MES系统解决方案
项目名称：精益工厂建设
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发出时间：
有效期限：15工作日
2016年12月31日制
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1需求分析.................................................... 错误!未定义书签。
总体需求............................................... 错误!未定义书签。
需求范围............................................... 错误!未定义书签。2方案描述.................................................... 错误!未定义书签。3方案实现.................................................... 错误!未定义书签。
与ERP对接业务流....................................... 错误!未定义书签。
MES系统业务流 ......................................... 错误!未定义书签。
业务功能设计........................................... 错误!未定义书签。
计划管理............................................. 错误!未定义书签。
业务流............................................ 错误!未定义书签。
订单数据来源...................................... 错误!未定义书签。
计划排产.......................................... 错误!未定义书签。
计划执行.......................................... 错误!未定义书签。
结果反馈.......................................... 错误!未定义书签。
业务分析.......................................... 错误!未定义书签。
工艺管理............................................. 错误!未定义书签。
业务流............................................ 错误!未定义书签。
工艺数据来源...................................... 错误!未定义书签。
生产工艺管理...................................... 错误!未定义书签。
工艺文件管理..................................... 错误!未定义书签。
业务分析.......................................... 错误!未定义书签。
物料管理............................................. 错误!未定义书签。
业务流............................................ 错误!未定义书签。
物料基础信息...................................... 错误!未定义书签。
仓库管理.......................................... 错误!未定义书签。
物料调拨.......................................... 错误!未定义书签。
物料防错.......................................... 错误!未定义书签。
财务同步.......................................... 错误!未定义书签。
业务分析.......................................... 错误!未定义书签。
设备管理............................................. 错误!未定义书签。
业务流............................................ 错误!未定义书签。
状态监控.......................................... 错误!未定义书签。
设备约束.......................................... 错误!未定义书签。
设备管理.......................................... 错误!未定义书签。
质量管理............................................. 错误!未定义书签。
业务流............................................ 错误!未定义书签。
检验数据采集...................................... 错误!未定义书签。
统计分析.......................................... 错误!未定义书签。
产品质量档案...................................... 错误!未定义书签。
车间管理............................................. 错误!未定义书签。
过程透明化........................................ 错误!未定义书签。
数据采集实时化.................................... 错误!未定义书签。
工艺文件查看...................................... 错误!未定义书签。
5S管理........................................... 错误!未定义书签。
看板管理.......................................... 错误!未定义书签。
异常管理.......................................... 错误!未定义书签。
Andon系统........................................ 错误!未定义书签。
查询管理............................................. 错误!未定义书签。
系统与自动化设备集成................................. 错误!未定义书签。
接口管理............................................. 错误!未定义书签。
基础数据维护....................................... 错误!未定义书签。
技术方案............................................... 错误!未定义书签。
MES系统功能模块...................................... 错误!未定义书签。
技术特点............................................. 错误!未定义书签。
系统架构............................................. 错误!未定义书签。
网络架构............................................. 错误!未定义书签。
平台关键技术........................................... 错误!未定义书签。
数据无缝集成与共享................................... 错误!未定义书签。
基于RFID技术的应用.................................. 错误!未定义书签。
可扩展性多工厂架构................................... 错误!未定义书签。4应用价值.................................................... 错误!未定义书签。
1需求分析
1.1总体需求
1)实现车间无纸化办公，甩台帐；
2)有效管理车间的物流跟踪，可实现产品的质量追溯；
3)实时收集车间的生产数据及设备和人员的数据，对数据进行统计分析、看板展示；
4)建立车间网络，提高车间信息化程度，使车间管理更规范化、程序化、人性化、方便快捷
性；
5)规范与制程化员工作业，形成扁平管理体系；
6)提高运营效能，降低运营成本。
1.2需求范围
1)订单管理；
2)计划管理；
3)工艺管理；
4)设备管理；
5)质量管理；
6)物料管理；
7)异常管理；
8)Andon系统；
9)现场管理；
10)5S管理；
11)看板管理；
12)员工管理；
13)查询管理。
2方案描述
车间生产所使用的管理模式一般为：独立的MES系统或独立的ERP系统，还有就是ERP 系统与MES系统结合使用；一般ERP系统的核心是在于进销存，在车间精细化管理上不及MES 系统；本方案在订单管理、工艺管理、仓储管理给出MES系统独立运行和MES+ERP集成运行两者实现方式；
3方案实现
3.1与ERP对接业务流
需要ERP系统包含订单管理模块、工艺管理模块、采购管理模块、仓储管理模块；
3.2MES系统业务流
3.3业务功能设计
3.3.1计划管理
3.3.1.1业务流
MES系统
与ERP集成
3.3.1.2订单数据来源
1)无ERP系统，MES系统有独立的订单管理模块，可进行客户信息管理、订单录入、订单审
核、订单下达；
2)有ERP系统，通过专业人员定制开发接口，直接从ERP中获取订单信息，订单信息可定时
获取或手动获取；通常订单包含订单工艺、BOM、生产数量、交货期等信息，具体内容由接口决定；
3.3.1.3计划排产
MES系统按照人员、设备、工艺等条件约束加上排程基础数据、排程优化规则、排程算法来完成计划排产；生成详细的各车间、工位作业计划，各车间工位物料需求单；
3.3.1.4计划执行
MES系统将排产的计划下放到车间或工位，期间可对计划进行调序、新增、删除等操作；
对作业计划状态管理，针对作业计划的不同状态可以对其进行不同的操作；
3.3.1.5结果反馈
车间计划执行时，在MES系统可实时跟踪计划的执行情况，并能够通过系统界面实时查看，通过接口可将执行结果相关信息反馈给ERP系统；
3.3.1.6业务分析
采用MES订单管理模块，无需定制开发系统接口；使用接口从ERP中获取订单，需考虑到获取已下达的生产订单接口调用不成功的情况，需开发接口调用服务程序，从而定时再次获取订单信息，会增加ERP服务器负担；
一般获取订单的同时，还需获取订单的工艺、BOM，因此还需要定制开发工艺数据获取接口，从ERP的工艺管理模块获取相应的工艺数据。
3.3.2工艺管理
3.3.2.1业务流
MES系统
与ERP集成
3.3.2.2工艺数据来源
1)无ERP系统，MES系统有独立的工艺管理模块，按客户需求对订单进行标准工艺路线、工
艺BOM制定，订单下达时自动获取相应的标准工艺路线和BOM，生成生产工艺路线和BOM；
2)有ERP系统，通过专业人员定制开发接口，直接从ERP中获取订单的工艺信息，生成生产
工艺路线和BOM；
3.3.2.3生产工艺管理
生产过程中，对生产工艺路线、BOM有变更的，可直接在MES系统中进行工艺变更管理，变更内容包括工序调整、工序增删、BOM清单变更等。变更后的工艺通过MES系统实时反馈到车间现场。
可在ERP系统中对订单的生产工艺路线、BOM进行变更，再通过工艺更新接口更新到MES 系统中。
3.3.2.4工艺文件管理
可直接在MES系统预先导入工艺文件，在订单下达时，MEX系统自动将相应的工艺文件匹配相应的工序，供给车间员工查看；在MES系统中可直接对工艺文件进行变更，实时反馈到车间现场；
通过接口从ERP/PLM中获取相应工艺文件，对应到相应的工序。在ERP/PLM中修改工艺文件，再通过接口更新到MES系统中；
3.3.2.5业务分析
采用MES工艺管理模块，无需定制开发系统接口；在生产工艺路线、生产工艺BOM、工艺文件获取和更新上，MES系统可做到实时反馈到车间现场，避免了现场以旧工艺加工生产造成的错误；
使用接口从ERP/PLM系统中获取工艺数据，考虑到接口调用不成功的问题外还需考虑到时延；要使工艺变更实时反馈到车间，需要在ERP/PLM系统中修改工艺完成之后，再到MES系统中手动执行下工艺更新的接口。
3.3.3物料管理
3.3.3.1业务流
MES系统
与ERP集成
3.3.3.2物料基础信息
有ERP系统，通过接口可从ERP接收物料主数据，物料编号，BOM、物料类型，以及对物料的附加属性进行定义如供应商信息、物料批次；
无ERP系统，MES系统提供相应的物料基础信息维护模块。
3.3.3.3仓库管理
在MES系统中可对车间各种类型物料（原料、部件、半成品）资源的全面管理功能，如来料入库、出库、调拨、盘点、退补料、超额领料、更改库存点等；提供各种查询功能，统计库存情况、库存周转占用分析、库存报警等数据汇总分析功能。
在MES系统中操作的数据，可通过相应的接口实时同步到ERP系统中，从而达到两个系统数据一致性；
3.3.3.4物料调拨
物料配送支持多种拉动模式；多模式送料组合，单一物料配送，多种物料一次配送；针对不同的物料类型（如生产用料与反冲料）采取不同的调度模式，对于小件物料，设置看板管理，刷卡看板，产生拉动单；对于易耗品，根据产品BOM自动计算消耗，达到设置的需配送值，发出拉动指令；
进行工位待料区与工位库管理，使物料达到精确、快速的配送；配送与工位无纸化交接。
物料捡配
3.3.3.5物料防错
根据物料属性，物料交接时根据物料实际编号与物料标准编码进行对比，对错误物料进行报警提示；
3.3.3.6财务同步
MES系统与ERP系统集成的情况下，各个类型仓库（包括原料仓、辅料仓、成品仓、半成品仓、委外仓）的所有物流活动，如收料、转仓、入库/退料、出库/发货、盘点等，产生的物料属性变更信息（批量、数量）等以ERP过账的形式同步更新至ERP中，能够有效的起到规范作业流程、简化作业环节、提高工作效率和防止作业错误的效果，使企业内物流移动数据和可用库存随时可查。
3.3.3.7业务分析
MES系统物料管理模块，涵盖了仓库基础信息、采购、检验、入库、出库、盘点、预警、统计查询等方面的管理；在数据量交互较频繁，数据量较大的情况下，单一的系统管理在数据的可靠性、稳定性比两个系统集成时的高；
3.3.4设备管理
3.3.
4.1业务流
设备管理
设备点检
3.3.
4.2状态监控
可通过各类查询界面对各车间各生产线的设备进行分析，包括显示不同设备的运转状态、产量、合格率、负荷、时间等信息，设备运行参数收集，对设备的各种操作进行记录，并对设备的异常进行统计分析，为设备管理部门提供维护设备计划提供数据依据。
3.3.
4.3设备约束
系统能够约束设备的使用，设定设备的用户权限，避免由于人为判断的错误和无权限人员的操作导致的设备使用错误；设备参数设置，针对各车间各工位点的要求不同设置不同的工艺
参数，系统将选择合适的设备进行生产任务，防止设备超负荷运行；若未进行设备点检或保养中，则系统约束设备不能开机取计划，保证生产安全可靠的进行；设备故障自动报警，上工序的任务将由系统自动分配到其他设备，防止产品在故障设备上加工造成不良品的产生；通过各种约束，减少车间现场的异常和生产过程不良品的产生。 3.3.4.4 设备管理
系统将设备、工位、人员进行关联，做到制程化管理，让点检、保养、维护成为作业监控点；同时可改变设备维护、保养、检修机制，将设备保养、检修通知到相应的设备负责人。
工装、量具等管理可参考设备管理进行，形成现场全面支撑。 3.3.5 质量管理 3.3.5.1 业务流
质量管理流程
不合格品管理流程
3.3.5.2 检验数据采集
自检、互检、抽检、全检、巡检、专检等检验流程所产生的检验数据作为历史记录进行保存，随着生产现场设备自动化水平的提高，生产现场的数据采集也更趋于智能化、自动化，例如离散改造后的自动线，其生产模式就是离散转为流式的典范，MES 结合这一特点，预留了与现场生产设备和检测设备的采集接口，同时支持条形码、RFID 、触摸屏等方式的数据采集，来
提高现场采集的效率，后续可以根据业务需求与检测设备等进行关联。
3.3.5.3统计分析
通过与工位动作关联，管理车间质量检查中的各种数据，生成质量报表，给出质量数据分析报告；统计分析缺陷数据，质量部门通过分析掌握质量问题发生原因、发生几率，从而控制质量问题发生，提高问题发生后的处理效率，并采取预防措施等。
3.3.5.4产品质量档案
生产产品过程工艺数据、测试数据、生产信息（生产线/人员/设备）、关键物料等质量档案信息；根据产成品档案，完成产品质量追溯；也可根据零部件批次信息完成产成品质量追溯；
质量追溯
3.3.6车间管理
车间管理是个集成性很强的作业单元，其完整的统一了现场所有要素，并最终与员工绩效进行关联。在进行严格过程管控的同时，车间功能要求操作简单，不能降低或损失员工正常作业的效率与准确性。
车间现场管理
3.3.6.1过程透明化
车间生产过程透明化，对于生产管理无疑是很有帮助的，MES系统实时监控各工单、各产线的投入、产出以及在制品信息，及时了解订单的执行情况，通过对在制品的实时监控与预警，减少维修和返工的数量，降低成本；
在制品信息查询
3.3.6.2数据采集实时化
在数据采集上是以工位为单位的生产小组作为生产的采集单位，员工进行的每一项操作都是通过刷ID卡完成，使生产现场的信息收集、传递、处理和反馈做到准确、及时、系统和科学，提高制造管理的透明化和敏捷性。
3.3.6.3工艺文件查看
系统提供实时查看最新工艺文件功能，使生产按照最新的工艺要求进行准确无误的进行。
3.3.6.45S管理
生产结束对车间现场进行5S管理监控，记录5S管理各项数据，为车间现场的整洁、安全、消除隐患起到牵引作用。
3.3.6.5看板管理
启用看板管理，对车间的生产情况、质量数据、设备运作等信息进行大屏幕显示，从而使车间现场人员实时获取车间各种生产状态数据。
3.3.6.6异常管理
车间异常预警，如安全库存预警、缺料报警、设备异常停机、质量缺陷管控，从而使各车间及时发现生产中存在的隐患，确保生产过程不出现较大波动，大幅度提高了公司对各车间生产物耗和能耗数据的在线监控与分析工作效率，同时也提高了各车间的生产管控水平，从而确保安稳生产。
在异常发生时，通过系统上报异常，系统马上通知相关部门人员到现场进行处理、关闭、异常信息处理反馈，全面跟踪与管理从发生到结束过程，形成一个闭环。
异常的快速响应减小异常周期，大大的减小因为异常导致的生产受阻，从而提高生产效率。同时系统通过对异常收集、分类、解决方案等过程汇总，可归纳与总结出详细可行的预案，将异常逐步转换为规范，对于不能规范与转换的，将按规则进行预警。
异常管理流程
异常管理看板
异常统计
3.3.6.7 A ndon 系统
异常管理模块可将传统的操作安灯融入到MES 系统中，如果工人不能在一定的节拍时间内完成所应完成的工作，后续的工作就会受到影响。为了避免这种问题的发生，现场人员可以通过MES 将现场各类问题直接提报给处理人，并反馈给各级管理者，这样可以及时跟踪与解决相关问题，避免问题拖延与扩散。
安灯的类型可分了以下几方面： 质量安灯
发现前端加工/装配的质量问题，及时对问题进行反馈； 物料安灯
异常设置
异常发生
提交异常
报送与跟催
异常签到
异常处理与关闭
异常分析与规范
频次、人员、类型、级别
点击通知按钮，如果未响应，每15分钟系统通过短信自动通知上级负责人，直接送达生产总监；
异常联系人刷卡签到
刷卡关闭异常（签到人才有权利关闭异常
缺料，多物料等问题，通物料安灯通知物料配送部门；
工艺安灯
生产过程，出现工艺、技术问题，反馈工艺部门到场协助解决；
设备安灯
设备异常，通知维修部门前来维修；
信息显示
将各种异常通过LED屏幕分工位进行显示；
3.3.7查询管理
自定义多功能查询，将生产过程中物料、质量、设备、计划等数据进行统计分析，以各种图表的形式展示使用者面前，为生产决策，管理安排提供强有力的数据说明；
3.3.8系统与自动化设备集成
MES在实际应用过程中，可能会与大量的生产设备、检测设备、采集设备等自动化设备进行了集成，为此在MES系统中预留了与这些设备的集成接口，以满足用户的集成化要求，提高了生产现场的自动化水平。但该功能在目前应用中必须与特定的作业模式与运行环境匹配。
3.3.9接口管理
接口管理是MES系统的辅助功能模块，系统采用了组件化的开发模式，系统可实现与市面上主流的ERP系统无缝集成，也可根据用户需求提供二次开发，满足成长型企业个性化管理的需求。
如果与ERP系统集成，则MES实际上在ERP的下游，它的所有生产计划制订的前提是来自ERP的生产计划，所以，可以考虑将工艺数据和BOM数据直接传递给MES，这样增加了集成的难度，但提高了集成的实时性和可用性。
通过可行的技术手段实现与当前ERP/PLM系统的无缝数据交互，实现数据采集系统与ERP/PLM系统的协同作业。
接口调用可进行设置，分触发调用与自动调用，在MES系统上的操作，涉及到接口时，则触发调用；若设置自动调用周期，则接口在规定时间能进行调用，如重新报工。
接口功能模块
3.3.10 基础数据维护
1) 员工信息：管理员工的卡号、条码号、所属工序、班组名称和带班班长，员工的在车间的
职位角色，比如员工、班长等；
2) 员工与工序关系：设置车间每个员工的技能，有相关技能的人可以上岗某个工序的加工； 3) 设备与工序关系：设置设备的用途，可以加工某些工序，对工序的设备功能更细化； 4) 权限管理：对于MES 系统的使用人员，按功能模块、用户等级、窗体设定控制权限、以及
智能终端的操作权限，进行严格的身份认证。
3.4 技术方案
3.4.1 MES 系统功能模块
3.4.2 技术特点
1) 构件化
由一系列模块组成，各个模块用于不同业务。除了基础数据系统必须具备之外，其它模块既可以单独使用，也可以集成使用，充分满足不同使用用途及使用层次的企业需求。
交互形态：
静态数据 动态数据 交互频次： 一次性交互 定时交付 按需交付 交互模式： 主动式交付 被动式交付
2)集成性
能够与通用的MRP/ERP系统集成，为MRP/ERP等企业上层计划管理系统提供现场生产进度、生产能力、材料消耗、劳动力和生产线运行性能、在制品(Work In Process，WIP)的存放位置和状态、实际定单执行等涉及生产运行的数据，同时还可以向生产底层系统发布生指令。
3)开放性、易用性
制造执行管理系统是一开放性管理系统，与硬件平台不相关，系统架构采用了最流行的SOA/MVC架构模式，支持C/S，B/S架构，并采用DELPHI、开发，充分考虑了系统的柔性和开放性，减少系统维护工作；另外，客户端在各种主流系统平台上采用图形用户界面方式，方便企业各层次人员使用。
4)严格的安全机制
制造执行管理系统提供系统级、数据库级、操作级三级安全机制，实现多级安全控制，功能单位的划分可至原子量级，大大提高用户系统的操作安全和数据安全。
3.4.3系统架构
本架构是一个基于企业现有ERP系统有机结合的系统。
3.4.4网络架构
网络架构
可以多种方式进行硬件组网：
1)通过多串口卡扩展出RS422或RS485方式；
2)以太网，通过TCP/IP方式；
3)433MHZ无线基站管理无线终端设备方式；
4)可以采取RS422和无线基站混合方式。
3.5平台关键技术
3.5.1数据无缝集成与共享
与企业现有的应用系统，例如ERP系统、CAPP系统、PLM系统等进行实时的数据交互，完成各系统的数据一致性、同步性，消除系统的信息孤岛效应。
MES系统所要的数据（生产订单、设备信息、工艺流程、工艺BOM、工作中心等）从其它系统中实时获取，经过整理格式化成MES系统中所需的格式，供车间现场实时使用。
车间现场作业，通过终端采集数据，例如报工、报检等数据，经过加工处理，使用中间接口技术、事务管理、数据视图、数据表格的方式上传给其它系统。
3.5.2基于RFID技术的应用
车间管理人员通过现场管理系统，对设备进行实时监控和管理。车间终端实时将电子工单派发到每一个工作工位上。生产工人，通过终端获取加工任务、同时收集各种生产过程中的原始数据，通过操作终端将数据提交到车间工作上位机。
车间信息管理系统和车间现场管理系统两大部分这间，通过约定的通信协议，信息管理将要收集的数据要求，传送给车间现场，另外车间现场将要求的数据返回给车间信息管理系统。
3.5.3可扩展性多工厂架构
系统采用分布式管理方式，可按集团的各分厂进行分布式管理；
在各分厂内部通过配置，在不同的生产车间进行分布式管理；
支持大型ERP软件的多工厂的架构；
从上面的硬件布局图中也可以看出，硬件网络也可以进行分布式扩展；
从软件架构方面来说，只要对各分厂及车间的数据资源进配置，就可以灵活的分布式扩展应用。
4应用价值
1)实现生产资源的合理调配；
2)实现生产过程的全程透明化管理；
3)实现产品生产质量追溯管控；
4)实现设备的全方位管理和利用；
5)提高生产效率、降低生产成本；
6)提高资产的安全与可控性；
7)提供快速的物料配送管理；
8)为ERP、WIP、MES等MIS系统提供实时准确的现场数据采集方案。