XX大学机械工程学院
服装行业MES方案设计书
2012年11月
目录
一、江大服装行业MES设计分析 (3)
1.1 资源分配和状态管理 (3)
1.2 车间生产管理 (4)
1.3 质量管理 (6)
1.4 绩效分析 (6)
1.5 web服务 (8)
二、数据采集系统 (8)
三、数据分析系统 (9)
四．项目意义和技术特点： (12)
4.1项目意义： (12)
4.2 技术特点 (12)
五、本系统功能 (14)
5.1系统功能 (14)
5.2数据分析报表 (15)
5.3现场的数据查询 (17)
六、硬件投入预估 (17)
一、江大服装行业MES 设计分析
无锡江南大学陈进教授开发的服装行业MES 数据管理系统可用于生产系统的各个不同的环节，如图1-1所示的一个用于企业的数据管理系统上层的生产管理软件的部分功能。该数据挂历系统的对于MES 的11个功能模块（即资源分配和状态管理、工序详细调度、生产单元分配、文档控制、数据管理、计件管理、质量管理、过程管理、维修管理、产品跟踪和产品清单管理、绩效分析）都有所涉及。由于MES 的功能模块涉及的范围比较广、内容较多，现就选取部分功能模块来说明MES 系统对于管理的提升。
设备和操作者层基于多功能
信息终端的
数据采集与
信息交互层
MES 功能模块
集成框架和接口企业其它
信息系统
图1-1 江大MES 功能模块图
1.1 资源分配和状态管理
MES 数据管理系统管理机床、工具、人员、物料、其它设备以及其它生产实体，例如在车间生产开始之前录入所有机器资料、员工资料、生产单资料、工序资料、物料资料等，用以保证生产的正常进行。同时该系统通过数据管理模块采集的信息，获得资源使用情况的历史记录，确保设备能够正确安装和运转，同时提供资源的实时状态信息。对这些资源的管理，还包括为满足生产计划的要求对其所作的预定和调度。
车间现场担负着具体现实技术目标、实现企业价值的重任。车间现场是整个企业最大量成本的发生地，也是整个企业最大的财富集散地。车间工作地的组织、在制品的流转、车间的计划完成率、车间的文化是表现企业是否有生命力的窗口。通过MES 软件合理的记录整个生产系统物流和信息流的交接数量。监控到设备的使用率，以及目前车间中每组在进行那个制单下的那一道工序，完成情况如何。通过软件界面，可以合理的分配好资源，设备的使用
率，保证车间成本的最小化。
图1-2 库存报表
如图1-2所示的某生产车间的库存报表。仓库管理员每次处理物料入库出库的时候，使用数据采集器设备（在有线读头或无线读头进行盘点或交接），系统将会记录每次系统出货入货的物料信息、物料来源、物料去向等等数据，那么仓库管理员不需要去仓库点货就可知仓库的库存情况，上层管理者也不需要到车间去，只要到客户端软件界面中查询，就可以知道该仓库的库存状况以及出货、入货的记录，及时的了解工厂的资源的状况，以便合理的调配资源以及排产等。
1.2 车间生产管理
MES数据管理系统在这一模块以作业、订单、批量和工作单等形式管理生产单元间的工作流。当车间有事件发生时，要提供一定顺序的调度信息并按此进行相关的实时操作。生产单元分配模块，能够调整车间已制订的生产进度，对返修品和废品进行处理，用缓冲管理的方法控制任意位置的在制品数量。
在本系统的支持下，可以采集到每个任务、每个操作工的每个生产进程，可以记录设备进行工作的实际功率、持续时间。从而可以在第一时间了解到车间的生产情况，并且对于每
个制单的何时能完工，是否能提前完工或者在规定时间能完工都能在第一时间让销售部门知道。这样客户在询问自己订的货物是否能按时完工，销售部门能很快的给予答复，而不像原来，需要去工厂询问情况后，车间主任在分析现场情况之后，再回复给客户。而且回复的数据也不是一个准确的数据，有可能存在一定的偏差。而通过软件自动分析出来的结果，则数据更加准确。所以通过MES软件可以提高客户的满意度和提高各部门进行的响应速度。
如下图1-3所示的制单进度情况表，所示的每日制单工序日产量图，管理者不需要到生产车间，也不需要车间上交报表即可以在电脑端查看当前生产车间的实时生产情况，包括生产单的进度、单工序的进度、每日的生产量，各个员工的生产数目等等。管理可以根据现场的情况，调整生产计划，并通知生产部门调整生产计划以达到生产资料以及生产人员的合理分配。
图1-3 制单进度表
1.3 质量管理
根据工程目标来实时记录、跟踪和分析产品和加工过程的质量，以保证产品的质量控制和确定生产中需要注意的问题。系统也可能推荐的动作用于改善质量，包括导致生产暂停的相关征兆、动作和结果。可能包括SPC/SQC跟踪，离线操作监控，劳动信息管理系统（laboratory information management system, LIMS）中的分析也有可能包括在内。
通过MES软件可以分析哪一个员工出现的次品最多，或者出现次品最多的原因是什么，哪一步易出不合格品。利于管理层对于人的行为、物的状态、材料的质量和性能、关键的操作、工艺及工序顺序和质量不稳定、质量问题较多的工序这些方面进行分析，作为质量控制点进行控制。
如图1-4所示的品质控制的界面图，该界面显示了工厂的某个生产单的质量管理进度情况，由图可知，该单的次品查验进度，查验原因的分类以及数据的统计，管理者通过查看该表，可实时知生产环节中哪个部门或车间产品质量不过关，方便管理者对于各个生产环节进行实时、有效的管理。
图1-4 次品统计报告
1.4 绩效分析
MES数据管理系统，提供实际生产过程分级的测试结果，与过去的历史记录和企业制定的目标或客户的要求进行比较，其输出的报告或在线显示包括单位时间计件工资、计件日报、
计件月报、生产能力分析、员工工作时段分析，一致性安排，性能标准等报告。该报告用以辅助性的改进和提高生产效率。所显示的部分报表如下面图形或表格所示。管理着可以实时了解工人的绩效情况。
车间主任或者组长通过MES软件可以查询到某个工人的完成情况（即工人对于某一道工序其完成的时间与标准时间之间的差异）。每道工序在软件中会设置一个标准工时，MES软件可以查询到某一道工序每个员工完成这道工序的时间，通过时间的分析，可以让组长或者车间主任看到这道工序，在标准工时之下完成任务的员工有多少人，在标准工时的范围内完成任务的员工有多少人，超过标准工时20%完成任务的员工有多少人等相关的数据。就能很直观的分析每个员工完成数据的情况，通过这些数据，组长或者车间主任可以设置每个组或者每个员工的绩效卡，根据分析的数据来评定绩效分值，为每个员工的绩效工资提供了很好的信息平台。以上分析只是MES软件在绩效管理中的一小部门，还可以根据员工完成的件数，合格品的数量对于员工进行综合的考评，让绩效管理更加简单。
如上图1-5所示的，可查看工人的计件明细，包括有工人姓名、日期、计件的开始时间、结束时间、所做的物料信息、计件工资等。
图1-5 计件工资明细表
图1-6显示了员工在一段时间内的生产能力，即是指在单位时间内做的总的标准工时。图1-7显示了某工厂的车间在单位时间内的生产能力。
图1-6员工生产能力分析表
图1-7 车间生产能力分析表
1.5 web服务
通过web网页跟踪订单的执行情况，查询车间的资源利用状况，展示企业的产品生产的技术实力和管理水准，同时根据登陆的权限，提供生产调整或信息交流的窗口，无论在厂还是出差旅行都可以通过上网进行查询和管理。方便融入企业联盟，成为供应链的一环。二、数据采集系统
数据采集系统是通过数据终端采集来自管理所需要的数据，其中包括工人在设备上刷卡开工、完工的时间记录，工序间移转、检验时间和质量情况等数据。从而实时获取车间现场，设备使用率，物料使用情况等信息，而这些数据的采集都是为了让管理者能通过MES软件得到他们针对决策所需要了解的数据信息。
本系统还采集每台设备的实时电流数据，以便判别操作工是否在工作状态，将这些数据
记录下来可以评估车间的真实的负荷，消除主观因素造成的数据误差。
江大RFID数据采集系统采用最新集成电路设计，由手持终端和基站组成。通过RFID技术读卡及按键操作，将其信息通过基站传递到电脑系统中，这样的硬件实现方式成本低，通过这样实现方式生产的手持终端适合大批量使用。
输入到数据采集终端中的数据主要有RFID刷卡的卡号、手工方式按键的键值、设备的仪表数据采集等。像RFID刷卡的卡号、手工方式按键的键值、A/D转换而来的数据这三类数据都是可以在数据库进行重新定义的。例如卡号可以与员工信息相关，可以根据该卡号查询到员工的所有信息；或者卡号还可以和物料信息相关，通过该卡号可以查询到物料的批号、工单号等一系列的信息。这样预先对读头上传的关键数据进行定义，可以对每一张卡灵活地赋予生产现场相关的数据，使读头上传的数据更加有意义，从而实现数据采集的多样性，提高数据管理模型的可适应性和可配置性。而且在此数据采集过程中，人工干预少，提高了数据采集的准确性。
图2-1 RFID卡信息管理
三、数据分析系统
该系统中的数据分析部分将数据库中的实时数据先经过整理、去错误数据，经过科学、准确的分析，以获得制造业加工现场的实时精准情况，并通过报表、图等丰富多样的表现形式，将这些数据分析结果呈现给管理者。管理者可以实时掌握制品的产量与品质状况，实时掌握设备的运行状况和在线物料等情况。通过分析质量检测数据，快速生成各种产量和质量报表。产品被投诉时，可即时追溯到其生产经过的工序、设备、所用的物料和经手人员。
数据整理，把收集到该的数据先按类型分类整理、去除错误数据，为之后的数据分析、
报表生成准备好原始数据。数据分类整理是为了高速、有效的进行数据分析。数据整理因涉及业务流程，每个工厂的实际情况不同，须由相关流程的人员共同讨论决定，这些数据与原始需求直接关联。例如对于某工厂每个工位上的读头拍卡情况，考虑部分员工在进行刷卡操作的时候可能会有卡片抖动的情况，该工厂将拍卡记录的有效时间时间定为10秒，即刷卡时间超过10秒视为一条有效的加工数据，小于10秒视为不合理数据，在分析时候予以剔除。这样就能剔除了在拍卡时候的错误数据。
数据分析，通过分析数据库员中的实时数据得到加工现场的实时精准情况。通过员工卡的拍卡记录，可知是哪个员工在加工，通过工序卡的拍卡记录可知，该员工做的流水线中哪个工序；通过分析插拔物料卡的记录，可知该员工何时开始加工该物料卡；何时结束加工该物料卡；通过分析数据该物料卡的基本资料，可知该物料属于什么款、具体哪个单，此张物料上已经做好了什么工序，该张物料是否加工完成。
图3-1 原始的刷卡记录的表格
如图3-1 所示的一个原始的刷卡记录的表格，以第一条ID为305的数据为例，控制器为19946、读头号为9，可查询数据库中的设备信息的基础表，知控制器号为19946以及读头号为9的工位的位置，管理者即可了解到该条刷卡记录是在哪个工位上做的；从图中的“员工卡”这列，员工卡号为277，查询数据库中的人事基础表，可知卡号为277对应的员工是谁，该员工属于哪个车间等信息。通过物料卡号1241996626可查询数据库中的物料表，是知该物料属于哪个款，该物料已经加工了多少工序；从图中的开始时间、完成时间、工序组可知，该卡号为277员工加工该物料1241996626的工序“5”的开始时刻为2010-09-11日
17:13:58，结束时刻为2010-09-11日17:43:59。
如图3-2所示的制单进度情况图，通过对原始记录的数据分析得到的制单进度表。因为在原始记录表中有记录物料加工的工序，那么只需统计该款下面的所有的物料卡，并分析即可知道该单的进度情况。图3-2中的“工序序号”、“工序编号”、“工序名称”是通过查询数据库中该款的基本资料，制单工序划分表得到的；“开始时间”是统计属于该款的所有物料的加工信息所得到的最早的“开始时间”，视为该款的开始加的时间；“已生产”是到目前为止各工序总共生产的数量。“进度”是该款各个工序已做的数量与该款的计划需做的数量的百分比。“预计剩余天数”，是根据当前单的加工进度，以及该工序的平均加工效率，经分析，计算出的该工序完成的预计时间。
图3-2 制单进度情况
MES数据分析模块将数据统计与成生产过程紧密镶嵌在一起，改变了大部分公司生产过程与数据统计项分离的情况，加強了管理层与底层的数据的沟通。
通过数据分析，使用管理者可以实时看到数据的管理的结果，看到每个生产单，每个车间甚至到每个员工的生产实时情况，方便管理者对流水线的进度监控，查看员工绩效，进行员工的排产调度，资源状态的实时查看，资源的合理分配，设备的状态管理，方便整个工厂提高管理效率，提高生产价值。
ERP/财务系统接口：本系统可实现与SAP 、ORACLE、用友、金碟等主流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。
四．项目意义和技术特点：
4.1项目意义：
（1）通过MES的实时数据管理和工人绩效考核的改革，实现了工人的自我管理，从而使工人效率倍增。可以帮助企业发现好工人，留住好工人，吸引好工人。
（2）数据透明化，员工随时可了解个人的计件数量。
（3）中层管理者清楚各个工序的生产进度，合理平衡生产线，达到生产线产能最大化；
清楚每个工人的工作状态，在以数据为依托的前提下对每个工人进行个性化管理。
（4）工厂对中层管理的经验要求降低，不再因为某个中层的能力高低而影响整条生产线的产能，使中层管理能力由经验化转变为知识化、数据化。
（5）可清楚知道某订单或某款式的生产进度，不再需要到车间，就能够了解到整个工厂的生产进度，节约了宝贵的时间；清楚了解生产瓶颈，合理安排生产，减少瓶颈
从而降低工资成本支出。实现全面评估车间管理水平，创造更高的生产效益（6）为ERP提供强有力的数据支持
4.2 技术特点
1、数据终端和基站之间的无线通讯采用zigbee技术传送数据，该技术具有自动组网功能，
每个数据终端均可传送自己的数据，同时又可以传输其它数据终端的数据，不仅传输快、成本低，而且数据终端越多传输越可靠。
2、采用RFID作为事件数据媒介，具有不怕脏污、不怕高温、不怕机械损毁的特点，而且可
以循环使用，管理比较容易。
3、生产现场与MES数据库自动地随时双向传输数据，还能够传递通知、提醒等信息。
4、本系统可以采集设备的主电机电流数据，识别其是否处于工作状态。从而判断出工人实
际操作设备时间，与读卡的数据相互印证，避免主观因素的影响。
5、本系统提供C/S运行软件，在车间局域网内实现快速的数据传送，同时又提供web服务
模式，用户可以用计算机、手机、ipad等平板电脑等上网查询订单执行情况，传输计划调整指令，跟踪订单质量状况。
图1 本MES 网络结构
信息在各部门的流程图
P
P
C 出货大包装(纸箱)小包装订单开始
裁床出菲、绑菲质检包装制单工序划分车间发卡
员工卡
工序卡特殊卡物料卡录入次品原因、次品数量登记生产 Ｉ
Ｅ
查看制单、查看基础工序库中的工序、选择基础工序库中的工序、修改工时价格，
修改标准工时，给已选工序排序
制单录入制单、款号
录入工作单、款式、颜色、尺码、数量等信息
Ｃ
Ｕ
Ｔ查看制单、查看制单工序划分中的部件信息、各部件的工序。添加部件。添加裁床、选择制单中的颜色、尺码、输入数量、每扎数量、扎数、生成物料清单、生成物料标签、物料标签打印、物料绑卡
车
间
次品返工
Ｑ
Ｃ包
装制单款号信息部件
打印工序表
收到工序表打印车位工序表生产进度
安排下一个订单
一般菲
收到包装菲包装菲单工序进度
工序分派调整
物料卡回收
物料卡回收
物料卡再使用
五、本系统功能
5.1系统功能
生产计划和调度：根据生产的现状将上层的生产计划转化为车间的作业计划，制定各个工作中心的任务作业顺序、开工和完工时间、生产准备要求等，对设备能力进行平衡。
生产过程控制：根据生产工艺控制生产过程，可通过连接设备控制系统实现自动投料控制，监控在制品、成品和物料的生产状态和质量状态，并支持订单取消、产品改制、加装、分批、返工、补料等事务的处理，实时统计车间采集数据。该模块还包括通过数据终端双向提醒和报警功能，提醒管理者和操作者及时处理紧急事务。
数据采集：主要采集两种类型的数据，一种是基于自动识别技术（RFID、BarCode）的数据采集，主要应用于离散行业的装配数据采集，另一类是设备的工作的实时电流数据采集，主要应用于判断工人操作设备的状态时间。该功能在于采集设备的主电机电流数据，识别其是否处于工作状态。从而判断出工人的实际操作设备时间，与读卡的数据相互印证，避免主观因素的影响。
质量检测与控制：基于全面质量管理的思想，从底层开始对产品的生产过程进行质量记录和分析，并严格控制和预防重大质量事故，有效地防止不良品的流动，降低不良品率。
物料追踪：根据物料的批次信息，追踪到所有使用了该批次物料的成品，也支持从成品到原料的逆向追踪，查清全部生产过程的信息，以适应行业的召回制度，协助制造商把损失最小化、更好地为客户服务。
原辅料消耗控制：记录和管理车间原辅材料的入库和领用，控制耗材的浪费，降低生产成本，实现全面的制造资源管理。
成本管理：输入间接成本、自动汇集直接成本，制定标准成本，计算每批任务的实际成本，统计每道工序的成本。
统计过程分析（SPC）：该模块帮助企业稳定生产过程和评估过程能力。通过监测过程的稳定程度和发展趋势，及时发现不良或变异，以便及时解决问题；通过过程能力指数评估，明确过程中工作质量和产品质量达到的水平。众多的经过合理设计和优化的报表，为管理者提供迅捷的统计分析和决策支持，实时把握生产中的每个环节。
Web服务：通过web网页跟踪订单的执行情况，查询车间的资源利用状况，展示企业的产品生产的技术实力和管理水准，同时根据登陆的权限，提供生产调整或信息交流的窗口，无论在厂还是出差旅行都可以通过上网进行查询和管理。方便融入企业联盟，成为供应链的一环。
ERP/财务系统接口：本系统可实现与SAP 、ORACLE、正航等主流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。
5.2数据分析报表
六、工作基本流程
员工使用两张RFID 卡。其中，通过ID 卡中输入员工的基本资料，工票卡里输入相关的工序和材料，以及每道工序需要注意事项等内容。每个订单会分为若干裁片，最后分解到工序清单，每一道工序会通过发卡器将工序信息写入RFID 工票卡并通过标签打印机打印标签贴在工票卡上，对应地拴在每一扎裁片上，用不同颜色的胶带纸贴在RFID 工票卡上区分不同生产线。
当员工开始生产时，先刷每一捆裁片上的工票卡，再刷自己的员工ID 卡，读卡器就记录下该员工刷卡时间和工序内容，当员工完成该工序，再刷一次工票卡，读卡器就可以记录工序完成时间，因为数据是通过无线局域网实时传输的，即员工每刷一次卡，都可以在终端
数据终端
图4-11 RFID 无线终端工作流程图
员工在工作时间内，本系统采集设备的主电机电流数据，识别其是否处于工作状态。从而判断,记录并统计每个员工每天实际操作设备时间。
RFID终端采集到的数据通过无线局域网实时传输到电脑终端后，相应的软件可以及时把数据导入到统计分析软件，完成数据分析。
5.3现场的数据查询
1、员工任务的查询可以通过在移动终端上刷员工卡后通过翻页键查询到该员工未完成
和已完成的工单情况。
2、在车间安装触摸屏工控机，根据不同的权限设定，输入员工卡号可以查询到相关的
工单信息以及检验状况。
3、在车间安装LED显示屏实时刷新滚动显示每张工单的完成情况。
4、本系统开发了WEB客户端，可以实现在IPAD，智能大屏手机通过IE浏览器登录系
统完成相关数据以及报表的查询。
六、硬件投入预估