【智能制造】朗坤智慧离散行业MES解决方案

2017 年 12 月 15 日 产业智能官 朗坤智慧

MES简介

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MES定义

MES（Manufacturing Execution Systems，制造执行系统），位于上层的企业计划管理系统ERP与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统，是企业CIMS信息集成的纽带，是实施企业敏捷制造战略和实现车间生产敏捷化的基本技术手段。

MES实现从订单下达到产品完成的整个生产活动进行优化，及时、准确的对工厂活动进行指导、启动、响应和报告，对条件变化快速响应，减少非增值活动，以提高工厂的生产效率，提高产品质量；MES可以提高生产价值的回报率，保障及时交货能力，保持合理库存量，加快库存周转，提高现金流转率。

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MES作用及功能

MES制造执行系统将ERP资源计划管理层与底层车间生产控制层之间有效地联系起来，在对生产资源整合的基础上，利用生产计划->生产指引->生产监控->质量控制->调整优化的逐步优化过程，实现生产精准追溯、生产过程防错、异常及时预警、生产过程透明化，提高生产效率和产品质量。

▲ MES作用

▲ MES效益分析

MES实施可以为企业带来丰厚的经济效益，如下图所示：

朗坤MES总体架构

朗坤智慧离散MES构建于朗坤Liems技术平台，符合ISA-95标准体系，实现对车间人、机、料、法、环生产要素的精细化管控，为企业内部实现生产状态的可视化、生产过程的可追溯、生产优化的可持续提供信息支撑。

MES系统自动导入产品工艺和生产计划，对生产资源和生产环境进行评估，生成较优的生产排程方案，通过与设备互联实现无纸化生产执行、流程跟踪、工艺路径控制和数据收集、分析，保障生产有序、可控，通过相应的质量计划，保障生产过程中的质量可控，实现生产过程精益化、可视化，减少生产成本，提升生产效率，提高产品质量。

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核心价值：工厂建模

工厂建模根据物理模型（实际的设备、区域、产线等）和逻辑模型（工艺流程），基于国际MES行业标准ISA-95的工厂模型层次来完成工厂模型的创建，为车间生产执行管理提供基础数据支撑。

价值阐述：

>> 采用图形化界面，方便灵活建立生产模型和构建虚拟化的数字工厂，为生产执行、模拟仿真奠定基础。

>> 通过标准工艺的灵活配置，实现小批量、多品种订单的灵活快速排产，快速响应客户。

>> 通过工厂模型的建立，为计划、调度、生产、优化提供可靠的架构支撑，实现生产优化的闭环管控。

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核心价值：计划排程

计划排程系统可以根据半成品和成品的工艺流程并结合设备瓶颈、物料库存、客户交期等因数，自动计算出每个成品和半成品所在设备或产线的工序任务计划。

价值阐述：

>> 通过计划排程可以实现资源最合理的分配、生产的进度均衡有序，提高生产能力，降低资源浪费。

>> 通过手动调整生产计划和策略，可以现实工单任务调整、紧急插单等异常排产情况，保证客户订单快速处理。

>> 通过订单交付、生产进度、物料供应的及时反馈，实现主生产计划排程的在线动态优化，提高排程准确度。

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核心价值：生产管理

生产管理是在生产计划的指导下，根据生产工艺组织生产，跟踪和记录生产过程数据，使管理者实时掌握全厂的投入产出、物料耗用以及品质状况，以此来不断优化生产过程。

价值阐述：

>> 通过工位数据采集设备和标准工艺路线来指导生产过程的执行，实现工序、物料的的及时防错、防呆。

>> 通过完善的异常预警机制，保证异常能够得到及时的处理，使生产订单能够按时完成，以免影响生产进度。

>> 通过采集的质量数据形成质量分析报表，帮助质量人员决策分析质量异常情况，将质量问题遏制在萌芽期。

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核心价值：物料管理

物料管理保证生产所需的物料正常及时供给，同时能够通过物料管理功能对生产过程中的每个环节，从原辅料采购到最后成品入库、交货出库的整个过程中的物料运行状态进行及时统计、反馈，从而实现物料的双向追溯，让物料管理工作和企业的生产更为高效。

价值阐述：

>> 通过条形码追踪产品序号，收集完整物料批次信息，正确掌握不良品物料的影响范围，降低成本，提高产品服务水准。

>> 通过物料管理增强了在制品管理，加强车间在制品流转的信息传递，保证按计划要求做好车间内的生产。

>> 物料管理给生产调度提供准确的生产进度信息，消除或降低停工待料现象。

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核心价值：质量管理

质量管理通过在线的质量检验和离线的实验室分析数据的信息记录，跟踪和分析产品在加工过程中各工序的质量状况，以保证产品质量在控制范围内，并向相关人员提供质量改进的有关建议。

价值阐述：

>> 实现质量信息及时准确采集与处理，针对产品进行事前预防，降低质量问题所造成的大量人力物力财力的浪费。

>> 实现质量异常快速定位、快速响应、提高生产、工艺、工程、研发部门之间的质量异常处理协同能力。

>> 通过质量SPC分析和预测，为企业质量决策提供可靠的依据，从而提高车间质量管理效率，控制产品不合格率。

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核心价值：设备管理

记录设备和工具的维修保养情况，指导维护工作，保证机器和其他资产设备的正常运转，提高设备生产效率、优化设备生产过程以实现工厂的执行目标。

价值阐述：

>> 通过设备实时监控，实现保养维护的动态提醒并及时反馈处理状态，降低维护费用，提高设备的可靠性和利用率。

>> 通过设备联网实时采集工艺参数，实现生产过程可追溯、品质异常可分析，不断优化参数，提高工艺品质。

>> 通过对设备OEE的分析解决瓶颈问题，提高生产效率，降低废品率，提高质量水平。

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核心价值：看板管理

看板管理可以对生产现场进行及时控制，在整个MES系统中其作用相当于联络神经，在工序之间、部门之间以及物流之间发挥着重要作用，是为了达到准时生产方式（JIT）控制现场生产流程的工具和方法，有利于提高企业管理水平、提高企业整体工作效率、降低企业生产成本从而使企业获得更大的利润空间。

价值阐述：

>> 通过看板管理对生产、品质、仓库情况进行实时监测，让任务透明化、让拉动高效化、让预警自动化。

>> 通过看板，生产现场管理人员可以直接掌握生产进度、质量等现状，为其进行管控决策提供直接依据。

>> 通过看板管理实时掌握仓库、线边、产线的物料情况，不断优化物料配送，实现物料拉动生产。

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核心价值：生产监控

MES系统的生产过程监视侧重于生产流程和工艺过程之间物料输送、质量指标的监控。它以生产过程的实时数据为基础，利用MES系统的组态技术，实现对生产车间、动力能源车间、辅料库、成品库等生产区域的生产进度、工艺质量、物料消耗情况进行实时监控。生产过程监控系统发现异常时可以按照预先设置做出报警。帮助企业的生产指挥调度部门进行生产协调、合理调度，提高生产的快速反应能力。

价值阐述：

>> 针对现场的设备以及人员的监控，实时通过移动端发送生产资源状况，减少因信息滞后带来的损失。

>> 通过对产线物料的监视，达到当产线物料低于安全值时，及时通知仓库发料，从而向JIT生产靠拢。

>> 通过对品质的监控，当良率低于预设值时，及时通知相关责任人进行处理，减少因工程缺陷带来的损失。

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核心价值：资源管理

资源管理是对机器、工具、人员、物料以及其它生产实体（例如工艺文件、数控加工程序等文档资料）的管理，用以保证生产的正常进行。

价值阐述：

>> 通过对资源状态实时监控，平衡各方面关系，实现缩短生产准备时间和生产周期，提高调度效率。

>> 人员管理能够根据工序技能要求快速选配生产作业人员，提升生产线的综合效率，减少品质不良的发生。

>> 通过对设备、物料、人员的综合管理，使生产节拍更加合理，提高资源利用率。

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核心价值：数据接口

PLM、ERP、MES一起构成设计、计划、控制、反馈、调整的完整闭环系统，通过接口进行计划、命令的传递和实际生产数据的接收，使研发设计、生产计划、控制指令、实时信息在整个PLM、ERP、MES、基础自动化的体系中透明、及时、顺畅的交互传递。

价值阐述：

>> 实现公司内部信息和数据的集中管理，打通内部的关键链条，从根本上减少信息和数据内部流通的时间。

>> 实现生产现场加工状态信息动态采集，可为ERP或管理层提供生产进度、在制品状况、设备利用状况等关键数据支持。

>> 通过与设备的互联互通及时准确的采集设备的生产数据，管理层人员可以通过手机随时随地了解生产情况，从而实现设备层与制造层的通信智能化、信息即时化、过程透明化，以及生产的可预测、可考核、可追溯。

样板案例

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机加工案例

▲ A公司生产过程管理系统

项目简介

A公司是国家级高新技术企业，专门从事机械零部件的生产和加工，拥有先进的数控、程控生产加工设备和半自动流水生产线。

A公司领导深刻认识到企业信息化在生产效率提高、品质改善和综合管理水平提升方面的重要性，在2016年初提出企业生产管理系统建设要求，同年6月朗坤智慧对该公司实施了MES系统。

A公司MES系统主要围绕生产设备网络建设、生产管理、设备管理、工具管理、物料管理、质量管理等企业关注的重点环节进行建设。该项目与公司原有ERP系统进行无缝集成，实现企业内部数据统一、关联追溯。

系统总体方案

系统采用自顶向下的方法，将系统分解为各个子系统，各子系统分解为各功能模块，明确各功能模块、各子系统之间的相互关系和接口指标，实现各功能模块和各子系统的分解与组装，达到完成总体功能的目标。

主要功能：DNC设备联网

在DNC联网设备安装上，我们将DNC服务器安装在信息中心，方便IT工程师实时维护系统。将程序编辑器安装在现办公室，方便工艺师、编程人员、生产管理人员进行程序的编辑和管理。把DNC客户端安装在机台傍边，方便各车间根据各自车间的现场情况进行系统维护和生产。

主要功能：设备数据传输

每一个单串口服务器对应一台数控加工设备，安装在机床控制柜或控制面板箱内，其一端通过RS232接口与数控机床的串口相连接，另一端通过RJ45接口直接利用屏蔽双绞线连入局域网。

主要功能：设备管理

通过MES系统形成一体化运作的管理平台，纵向支持对该公司各层级设备管理系统的集成；横向贯穿设备故障停机监控、设备运行监视、预警预测、设备保养计划、设备点检、备品备件、台账管理等功能。

通过设备档案管理可以详细地查询到设备的状态信息，包括：设备代号、设备名称、参数、供应厂商、维护人员、所在部门等信息。

主要功能：刀具管理

根据生产月计划需求计算出刀具需求数量，减少刀具过多采购造成的资金积压，同时也避免了因为备库量不足而造成的产线停产。通过刀具管理模块将刀具需求审批、刀具出入库、刀具工艺关联、刀具使用维修、刀具状态跟踪、刀具外派等功能进行了集中管理，规提升了作业效率。

主要功能：模具管理

根据车间的计划信息、自动计算出模具的需求量，定期分析模具的负荷情况、模具的产量、模具故障率、单件维护维修成本，以及模具的贡献率等。

模具管理模块将模具的台帐管理、状态管理、预防管理、成本管理、维修管理、报废管理集成在一个平台上，不仅提升了作业效率，而且对模具成本的转化进行了精确地量化。

实施效果

通过对该公司生产过程管理系统的建设，进行生产线监控、生产过程管理、设备综合管理、物料统计平衡、计划排程优化以及质量管控追溯等功能，打造该公司扁平化、集约化的管理体系，使该公司在降本增效、生产掌控、稳定运行、质量优化、业务协同等方面得到了极大的提升，获得了公司全体员工的广泛好评，有效帮助该公司在激烈的市场竞争中，保持领先地位。

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电子行业案例

▲ 样板案例一：B公司MES项目

项目简介

B公司是国内高端智能装备核心控制功能部件领军企业之一，而且已在自身核心零部件优势基础上强势进入工业机器人产业，是具有自主技术和核心零部件的国产机器人主力军企业。

B公司有SMT、装配等生产线，MES项目是以数字工厂和MES为核心的一体化管控平台，它与现有ERP系统、WMS系统等系统集成；建立设备数据采集平台以及工位采集客户端，记录产品生产过程数据；实现销售订单全过程跟踪、生产订单的质量跟踪、生产过程可视化监控、生产调度优化排程，以提高生产管理效率，改善生产质量。

系统功能架构

MES系统涵盖了SMT生产发料、贴片程式录入、炉温调节、上料、上PCB、点胶（印刷）、贴片、检查、包装等过程管控，实现表面贴装元器件与PCB板的完美连接和工艺流程的管理。

主要功能：工艺管理

通过接口导入CAPP/PLM的三维工艺模型、工艺路线、图文档等，自动建立针对具体图号和产品的工艺路线，支持流程嵌套，基于三维工艺模型的无纸化作业指导书、工艺卡片和操作规程，实现设计、工艺、制造协同，实现临时工艺的变更和作业执行。

通过基于ISA-95的工厂模型和图形化界面方便灵活建立生产模型，包括工厂物理模型、产品模型、工艺模型，完整定义整个工厂设备的组成、产品、工艺及生产管理逻辑，构建虚拟化的数字工厂，为生产执行、分析和优化奠定基础。

主要功能：物料管理

锡膏、SMT等物料和PCB板在制品的条码标识管理，以及工序/工位交接、在制品工段/单元交接、在制品分厂/车间交接、周转/交接记录追溯。物料流转信息存储，大大提高后续的追溯的效率。在制品交接时，扫描条码防止流转时错漏，物料全部条码化管理，提高了物料信息的采集频率，避免手工抄录引起的错误。

主要功能：质量管理

质量管理包括在线质量检测（设备集成）和人工检测信息记（元器件筛选复验及实测值记录），不合格品进行返修报废，产线Andon质量报警与自动停线，质量监控和SPC统计分析和优化。

主要功能：SMT上料管理

根据生产工单的备料指令，为SMT设备准备各物料，并进行生产上料、生产换料、上料器Feeder更换等操作。上料或换料时，系统自动进行指引、校验，防止上错物料。

▲ 样板案例二：深圳国显智能工厂

深圳国显科技有限公司成立于2006年，创办于深圳，是专业从事液晶显示模组、电容/电磁/电阻触摸屏的研发、生产、销售为一体的国家高新技术企业。

国显科技智能工厂分别从工厂建模、计划源头、过程协同、设备底层、资源优化、质量控制、决策支持、仿真优化等七个方面着手实现”八维智能“智能工厂，可实现全面的精细化、精准化、自动化、信息化智能化管理与控制，通过底层设备的互联互通、基于大数据分析的决策支持、可视化展现等技术手段，实现生产准备过程中的透明化协同管理、生产设备智能化的互联互通、智能化的生产资源管理、智能化的决策支持、仿真与优化，从而全方位达到智能化的生产过程管理与控制。

系统功能架构

价值阐述：

>> 实现设计制造一体化：以PDM为核心的产品数据平台和MES系统整合，充分利用研发成果指导生产，提高研发效率，降低研发成本。

>> 实现产供销存一体化：以业务订单为核心，建立完整的生产、采购、仓储、销售信息化管理平台，帮助企业进一步完善“订单驱动业务”的生产组织模式。

>> 实现生产管控一体化：通过数字化手段，解决制造黑箱带来的各类现场问题，提升制造管理水平。

>> 实现产业链协同一体化：通过构建以客户、供应商为核心电子商务协同平台以及以企业为核心产业链平台。

主要功能：车间生产

MES的生产排程以生产物料和生产设备为对象，按照生产单元进行排程，基于时间的有限产能计划，把ERP的生产订单打散，重新计划生产排程。车间按照生产排程的结果进行生产，并通过数据采集终端将过程数据上传到服务器，再通过数据的收集、计算、分析转换成管理层办公室电视看板或手机决策报表。

价值阐述：

>> 生产任务准确性：朗坤MES通过对设备瓶颈、物料齐套、计划调整、紧急插单等因素的考虑，重新调整车间生产任务单。

>> 数据采集及时性：通过机台自动采集和工位的人员主动过账，及时准确的将生产数据上传到服务器。

>> 决策分析科学性：相较于人工统计，国显MES系统更合理的将数据及时汇总、推送，将隐患防范于未然，为企业后期战略部署提供更可靠的数据支撑。

主要功能：物料全生产过程管理

物料全过程的连通支持整个物料流程循环从生产原料的入库和内部控制，生产过程中物料计划与控制，直到完成产品仓储出货的整体管理功能。通过系统的计划、协调以及控制作业，以便能适时、适地、适量地提供企业生产所需的物料，减少闲置、呆废料，使资金周转灵活，降低产品成本，达到企业总体管理目标。

国显MES系统采用送料方式，当计划排好后，派工数据自动传输到仓库发料看板上，仓库工作人员根据生产任务的顺序提前备料，按时将物料送到生产现场指定的位置，为产线的JIT生产提供保障。在正常情况下，物料齐备时才安排生产，如果被借用，导致缺料无法送达现场，看板作业界面有个缺料申请功能，将可向采购部分发出缺料信息。

主要功能：E-SOP

E-SOP的管理涉及起草/修订、审查/批准、发布、使用管理、存挡、废弃等诸多环节，并且提供了由独立的控制点对SOP进行统一管理的功能，在减轻各个使用部门管理负担的同时，也有利于消除各部门间管理水平能存在的差异。

主要功能：质量管理

在MES系统中设计了IQC原材料入库检验、IPQC过程抽检、QC开箱检验以及质量信息的SPC趋势分析，实现全面质量管理，通过多种品质报表可让品质人员跟踪并管理产品品质水平，提高企业品质管制水平和效率。

行业客户

人工智能赛博物理操作系统

AI-CPS OS

“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能）分支用来的今天，企业领导者必须了解如何将“技术”全面渗入整个公司、产品等“商业”场景中，利用AI-CPS OS形成数字化+智能化力量，实现行业的重新布局、企业的重新构建和自我的焕然新生。

AI-CPS OS的真正价值并不来自构成技术或功能，而是要以一种传递独特竞争优势的方式将自动化+信息化、智造+产品+服务和数据+分析一体化，这种整合方式能够释放新的业务和运营模式。如果不能实现跨功能的更大规模融合，没有颠覆现状的意愿，这些将不可能实现。

领导者无法依靠某种单一战略方法来应对多维度的数字化变革。面对新一代技术+商业操作系统AI-CPS OS颠覆性的数字化+智能化力量，领导者必须在行业、企业与个人这三个层面都保持领先地位：

重新行业布局：你的世界观要怎样改变才算足够？你必须对行业典范进行怎样的反思？
重新构建企业：你的企业需要做出什么样的变化？你准备如何重新定义你的公司？
重新打造自己：你需要成为怎样的人？要重塑自己并在数字化+智能化时代保有领先地位，你必须如何去做？

AI-CPS OS是数字化智能化创新平台，设计思路是将大数据、物联网、区块链和人工智能等无缝整合在云端，可以帮助企业将创新成果融入自身业务体系，实现各个前沿技术在云端的优势协同。AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量与行业、企业及个人三个层面的交叉，形成了领导力模式，使数字化融入到领导者所在企业与领导方式的核心位置：

精细：这种力量能够使人在更加真实、细致的层面观察与感知现实世界和数字化世界正在发生的一切，进而理解和更加精细地进行产品个性化控制、微观业务场景事件和结果控制。
智能：模型随着时间（数据）的变化而变化，整个系统就具备了智能（自学习）的能力。
高效：企业需要建立实时或者准实时的数据采集传输、模型预测和响应决策能力，这样智能就从批量性、阶段性的行为变成一个可以实时触达的行为。
不确定性：数字化变更颠覆和改变了领导者曾经仰仗的思维方式、结构和实践经验，其结果就是形成了复合不确定性这种颠覆性力量。主要的不确定性蕴含于三个领域：技术、文化、制度。
边界模糊：数字世界与现实世界的不断融合成CPS不仅让人们所知行业的核心产品、经济学定理和可能性都产生了变化，还模糊了不同行业间的界限。这种效应正在向生态系统、企业、客户、产品快速蔓延。

AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量通过三个方式激发经济增长：

创造虚拟劳动力，承担需要适应性和敏捷性的复杂任务，即“智能自动化”，以区别于传统的自动化解决方案；
对现有劳动力和实物资产进行有利的补充和提升，提高资本效率；
人工智能的普及，将推动多行业的相关创新，开辟崭新的经济增长空间。

给决策制定者和商业领袖的建议：

超越自动化，开启新创新模式：利用具有自主学习和自我控制能力的动态机器智能，为企业创造新商机；
迎接新一代信息技术，迎接人工智能：无缝整合人类智慧与机器智能，重新
评估未来的知识和技能类型；
制定道德规范：切实为人工智能生态系统制定道德准则，并在智能机器的开
发过程中确定更加明晰的标准和最佳实践；
重视再分配效应：对人工智能可能带来的冲击做好准备，制定战略帮助面临
较高失业风险的人群；
开发数字化+智能化企业所需新能力：员工团队需要积极掌握判断、沟通及想象力和创造力等人类所特有的重要能力。对于中国企业来说，创造兼具包容性和多样性的文化也非常重要。

子曰：“君子和而不同，小人同而不和。” 《论语·子路》云计算、大数据、物联网、区块链和人工智能，像君子一般融合，一起体现科技就是生产力。

如果说上一次哥伦布地理大发现，拓展的是人类的物理空间。那么这一次地理大发现，拓展的就是人们的数字空间。在数学空间，建立新的商业文明，从而发现新的创富模式，为人类社会带来新的财富空间。云计算，大数据、物联网和区块链，是进入这个数字空间的船，而人工智能就是那船上的帆，哥伦布之帆！

新一代技术+商业的人工智能赛博物理操作系统AI-CPS OS作为新一轮产业变革的核心驱动力，将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量，并创造新的强大引擎。重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式。引发经济结构重大变革，深刻改变人类生产生活方式和思维模式，实现社会生产力的整体跃升。