以工单为核心的MES系统设计

MES任务对生产过程的影响

作为组织和实施生产过程的驱动力，MES直接或间接地支持着公司的所有业务流程。这意味着MES的引入和使用可以挖掘这些流程实施中的潜力。为了设计一个相对完整的MES系统，充分发挥MES支持生产管理的潜力，需要更具体地了解这些企业流程与MES的关系。

MES支持(或接近)实时企业生产流程和与生产相关的业务流程。因此，MES的系统设计通常应贴近生产，即在生产管理的职责范围内。

MES工作单管理

在生产中，订单通常是所有活动的触发点。它也是一个数据容器，用于处理生产过程中需要或产生的所有信息和成本。根据生产类型，使用不同的订单类型，如生产订单、看板、维修或维护订单以及返工或管理费用订单。因此，订单管理是制造企业MES功能的核心组成部分。例如，如果没有订单管理，详细的调度和流程控制几乎是不可想象的。

MES的订单管理不应与ERP系统的订单管理相混淆。因此，在本讲座中，“工单”用于表示MES中的生产订单。

在ERP系统中，订单的处理有一个中期或长期的范围，以及后续的账单。

在MES系统中，确定生产过程中各工序或基本子步骤的加工时间、资源分配和订单处理顺序(生产过程计划)，并负责其实施。通常会记录所有可能与订单相关的操作(登录/注销、中断、操作次数、拒绝原因、流程数据等)。).

工单管理以工单为虚拟载体，对生产力三要素(劳动对象、劳动工具、劳动者)进行建模，形成以工单为核心的制造管理系统。

MES“工作订单管理”从不同的外部来源和其他MES任务接收工作订单列表，并将这些数据提供给其他MES功能，例如“详细生产调度”。随着工作指令的处理，通过MES“数据收集”和其他MES任务产生一定量的新信息，然后“工作指令管理”将数据分发到工作指令，以便所有部门可以快速有效地使用它，例如，帮助他们对生产中断或变化做出适当和及时的响应。这样可以大大提高生产的透明度，大大减少时间损失。

输入不同类型的职务和与职务相关的状态。生产工单原则上来自ERP，包括关键日期、生产批次、流程细节等信息。MES中的其它任务也会生成工作单，例如生产工作单登录时触发的检验工作单、出现缺陷产品时创建的返工工作单、根据维护日历创建的设备维护工作单、触发物料移动的运输工作单、按库存生产中的看板工作单以及记录间接成本的管理费工作单。

流程建模:来自ERP的生产工单往往需要在MES中分解成流程层次，定义流程的资源、物料、时间、数量等细节。

处理工单采集数据:处理来自MES“数据采集”的原始数据，比如以脉冲值的形式汇总到各级。

操作条件:确定工单中各操作的关系。如果前一道工序完成20件，后一道工序就可以开始了。

工单信息的反馈:当前生产的整体情况是通过不断比较订单的目标和生产的当前信息得到的。提供可视化功能，实时显示生产进度，如延期、达成率等。工单管理在生产控制过程中创造了必要的透明度。

MES的任务“工单管理”管理生产区域的各种订单，不断更新工单的状态，使管理人员能够应对变化。工作指令信息为其他MES任务中的进一步处理提供信息，例如生产计划和工作指令处理，形成实际控制循环。

通过对工单数据的长期评估，可以得出关于组织缺陷的结论，从而为制造企业的持续改进过程提供支持。

MES系统功能模型

MES的“工单管理”功能之一，流程建模，定义了工单执行的所有规范。这些规范成为MES其他任务的模型基础。这个过程需要一定数量的合格工人来执行。在人员管理中，需要建立工人的资格矩阵，以匹配工艺要求和人员调度的工位安排。在工人日历中建立班次模型，可以结合人员的出勤情况，得出某段时间内可用的工人数量。在生产工单上记录工人的工作时间和生产数量，并对员工的表现进行评估。在间接成本工单上记录工人的活动和活动时间，可以优化人员安排。

该流程定义了所需的设备和设备工时。所有计划外的停机时间都会延长流程时间，导致流程效率降低。为了提高设备的可用性，需要定义设备的资源性能账户RPA，然后收集实际的设备状态并记录在相应的RPA中。一方面，管理层可以及时得到设备的异常状态，并做出快速调整；另一方面，它可以分析停机的主要原因，并指定消除非计划停机的有效措施。正确的设备工作时间采集是制定预防性维护计划的基础。

在设计MES系统时，我们将生产资源定义为生产过程中除设备以外所需的辅助资源，如工装、模具、工具、量具、设定程序、作业文件等。流程细节需要定义生产所需的资源数量。产品、设备和资源的组合是调度时的一个约束。在生产过程中，需要记录资源的使用时间，以便及时维修，比如修模。在管理层面，需要评估使用不同资源的绩效。

流程模板中定义的工序日期、工序时间和生产顺序是工序计划的起点。设备、人员和资源的状态是调度的约束。物料产量和工艺设定时间是调度优化策略的选择。

顾名思义，质量伴随着生产过程。因此，生产过程的一体化检验流程保证了在生产工单启动时，会根据不同的事件生成相应的检验任务，如换班、工单生产一定时间或数量、设备停机恢复生产等。检验任务的执行结果决定了流程的流向。

工单模块相当于MES系统中一座大楼的地基。工单模块设计需要充分考虑其他MES模块的需求。只有基础做得足够好，即使以后从2层楼建起4层楼，承重也不会有问题；即使以后装了电梯，消防通道也不会有问题；就算挖地下室也不会漏水。