【正文】 技術(shù)的 MES 過程信息集成框架M E SE q u i p m e n t M a n a g e r ( E M )E q u i p m e n t I n t e g r a t i o n C o n t r o l l e r ( E I C )E q u i p m e n t D r i v e r ( E D )P L CT e x t u r eE t c hD i f f u s i o nP E C V DS c r e e nP r i n t e rT e s t e rS o r t e rS e r i a l P o r t E t h e r n e tO P C C u s t o m F T PW I P T r a c k i n gD a t a C o l l e c t i o nE q u i p m e n t M o n i t o r amp。這一方法有利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)扁平化管理。在此過程中，服務(wù)器統(tǒng)一并優(yōu)化不同的數(shù)據(jù)訪問，以達(dá)到與物理設(shè)備的有效通信。Equipment Driver (ED):ED 是與各種設(shè)備機(jī)臺(tái)直接通訊的根本組件，ED 需要處理三種通訊方法。? 通過 Microsoft NLB 建立 Cluster 并實(shí)現(xiàn) Fail Over? 通過 ODS(離線數(shù)據(jù)存儲(chǔ))實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)策略，并作為報(bào)表數(shù)據(jù)源。? Label Printing 模塊將用于標(biāo)簽的自動(dòng)打印，通過指定要使用的打印機(jī)模板文件，可配置所需的標(biāo)簽格式。圖 44　制造過程歷史記錄頁面? 同樣的，通過輸入物料批次號(hào)，可查詢使用此批物料的組件。靈活為企業(yè)實(shí)現(xiàn)安全性半導(dǎo)體 MES 安全功能與 Windows Active Directory 服務(wù)集成，為管理員提供熟悉的界面來管理系統(tǒng)訪問。3．3 與 MES 有關(guān)的數(shù)據(jù)流分析MES 與 ERP 系統(tǒng)、底層控制系統(tǒng)的相互關(guān)系與數(shù)據(jù)傳遞情況，如下圖所示:圖 32　MES 在工廠中的數(shù)據(jù)流 圖中左邊 ERP 等系統(tǒng)需隨時(shí)注意產(chǎn)品庫存量、客戶訂單狀況與材料需求，然后將這些信息傳送至 MES，由執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)或安排庫存以滿足客戶訂單需求。制程控管系統(tǒng)追蹤模塊設(shè)計(jì)多層級(jí)制程控管系統(tǒng)（WIP）追蹤提供可見性和對整個(gè)生產(chǎn)流程的控制。? SPC? 報(bào)表,比如維修報(bào)表、不良報(bào)表、電子廣告牌等第三章 碧辟佳陽公司 MES 系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)架構(gòu)3．1 MES 的設(shè)計(jì)原則改善產(chǎn)品質(zhì)量MES 需要為質(zhì)量管理和改善提供了一種全面的框架。? 通過物料追溯獲取相關(guān)組件的版型和功率。? 在出貨時(shí)，系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)功率，自動(dòng)提取平均功率值最接近的包裝箱。? 針對不合格組件，MES 能夠識(shí)別并進(jìn)入返修工序，杜絕無附加值加工或不合格產(chǎn)品發(fā)貨。用戶基于實(shí)時(shí)信息能夠及時(shí)調(diào)整產(chǎn)能分配。需求分析：? 使用電子流轉(zhuǎn)卡代替當(dāng)前的紙張工序流轉(zhuǎn)卡? MES 系統(tǒng)追蹤每個(gè)組件在車間制造過程信息，包括：? ?物料消耗 – 記錄消耗物料的批次和數(shù)量? 替代料使用記錄? 工藝流轉(zhuǎn)記錄? 操作人員、班次、時(shí)間? 所采集之質(zhì)量數(shù)據(jù)及規(guī)格? 返修歷史及物料更換記錄? 用戶輸入組件編碼即可以獲得制造過程信息3）客戶需求：? 物料使用歷史追溯需求分析：? 當(dāng)發(fā)現(xiàn)物料問題時(shí)，能夠通過輸入物料批次號(hào)在 MES 系統(tǒng)中及時(shí)獲得使用本批次物料的所有組件信息，包括 WIP 在制品組件、成品組件和已發(fā)貨組件。就系統(tǒng)模塊的具體實(shí)現(xiàn)方法方面的內(nèi)容作了分析和介紹。它通過控制包括物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源來提高制造競爭力，提供了一種系統(tǒng)地在統(tǒng)一平臺(tái)上集成諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能的方式。因此，通過 MES 來實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的全集成，形成實(shí)時(shí)化的 ERP、MES、SFC 是提高企業(yè)整體管理水平的關(guān)鍵，這對企業(yè)制造業(yè)整體水平的提升具有重要意義。MES 與 ERP 能智能的聯(lián)結(jié)和斷開，控制系統(tǒng)具有人工智能。具體表現(xiàn)在:通用性差、可集成性弱、缺乏互造作性、重構(gòu)能力差、敏捷性(應(yīng)變能力)差。MES 需要收集生產(chǎn)過程中大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并且對實(shí)時(shí)事件能及時(shí)處理。美國先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)(Advance Manufacturing Research :AMR)通過對大企業(yè)調(diào)查，在 1990 年提出 MES 概念。伴隨中國加入 WTO 和經(jīng)濟(jì)全球化，中國正在成為世界制造業(yè)的中心。這些系統(tǒng)雖然在企業(yè)中取得了一定成功，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益，然而出現(xiàn)了一些新的問題，形成了企業(yè)生產(chǎn)管理和制造單元控制軟件之間的分離，使上層的 MRP/ERP 軟件系統(tǒng)得不到精確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的支持，而制造單元又常常不能及時(shí)得到指令來調(diào)整工作狀態(tài)，嚴(yán)重影響了制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)和信息化進(jìn)程。它通過控制包括物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源來提高制造竟?fàn)幜Γ峁┝艘环N系統(tǒng)地在統(tǒng)一平臺(tái)上集成諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能的方式。優(yōu)點(diǎn): 功能豐富，整體性強(qiáng)，在一定的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息集成和共享。通過對象請求代理(ORB)(如CORBA，COM/DCOM)可使不同軟件商的對象相互交換信息和進(jìn)行互操作。目前，國內(nèi)還沒有自主開發(fā)的很成熟且得到廣泛應(yīng)用的 MES 軟件。這樣在管理信息系統(tǒng)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)之間，存在一個(gè)信息流通上的斷層。第三章研究了 MES 的主要功能模塊設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)架構(gòu)。? MES 系統(tǒng)使用上述 7 位 S/N 對組件實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程全程跟蹤管理。? 能夠在 MES 中建立生產(chǎn)班次和生產(chǎn)日歷，并將生產(chǎn)工單分解到各個(gè)班次。5）需求描述：? MES 系統(tǒng)對檢測工位的要求，與現(xiàn)有生產(chǎn)過程中，已存在的專檢檢測設(shè)備檢測生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成管理。? MES 具備預(yù)防維護(hù)的功能，按照配置的周期(如每隔 4 個(gè)小時(shí))或者按照加工數(shù)量，提前發(fā)出預(yù)警并可防止工序操作行為發(fā)生。4）需求描述：? 統(tǒng)計(jì)電池片的來料損和制造損并形成質(zhì)量需求分析：? 結(jié)合來料檢驗(yàn)和制造過程不合格記錄，形成電池片不合格 Pareto 分布圖?？s短解決問題的時(shí)間，及時(shí)召回已發(fā)貨產(chǎn)品或者控制半成品在 WIP 中的流動(dòng)，防止無附加值加工。26 / 583．2 MES 系統(tǒng)的主要功能模塊設(shè)計(jì)主要功能模塊設(shè)計(jì)審核跟蹤模塊設(shè)計(jì)針對涉及多個(gè)工廠生產(chǎn)的所有制造批次、晶圓和設(shè)備提供的完整的歷史記錄。27 / 58圖 31　不合格品處理流程統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）設(shè)計(jì)SPC 提供大量行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一分析工具（包括 XBar、Rrange、排列圖和趨勢圖） ，以便識(shí)別樣本避免產(chǎn)生質(zhì)量問題?？膳渲玫挠脩艚缑姘雽?dǎo)體 MES 采用基于 100％瘦客戶端瀏覽器的用戶界面。? 實(shí)施追溯有以下常用可選方案：? 操作人員使用掃描器讀取物料批次號(hào)碼，使用耗料功能界面完成耗料記錄；操作人員無須掃描物料批次，系統(tǒng)自動(dòng)獲取當(dāng)前工序線邊倉一段時(shí)間內(nèi)物料批次，自動(dòng)與相關(guān)組件建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。5：包裝和發(fā)貨管理? 在檢測工序通過讀取 ACCESS 數(shù)據(jù)庫，在 MES 記錄每個(gè)組件的功率和其他性能測試數(shù)據(jù)。? Email 通知? 自動(dòng) Hold? 自動(dòng)產(chǎn)生不合格記錄? 自動(dòng)更改設(shè)備狀態(tài)? 過程能力分析 Cp/Cpk? 計(jì)量型 SPC Chart 包括：? Xbar(mean)? Range? Standard deviation? Individual(s) measurement? Median? Moving average? Weighted moving average? Moving range? Cumulative sum? Process capability? Etc…? 計(jì)數(shù)型 SPC Chart 包括：? C (nonconformity)? NP (number of defects)? P (percent defects)? U (nonconformity per unit)? Pareto40 / 58圖 410　統(tǒng)計(jì)過程控制分析圖一 圖 410　統(tǒng)計(jì)過程控制分析圖二9：系統(tǒng)架構(gòu)? 車間客戶端可通過瀏覽器、掃描器 Scanner、無線終端或者其他客戶端通過 XML 協(xié)議訪問 MES 開放平臺(tái)。EIC ComponentsEIC 是設(shè)備與 MES 系統(tǒng)集成的關(guān)鍵控制器，EIC 通常包括兩塊組件，設(shè)備管理（Equipment Manager EM）和設(shè)備驅(qū)動(dòng)（Equipment Driver ED） 。2）設(shè)備和制程等部門的工程師通過使用搜集到或觀察到的數(shù)據(jù)，可以獲得非常精確的設(shè)備使用率的相關(guān)參數(shù)，比如 UPH、 OEE、MTBA、MTBF、 MTTR 等等，并用來優(yōu)化設(shè)備的制程。典型的集成環(huán)境，如下圖，當(dāng)銷售訂單建立后，在 ERP 建立采購物料，創(chuàng)建工單（Work order）并傳送給 MES。如果存在追蹤系統(tǒng)，操作人員就知道從哪里查找和分發(fā)產(chǎn)品。43 / 582） OPC XML 將為非 Microsoft 操作系統(tǒng)平臺(tái)發(fā)布 OPC 數(shù)據(jù)信息提供一種數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換機(jī)制，這些平臺(tái)包括 Linux, UNIX, CORBA 等。? 客戶投訴時(shí)通過追溯報(bào)表獲得詳細(xì)制造歷史記錄。36 / 58圖 47　生產(chǎn)工單進(jìn)度報(bào)表頁面 ? 根據(jù)工藝流程配置，MES 保證產(chǎn)品正確進(jìn)入下一道工序，采集質(zhì)量數(shù)據(jù)、記錄不合格、選擇進(jìn)入返修工位、指定返修原因等。2)數(shù)據(jù)獨(dú)立性，數(shù)據(jù)是基于生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)需要的，與外部數(shù)據(jù)無部數(shù)據(jù)通過映射30 / 58轉(zhuǎn)化成 MES 內(nèi)部數(shù)據(jù))，使得數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)橥獠繑?shù)據(jù)而改變外部數(shù)據(jù)，只要改變映射就行了)。系統(tǒng)集成半導(dǎo)體 MES 系統(tǒng)是建立在 架構(gòu)之上，旨在支持系統(tǒng)集成和基于 Web 的界面。它可以根據(jù)時(shí)間或用途自動(dòng)跟蹤和計(jì)劃維護(hù)。與此同時(shí)，制造功能可以向產(chǎn)品開發(fā)提供閉環(huán)反饋，以加快產(chǎn)品和質(zhì)量的改進(jìn)。? 在 MES 系統(tǒng)中維護(hù)設(shè)備的狀態(tài)和變更記錄。2）需求描述：制程檢驗(yàn) IPQC? MES 系統(tǒng)提供對生產(chǎn)過程中的 IPQC 檢驗(yàn)，已保證生產(chǎn)過程中的質(zhì)量監(jiān)督與控制需求分析：? MES 能夠針對關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)在制程規(guī)格上定義數(shù)據(jù)采集點(diǎn)和抽檢規(guī)則。? 完整的維、返修記錄包括換料批次和數(shù)量、操作人員、時(shí)間等。? 生產(chǎn)流程和工藝規(guī)則定義實(shí)現(xiàn)版本控制，當(dāng)工藝變更時(shí)，實(shí)現(xiàn)管理保證平穩(wěn)過渡。? 由于電池片的高成本特性，可針對電池片和其他物料分別建立不同的處理流程。當(dāng)前主產(chǎn)品產(chǎn)量為每天 500 組件。4） 主要針對 MES 系統(tǒng)模塊的具體實(shí)現(xiàn)方法作了分析和介紹。在信息化建設(shè)方面取得了一定的成績，在底層控制層(過程控制系統(tǒng))方面，整個(gè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化很高，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，在長期的信息化應(yīng)用過程中，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化。制造業(yè)水平的提高，不單是采用設(shè)備自動(dòng)化，提高生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的效率顯得更為重要。其中，外部應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)用和插入使用 API10 / 58的方式，而應(yīng)用電子數(shù)據(jù)交換(Electronic Data Interchange : EDI)和外部環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這使得整個(gè)系統(tǒng)重構(gòu)性能弱，很難隨業(yè)務(wù)過程的變化而進(jìn)行功能配置和動(dòng)態(tài)改變。MES 是企業(yè)生產(chǎn)組織和管理的強(qiáng)有力的手段。Contrl, Prces Contrl圖 11　AMR 三層企業(yè)集成模型 MES 的概念1)AMR 將 MES 定義為:“位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)，就工藝本身指導(dǎo)工業(yè)控制。關(guān)鍵詞：MES,集成，OPC，WebResearch and Application of Manufacturing Execution System (MES)ABSTRACTAs China joins the WTO, the Chinese enterprises are facing the chance and challenge. It is important for the enterprises to promote their modernization with the Manufacturing Execution System, which can provide flexible and precise manufactory. This article uses the CIM System of Semiconductor Industry as a flat to analyze the MES practice in Chinese Manufacturing enterprises. In this article the MES is the performer between the project layer and the bottom control layer, which is used for manufacturing tracking and control throughout the manufacturing processes in the factory.Key words: MES, Integration, OPC, Web目 錄第一章 引言 ...............................................................................................................................6 概述 ..............