1. 概述

　　MES系统的重点是实现生产组织全过程中技术准备，生产计划及调度，产品加工，资源保障等部门的信息共享协同工作，保证设备利用率，合理配置和调度资源，提高生产能力。实现业务流程的可视化，促进业务流程的持续优化。

　　当前所面临的问题主要焦点集中在“针对计划、物料、生产过程问题的解决”。计划层与执行层存在空隙，造成这种空隙的是资源物料，计划，生产过程的不断更新导致。主生产计划及物料需求计划都是建立在理想稳定的状态基础上，然而计划，资源等会在计划到生产这段时间内发生改变，制造环境也可能发生变化，设备的突然故障或者更换以及不合格品率不符合要求都会导致计划的混乱。那么需要计划排程来规避这些问题的发生，有机的将计划，资源，生产串联起来，做到实时化，智能化，集成化的更新。

　　现公司为了更好的管控车间现场，需要对生产车间内生产设备进行监控管理，并由设备管理延伸到整个车间的生产管控。故需要一套适合机修厂自身的生产管理软件结合设备监控系统来提高工厂对生产现场的管控能力，优化生产。

　　2. 目标

　　通过WIP（在制品管理）SCADA（设备联网）实现敏捷制造的生产管理目标，以信息可视化提供的数据支撑，准确掌握各类生产的资源负荷状况，提高瓶颈资源利用率，提升原料工装夹具配送精准度、提升生产应变能力。以信息可视化达到问题预判、问题预防，减少生产问题。及时传递操作中的生产作业状态信息，促使解决问题流程的实施及现场管理组体系的完善。以信息化手段，实现可视化全息车间管理。提供多种统计分析，为决策者提供充足的数据依据。打造具有先进性、科学性、前瞻性的现代化生产体系。

　　可视化的车间管理，提升效益，通过原料准备、生产计划信息、加工过程的透明化、实时化，提升配送精准度，监控生产设备运行情况，确保及时生产配送，提高效率。以设备信息可视化，提高设备信息化水平，提升效率，降低不合格品率，提高用户满意度。以产品生命周期可视化，分析流程瓶颈，有效推进生产协调，降低生产执行出错率，提升部门协作效率。以工艺内容可视化，加强员工自主性，提高数据共享效率，增加产线应变能力。以异常信息可视化，快速响应并有效解决，避免停线，降低风险。通过库存信息透明化、实时化，避免信息传递延时而导致的物料出入库出错，降低仓储成本。行成透明化、实时化、现代化的智慧车间。

　　1.打造具有先进性、科学性、前瞻性的现代化生产标杆。

　　2.通过信息化手段实现智能调度排产、生产数据跟踪，提高生产协同效率。

　　3.通过信息可视化促进精益生产以提升管理过程的问题解决能力，达到问题预判、问题预防的效果，可视化包括：

　　1)生产进度可视化：实时对生产进度进行跟踪，挖掘生产瓶颈，提升交期把控。

　　2)生产质量可视化：分析生产过程中的不良问题，归纳总结不良原因，整理解决方案，提高生产质量。

　　3)异常信息可视化：提高异常情况响应速度，保证生产过程流畅性，提高生产效率。

　　4.打造信息化工艺流程，生产排产、生产过程高度自动化，将生产工艺标准化，准确化。

　　5.通过信息化，智能化，缩减人工成本，提升设备高度协同能力。

　　6.通过物联网技术实现设备数据自动采集，设备数据和生产数据自动报工。

　　7.提供多种统计分析，为决策者提供充足的数据依据。

　　3. 需求分析

　　3.1. 计划管理

　　根据订单和生产计划制定详细排程和车间生产作业计划（是一种资源分配的决策活动。考虑订单优先级、交货期、库存、加工路径、产品特性、加工工序、设备负荷、资源限制等条件，将生产计划与用户订单转化为具体的生产作业计划，排出高效率的日（班、线、台等）的作业顺序，并将设备的调整降低到最小程度。

　　在系统设计过程中主要由以下需求：

　　1)总厂计划（系统集成）：在系统设计过程中需要考虑与整厂对各类订单的加工产线计划导入以及和交货期进行控制管理，并在在MES中进行车间现场详细排产工作。

　　2)手动排产：该功能模块主要是根据从总厂中读取的主计划进行分解，企业工作人员根据现场设备负荷、交货期等情况在系统中进行手动排产、派工等操作，可具体到人员、设备、工位等。

　　3)生产进度跟踪：可实时了解车间产线现场的各订单的实际进度。

　　3.2. 工艺管理

　　工艺管理是MES系统中必不可少的一个重要环节，工艺管理是企业重要的基础管理，是稳定、提高产品质量、提高生产效率、保证安全生产、降低消耗、增加经济效益、发展生产的重要手段和保证。

　　系统主要需求如下：（该功能可根据企业已有PDM系统中功能进行集成，把MES需要的信息从PDM系统中读取出来，避免重复工作，该工作需PDM系统开发商配合，提供接口和相关字段）

　　1)工艺文件和图文的管理：可在系统中对生产工艺图文和相关文件进行统一管理。

　　2)工艺流程管理：可在系统中自定义工艺路线等。

　　3)工艺版本管理：可通过版本管理工艺路线等。

　　4)审批管理：当系统中工艺流程或工艺版本变更时需进行审批，审批流程可自定义。

　　3.3. 设备管理

　　设备管理是一套对生产设备、操作规程、管理制度、运行监控、故障诊断、维修维护、运行统计等进行全面管理的模块。

　　主要需求如下：

　　1)基础资料；

　　2)基础保养；

　　3)设备维修；

　　4)计量管理；

　　5)点检管理；

　　6)设备运行；

　　7)备品备件台账；

　　8)设备知识库；

　　3.4. 生产报工

　　生产进度的实时报工在MES系统中是最重要的一个节点，每一个工序或零件的完成与否将直接决定整个生产任务是否能够完成，甚至影响整个企业的计划安排，所以通过车间实时数据报工，能最大限度地贯彻好调度结果的有效执行。

　　主要需求如下：

　　1)操作终端：每条线关键工位或每几台设备放置一条工位终端，用来进行任务查看、生产进度提交、异常呼叫、图文查看等。

　　2)生产任务查看：在车间现场指定位置放置操作终端，员工在现场终端刷卡来了解自己的生产任务，并卡查看相关工位文件、操作说明等。

　　3)生产进度提交：通过现场工位机或设备数据采集直接提交生产数量。

　　3.5. 异常管理

　　生产过程中有可能出现的异常情况，如设备故障、缺料、加工异常等情况。出现异常时，系统进行异常报备、异常跟踪处理、异常紧急预案处理设置及异常短信通知设置，并定时生成异常处理报告和报表。

　　实现快速的信息传递、申请呼叫、实时显示、统计分析、报表生成等，就工序作业、设备状态、质量问题、供应物料情况等过程进行实时的信息传递和管理，对生产全过程构成支撑。

　　当品质，工艺，设备，设备参数出现异常报警时，系统会根据预先设定的人员、处理时间及提醒方式，若责任人在时间内未处理报警则逐级进行提醒。

　　主要需求如下：

　　1)可在系统中自定义设置异常类型；

　　2)可以通过短信、邮件、看板的方式通知相关人员，根据故障类型的不同设定不同的处理人员；

　　3)当出现异常时，处理人员处理超时时可以逐级上报。

　　4)可以通过现场操作终端进行异常呼叫，呼叫时需刷员工卡记录呼叫人员信息、呼叫时间、呼叫工位、处理人员、处理时间等。

　　3.6. 质量管理

　　生产质量管理主要是为了控制产品生产过程质量，降低生产风险，提高合格率和客户满意度，针对关键工序设置检验指导内容、质检项及参数供质检人员对比确认，大大降低了因上道工序存在的质量问题继续加工生产而带来的损失。

　　主要需求如下：

　　1)通过现场终端可以提交生产过程中产品自检、报废、返修等数据。

　　2)移动检验：检验人员配备移动终端，如PDA，PAD等。通过移动终端选定生产任务进行检验，并提交检验数据。

　　3)工作人员可通过系统实时查看当前生产任务的检验记录和统计结果。

　　4)通过设备数据采集，可自动获取检验设备的检验数据并向系统提交。

　　3.7. 看板管理

　　看板是把相关人员需要的数据直观的展示出来，需要了解这些信息的员工能一目了然的看到这些信息，帮助操作人员和管理人员进行生产管控。

　　主要需求如下：

　　1)可在每条产线、关键工位、关键部门放置对应的看板。看板位置和看板内容需详细调研后确定。

　　2)看板类型：可选液晶看板或LED看板，大小待定。

　　3.8. 统计报表

　　在企业中,只有把收集的统计数字经过多次加工处理,进行系统地、深入地分析，才能转换成各种有用的信息，使大量的统计数据完全实现它们的使用价值，才能发挥统计的服务和监督作用。

　　本系统可根据各种数据源生成各种报表，如设备故障统计报表，设备运行统计报表等等，并支持自由选取时间跨度，对象进行统计等功能。具体报表内容和报表展示方式需详细调研后系统根据已有数据及企业需要生成。

　　3.9. 系统接口

　　系统在设计、分析、开发过程中，一方面应允许充分考虑到企业已有信息系统的对接（如OA、PDM、WMS、ERP、DCS等 ），确保客户的投资；另一方面，还应该考虑系统的后续扩展，为以后的扩充预留接口。

　　已有系统的数据堆积诶主要如下：

　　ERP系统的接口：把MES中需要且ERP中存在的内容通过集成读取到MES系统中，如设备管理、BOM管理等模块的部分信息或全部信息。

　　与PDM系统的接口：实现生产香肠的加工任务和零件工艺图纸、工艺路线等无缝连接；

　　与WMS系统的接口：实现所有原材料、半成品及成品的进出库与库存的同步。

　　4. 系统解决方案

　　网络拓扑图

　　技术架构示意图

　　4.1.PLC设备数据采集平台

　　生产线现场加工设备为西门子等国际通用的PLC，采用DAServer的方式与现场PLC进行通信交互，将现场加设备中的工艺参数，报警信息、产量等设备信息采集到系统历史数据库中，与当前的生产工单、加工工序、加工产品、加工时间相对应，通过报表的形式展示。

　　4.2. 生产计划排产

　　4.2.1.ERP集成

　　1)由于企业存在多个管理系统，包括ERP和PDM等。MES中的部分功能是和ERP中的一些功能重合的，为了避免员工重复的工作，MES系统需要和ERP系统做系统集成。在生产计划方面MES系统需要读取ERP系统的生产主计划及交期信息，MES系统再根据从ERP中得到的主计划进行详细任务分解。

　　2)生产任务分解该模块主要功能为把从ERP读取的主计划进行进一步任务分解，根据产品的工艺路线或工艺标准，把任务分解到车间或产线。

　　3)生产任务派工该模块主要功能为，车间一线管理人员可根据MES系统下达到车间或产线的任务进行进一步详细分解，可具体到人、数量、工位、设备、时间等。

　　4)返修任务派工该模块主要用来对生产过程中或检验后不合格且需要返修的产品重新进行任务派工，可派工到原生产人员处也可指定其他人员。

　　5)生产任务管理可对生产任务进行管理，如暂停任务，重启任务，关闭任务等，任务处于不同的状态时，会对生产过程产生不同影响。

　　4.3. 远程监控设备状态

　　一台计算机可以同时监控超过256台设备的实时状态，以电子看板的形式随时查看所有设备的状态（运行、空闲、故障、关机、维修等状态）。

　　4.3.1.设备加工信息

　　实时获知每台设备的当前运行的状况、当前生产数量，更可进一步采集到当前报警或故障信息、报警信息，如报警号、报警内容等。

　　4.4. 生产现场管理

　　4.4.1.生产任务查看

　　该模块主要功能是，用于车间加工人员查看当天的生产任务，明确每个加工人员的工作目标，查看物料配比、零件图纸及工艺内容及时安排物流人员配料、送料提高生产效率。员工通过刷卡查看自己的工作任务和提交进度，且每个人只能看到自己的任务。

　　4.4.2.生产进度提交

　　该模块主要实现生产进度的实时提交，加工人员在现场工位终端中通过刷卡查看自己工作任务并提交工作进度。可多次提交，也可一次全部提交。

　　4.4.3.工艺图文查看

　　员工可在工位终端，根据任务产品查看该产品的工艺图文、对比自己的图文版本确定为最新版本，减少因工艺说明版本问题而导致的产品报废。

　　4.4.4.生产进度跟踪

　　该模块主要功能为：管理人员或计划部人可在办公室pc中实时了解当前生产订单的进度，该订单在那个工序、生产了多少、合格率、报废率等。并可看到当前订单是否延期，为管理人员安排后续生产和产品交期判断提供数据。

　　4.5. 质量管理

　　4.5.1.工序质检录入

　　在关键工序生产完成后，根据需要进行工序质检，并根据任务进行质检数据提交，并提交产品不合格时的处理方式，如返修、报废等。

　　4.5.2.工序质检查询

　　对质检信息实时查询。

　　4.6. 看板管理

　　4.6.1.生产计划看板

　　该看板主要是在生产过程中显示当前产线的生产任务，以及该产线的任务完成情况。方便生产人员对生产任务实时了解，然后合理安排作业时间等。

　　4.6.2.生产进度看板

　　该看板主要为计划组人员提供当前所有在产生产任务的进度情况，让计划组人员无需进行车间就可实时了解各生产任务进度，并根据进度信息对车间生产进行调控。未处理异常均显示红色字体处理时间及处理人。

　　4.6.3.异常呼叫看板

　　该看板主要为技术组或物料组人员提供现象异常情况，并直观的显示是在那条线，那个工位，由何人提出的何种异常。技术人员根据异常信息合理安排工作人员对异常状况及时处理。从而改善了出现异常时找不到人或不知找何人的状态。

　　4.7. 统计分析

　　4.7.1.生产订单报表

　　对已下达的订单情况进行统计汇总。

　　可按对车间、班组、人员、等多种条件进行相应生产进度查询与统计分析，使各项进度情况一目了然，能够非常灵活地编制日、周、月、年的生产报表。

　　预警功能体现了MES对生产的自动监控。

　　4.7.2.工序在制品查询

　　通过在制品查询可以直观的反映车间各个工序在产量，同时对这些在产产品可以按照类别、名称、型号、规格等属性进行组合查询，为了便于查看在制品状态和比例，我们设置了各类柱状图表、饼状图表的方式，对在制品数量进行图表的直观分析，便于管理人员及时了解生产进度。

　　4.7.3.每日生产报表

　　每天目前需要有人员手工汇总报送各个产品的设备、数量、报废原因合格率等，报送的信息实际上可以通过各个产品流程卡可以看到，需要系统自动出具该表；

　　4.7.4.质量分析报表

　　帮助管理人员分析废品趋势，及时发现生产问题。包括柏拉图/堆叠图/控制图/工序合格率等等。

　　4.7.5.设备使用分析

　　根据不同维度查看设备使用成本，设备故障等等统计信息，可对目前设备的性能与状态进行分析。包括平均无故障时间（MTBF）/平均修复时间（MTTR）/平均失效时间（MTTF）/设备综合效率（OEE）等等。

　　4.7.6.质量追溯分析

　　可以追溯到产品在生产过程中的工艺数据、出现废品的故障类型、加工设备的编号、加工工作人员等详细原始生产信息；甚至可以追溯到该批次产品所对应的原材料信息。

　　4.7.7.综合统计图表

　　1)依据管理需要生成各类生产及仓储管理统计分析图表。

　　2)选择某个产品或某几个产品或全部产品可自动生产每日、每周、每月质量信息，形成专有报表；

　　3)每个产品的日、周、月质量报表，自动生成，格式如图；

　　4)形成每人、每产品、每设备、每工序的质量信息。