和设置，并有助于理解维护工作程序。

　　MES选择的广度

　　当今可用的MES系统的广度和深度有些不同。但是，可以将MES应用程序高层分组。一种类型是更简单，更通用的MES系统，其目标是支持众多行业，具有基本功能，并且在灵活性或定制化方面受到限制。即使这些系统在应用程序支持的范围内基本上只是使当前的生产操作自动化，它们还是有用的。MES的另一种类型是完全相反的，它通常在特定的细分市场中提供对复杂需求的深度支持，并且经常需要广泛的定制。由于需要额外的软件定制，这种类型的MES系统可能会大大增加成本，以及持续的支持费用。在这两个极端之间的是MES解决方案的“最佳位置”。利用包括最新的IoT标准和现代MES系统在内的著名数字技术，可以从各种可能的自动化流程中收集数据，并且在运营商支持方面的拥有成本最低。这些模块遵循标准的数字过程建模，并且只需很少的定制就可以在关键领域提供相对深入的细节。这些高质量的MES系统具有很高的可配置性，并具有提供“最佳实践”方法的好处，这些方法可以使生产和工程以及其他过程协同工作，并共同发挥作用。结果是最先进，技术最先进的MES解决方案，对实现计划中的原始业务目标起着至关重要的作用，

　　概括

　　在考虑实施MES系统或将旧系统升级为最新的更高级系统之一时，要牢记许多起点。一个成功的起点是与业务相关的运营目标的成功，但也要意识到，MES的多个模块对于入门非常有用。相反，引入过多的模块会导致中断并增加初始成本。在评估MES时，应考虑其他潜在阶段，以确保一旦选定的MES到位，它就可以支持将来的需求而不必考虑更换。应该在每个阶段为要考虑的每个模块或模块组完成投资回报(ROI)分析。应该评估由于实施MES而导致的收益方面的变化的潜在影响。取决于是否主要关注产能，准时交付指标，质量或一致性要求等。这些评估因制造过程而异。此外，还需要考虑无形因素。

　　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。使MES安装变得容易且具有成本效益的另一个要素是了解车间的硬件要求，尤其是对于人工操作的流程，因为操作人员可能会不断地从一个角色或一个职位转到另一个职位。效率科技MES系统能够帮助企业实现精益化生产，解决交付问题，改善物料管理，提高物料流转率，提高质量的控制能力。