【文章內(nèi)容簡介】 MES 是處于上層 ERP 計劃層和底層過程控制層之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。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。MES 強(qiáng)調(diào)控制和協(xié)調(diào)，使現(xiàn)代制造業(yè)信息系統(tǒng)不僅有很好的計劃系統(tǒng)，而且能使計劃落實(shí)到實(shí)處的執(zhí)行系統(tǒng)。 論文主要研究內(nèi)容MES 是一個結(jié)合了多種學(xué)科、多種技術(shù)的綜合性系統(tǒng)，本論文以碧辟佳陽公司計算機(jī)集成制造系統(tǒng)為背景，主要研究了以下內(nèi)容:1） 介紹了 MES 有關(guān)背景知識。2） 針對碧辟佳陽公司對 MES 系統(tǒng)的需求及調(diào)研結(jié)果進(jìn)行了分析。按模塊劃分為產(chǎn)品13 / 58追溯、物料管理、生產(chǎn)過程管理、質(zhì)量管理、設(shè)備資源管理、制造智能報表。3） 針對需求分析的結(jié)果，進(jìn)行 MES 系統(tǒng)主要功能模塊的設(shè)計及實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的設(shè)計。并就系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析。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。5） 對 MES 在企業(yè)信息化中的定位進(jìn)行了分析，并就 MES 與現(xiàn)有信息系統(tǒng)的集成方案及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究。在 MES 與底層控制系統(tǒng)間采用了基于 OPC 技術(shù)的集成，在與上層信息系統(tǒng)間采用了基于 WEB 技術(shù)的集成，并以碧辟佳陽公司為例進(jìn)行了部分實(shí)現(xiàn)。 論文結(jié)構(gòu)本文共分六章內(nèi)容，如下:第一章為序言，包括 MES 概述和論文背景，主要介紹了 MES 概念，論述了國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，同時介紹了本論文的研究背景和主要內(nèi)容。第二章研究了實(shí)施 MES 系統(tǒng)在碧辟佳陽公司信息化中需要達(dá)到的目標(biāo)。主要內(nèi)容包括就產(chǎn)品追溯、物料管理、生產(chǎn)過程管理、質(zhì)量管理、設(shè)備資源管理、制造智能報表等方面的需求進(jìn)行了分析。第三章研究了 MES 的主要功能模塊設(shè)計和實(shí)現(xiàn)架構(gòu)。根據(jù) MES 的設(shè)計原則，確定了MES 的總體功能模型，并提出了實(shí)現(xiàn)構(gòu)架。第四章 MES 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)部分。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。第五章對 MES 在企業(yè)信息化中的定位進(jìn)行了分析，并就 MES 與現(xiàn)有信息系統(tǒng)的集成方案及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究。在 MES 與底層控制系統(tǒng)間采用了基于 OPC 技術(shù)的集成研究，在與上層信息系統(tǒng)間采用了基于 WEB 技術(shù)的集成研究，并以碧辟佳陽公司為例進(jìn)行了部分實(shí)現(xiàn)。第六章 總結(jié)了全文的工作，分析了論文的創(chuàng)新點(diǎn)，針對該系統(tǒng)存在的問題，提出了下一步要進(jìn)行的工作。第二章 碧辟佳陽公司 MES 系統(tǒng)需求分析 碧辟佳陽公司現(xiàn)狀碧辟佳陽公司專業(yè)從事晶硅太陽能組件組裝生產(chǎn)，目前具備 4 條組裝線，19 個工位，其中包括手工串接和設(shè)備自動串接。關(guān)鍵工序包括：圖 21　碧辟佳陽公司關(guān)鍵工序 生產(chǎn)運(yùn)營方面，主要為集團(tuán)采購配給，生產(chǎn)計劃單下發(fā)，碧辟佳陽主要負(fù)責(zé)庫存管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理與出貨管理。生產(chǎn)訂單主要分為國外與國內(nèi)訂單兩種，國外訂單為標(biāo)準(zhǔn)訂單需求，生產(chǎn)批量一般較大，生產(chǎn)周期較長（一、兩個月） ；國內(nèi)訂單為特殊訂單需求，一般生產(chǎn)批量小，生產(chǎn)周期較短（一、兩天） ，針對國內(nèi)訂單通常插單優(yōu)先生產(chǎn)。當(dāng)前主產(chǎn)品產(chǎn)量為每天 500 組件。產(chǎn)品銷往國外主要是歐洲市場需保證符合相關(guān)質(zhì)量認(rèn)證需求如TUV。公司計劃未來業(yè)務(wù)對象將逐步轉(zhuǎn)向國內(nèi)市場，這將要求碧辟佳陽公司在生產(chǎn)管理模式上從原來的大訂單連續(xù)生產(chǎn)逐步向短周期訂單的生產(chǎn)模式過渡。當(dāng)前碧辟佳陽公司主要面臨以下生產(chǎn)管理問題：1. 生產(chǎn)工序間的進(jìn)度，無法在管理層進(jìn)行管控，只有到生產(chǎn)現(xiàn)場才能了解。2. 生產(chǎn)過程中產(chǎn)線用料狀況、倉庫，現(xiàn)階段尚無法具體管理起來3. 質(zhì)量分析依賴于手工采集，數(shù)據(jù)容易出錯且分析不及時4. 物料及生產(chǎn)過程追溯采用手工紙張記錄，在處理客戶投訴時相當(dāng)耗時5. 生產(chǎn)線缺乏實(shí)際用料記錄導(dǎo)致插單、換線時無法有效利用現(xiàn)場物料15 / 58 碧辟佳陽 MES 系統(tǒng)需求分析本節(jié)將針對碧辟佳陽公司 MES 需求及調(diào)研結(jié)果加以分析，按模塊劃分為 1：產(chǎn)品追溯1）客戶需求：? 每個組件需通過唯一編碼序列號實(shí)現(xiàn)單件追蹤。需求分析：? 每個組件的唯一編碼將使用匯流帶上的 7 位 S/N，此 S/N 由集團(tuán)集中分配，匯流帶供應(yīng)商負(fù)責(zé)提高相應(yīng)條碼。? 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。? 面對客戶投訴時須能夠通過此 S/N 在 MES 系統(tǒng)查詢獲得所有相關(guān)追溯信息包括物料、工序流轉(zhuǎn)記錄、返修記錄、質(zhì)量數(shù)據(jù)、功率、操作人員、時間等。2）客戶需求：? 通過電子流轉(zhuǎn)卡實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造歷史追溯。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，能夠通過輸入物料批次號在 MES 系統(tǒng)中及時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?？s短解決16 / 58問題的時間，及時召回已發(fā)貨組件或者控制半成品在 WIP 中的流動，防止無附加值加工。4）客戶需求：? MES 系統(tǒng)需具備海量信息處理能力，在業(yè)務(wù)、產(chǎn)量增長時，具備高度可擴(kuò)展性。需求分析：? 系統(tǒng)必須對車間操作事務(wù)和實(shí)時報表查詢具備實(shí)時反應(yīng)的能力。建議在進(jìn)一步的容量評估和硬件配置討論之后確定系統(tǒng)必須具備的最大反應(yīng)時間。2：物料管理1）需求描述：? 車間來料接收、檢測和錄入。需求分析：? 確定關(guān)鍵物料如電池片、 EVA、 復(fù)合膜、鋼化玻璃、接線盒、匯流帶和導(dǎo)線等；在 MES 系統(tǒng)建立車間領(lǐng)料處理流程，通過 IQC 采集質(zhì)量數(shù)據(jù)并用于質(zhì)量分析，并將來料批次信息注冊到 MES 系統(tǒng)，建立車間虛擬倉庫。? 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)物料信息注冊到 MES 系統(tǒng)，能夠配置自動打印條碼用于標(biāo)識物料批次信息。2）需求描述：? 車間物料狀況透明化，并可實(shí)時查詢產(chǎn)線用料狀況需求分析：? 定義車間位置并追蹤物料在車間各個位置的移動? 建立線邊倉并通過報表實(shí)時查詢用料狀況? 在線邊倉達(dá)到一定低位庫存時，預(yù)警提示。3）需求描述：? 使用先進(jìn)先出 FIFO 等規(guī)則控制用料需求分析：? 系統(tǒng)記錄物料發(fā)料時間，在用料發(fā)生時，基于 FIFO 的控制方式預(yù)警確保物料使用順序，從而提高物料利用率。17 / 583：生產(chǎn)過程管理1) 需求描述：生產(chǎn)計劃及訂單管理? 以 ERP 訂單作為 MES 生產(chǎn)計劃依據(jù)? MES 生產(chǎn)工單前期手工維護(hù)，后期與 ERP 集成? MES 生產(chǎn)計劃分解到班次? MES 工單按計劃、確定、下達(dá)狀態(tài)進(jìn)行管理? 根據(jù)生產(chǎn)工單和 BOM 進(jìn)行領(lǐng)、發(fā)料管理? 插單優(yōu)先生產(chǎn)需求分析：? 在 MES 系統(tǒng)中能夠依據(jù) ERP 訂單建立生產(chǎn)工單并進(jìn)行狀態(tài)管理，包括計劃、確定和下達(dá)狀態(tài)。對于不同的計劃狀態(tài)變更，能夠設(shè)置訪問權(quán)限。? 能夠在 MES 中建立生產(chǎn)班次和生產(chǎn)日歷，并將生產(chǎn)工單分解到各個班次。? 發(fā)生插單現(xiàn)象時，能夠變更訂單的狀態(tài)，同時能夠?qū)崟r匯報插單的生產(chǎn)進(jìn)度。? 當(dāng)工位或設(shè)備出現(xiàn)故障時，透過 MES 能夠及時發(fā)現(xiàn)制造瓶頸。用戶基于實(shí)時信息能夠及時調(diào)整產(chǎn)能分配。? 系統(tǒng)能夠記錄組件消耗物料批次和數(shù)量，在插單發(fā)生時，能夠繼續(xù)使用現(xiàn)有物料，提高利用率。? MES 能夠與 ERP 集成自動下載 ERP 訂單。? 另外，按照集團(tuán)采購配給訂單下發(fā)的管理模式，若集團(tuán)總部要求及時獲得訂單的生產(chǎn)進(jìn)度，那么 MES 系統(tǒng)必須建立于開放架構(gòu)，易于信息集成或者遠(yuǎn)程訪問。2）需求描述：? 生產(chǎn)車間物理資源建模需求分析：? 要求 MES 能夠?qū)ιa(chǎn)車間物理資源包括設(shè)備、治具等進(jìn)行建模，以最大化資源利用率。3）需求描述：? ：? 跳站、跨工序跨組裝線18 / 58權(quán)限控制需求分析：? 在生產(chǎn)過程中，MES 能夠確保產(chǎn)品、物料按照預(yù)先定義的生產(chǎn)流程實(shí)現(xiàn)組裝加工和測試。能夠?yàn)橛脩籼峁┫碌拦ば蛑笇?dǎo)，出工序之后自動正確的進(jìn)入下道工序。? 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，實(shí)現(xiàn)管理保證平穩(wěn)過渡。? 在特定、異常的現(xiàn)場生產(chǎn)條件下，產(chǎn)品能夠跨工序流轉(zhuǎn)。不合格產(chǎn)品能夠進(jìn)入返修工序，從維修工序離開后能夠根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)入任意工序。? 當(dāng)產(chǎn)線中的某道工序發(fā)生問題時，系統(tǒng)通過上報各個工序在制品數(shù)量和等待數(shù)量得以及時發(fā)現(xiàn)問題，防止造成在制品積壓。同時能夠?qū)⒌却械脑谥破钒才诺狡渌a(chǎn)線進(jìn)行產(chǎn)能分配。4）需求描述：? 追蹤產(chǎn)品在各個工序中的流動并采集數(shù)據(jù)需求分析：? MES 追蹤產(chǎn)品、物料在車間發(fā)生的生產(chǎn)活動，包括工序流轉(zhuǎn)歷史記錄、返修記錄、不合格記錄、質(zhì)量數(shù)據(jù)、操作人員、時間等完整歷史記錄。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 系統(tǒng)需對專檢檢測設(shè)備在檢測生成的 ACCESS 數(shù)據(jù)進(jìn)行交互集成，并管理測試輸出功率的規(guī)格值與實(shí)測值。需求分析：? MES 能夠集成專檢檢測設(shè)備在檢測生成的 ACCESS 數(shù)據(jù)，把相應(yīng)組件的規(guī)格值與實(shí)測值保存在 MES 系統(tǒng)中。? 針對不合格組件，MES 能夠識別并進(jìn)入返修工序，杜絕無附加值加工或不合格產(chǎn)品發(fā)貨。? 若耐壓測試設(shè)備能夠提供接口信息，MES 能與耐壓測試設(shè)備集成并自動采集測試結(jié)果和規(guī)格值。6）需求描述：維修與返工處理 –19 / 58? MES 系統(tǒng)需對生產(chǎn)過程中自檢、互檢、專檢發(fā)現(xiàn)的不良品進(jìn)行的返修處理與返工處理。? 對需進(jìn)行更換物料件的組件進(jìn)行不良品處理，需有物料更換記錄。? 對于跨單工序和多工序進(jìn)行返修處理。? 進(jìn)行返修時，在系統(tǒng)內(nèi)要有返修日期、責(zé)任人/責(zé)任工序認(rèn)定。需求分析：? 透過 MES 能夠根據(jù)車間實(shí)際需要配置返修流程。? 完整的維、返修記錄包括換料批次和數(shù)量、操作人員、時間等。? 能夠指定返修原因并進(jìn)一步做根本原因分析。? 自維修工序，能夠選擇進(jìn)入不同的組裝工序。7）需求描述：? MES 系統(tǒng)需對固化工位的固化時間進(jìn)行系統(tǒng)記錄，以及系統(tǒng)判斷功能，并提示可否進(jìn)行作為下一工位的此時工序是否可開始進(jìn)行操作。需求分析：? 一般情況下，每 4 個小時必須檢查點(diǎn)膠設(shè)備的膠量是否充足。MES 系統(tǒng)需能夠按照用戶的配置定時定量發(fā)出預(yù)警，或防止在此工序進(jìn)行操作。? MES 具備預(yù)防維護(hù)的功能，按照配置的周期(如每隔 4 個小時)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：包裝和發(fā)貨管理需求描述：? 以報表的方式上報功率值? 在包裝時生成包裝條碼，同時對每個組件生成一式兩份條碼。對每個包裝箱，計算平均功率值。? 在出貨時，系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)功率，自動提取平均功率值最接近的包裝箱。需求分析：? 通過讀取檢測設(shè)備的 ACCESS 數(shù)據(jù)庫，每個組件的功率值在檢測工序中錄入到 MES 數(shù)據(jù)庫。? 在包裝工序?yàn)槊總€包裝箱建立唯一編碼并根據(jù)此編碼生成條碼，同時在 MES 系統(tǒng)20 / 58建立包裝箱與組件之間的關(guān)系，由此得以計算所有組件的平均值。? 出貨時，根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)功率，系統(tǒng)從可選的包裝箱列表中自動選擇最接近（大于等于）目標(biāo)功率的包裝箱5：質(zhì)量管理1）需求描述：進(jìn)料檢驗(yàn) IQC? MES 系統(tǒng)提供對供應(yīng)來料的 IQC 檢驗(yàn)，已保證供應(yīng)來料不良的正常退貨或其他處理.? 對于現(xiàn)有選片工位上的工作，主要進(jìn)行全檢，并錄入合格與不合格數(shù)量，利于來料質(zhì)量統(tǒng)計,產(chǎn)生質(zhì)量報告。需求分析：? MES 能夠針對不同的料號定義相應(yīng)的不合格類型、編碼并加以分類管理。? 通過不合格記錄，產(chǎn)生相應(yīng)的不良材料退庫報告。? 記錄不合格類型和數(shù)量，生成質(zhì)量報告 Pareto 圖用于匯報關(guān)鍵質(zhì)量問題作為來料損分析。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。? 對于不合格品，需提供輸入相應(yīng)的不合格類型、數(shù)量等，并在生產(chǎn)流程上控制產(chǎn)品流向。? 采集設(shè)備維護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)并在 MES 系統(tǒng)中形成記錄。? 在層壓工序設(shè)置關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)，評價半成品能力；在終檢工序設(shè)置關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)，評價成品能力。并在關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)計算一次通過率。3）需求描述：? FQC? MES 系統(tǒng)提供對生產(chǎn)完成前 FQC 檢驗(yàn)，已保證生產(chǎn)下線成品的質(zhì)量控制.需求分析：21 / 58? MES 通過掃描成品條碼，自動顯示組件功率性能等各項數(shù)據(jù)? 管理不合格品并形成質(zhì)量報告? 產(chǎn)品下線抽檢：按早、中、晚 3 班次進(jìn)行抽檢。4）需求描述：? 統(tǒng)計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。? 進(jìn)行不合格根源分析，由此持續(xù)改進(jìn)逐步提高電池利用率。5）需求描述：? 計算電池利用率 需求分析：? 以物料利用率為出發(fā)點(diǎn)，記錄來料損、制造損。? 通過物料追溯獲取相關(guān)組件的版型和功率。6）需求描述：? 客戶投訴處理 需求分析：? 能夠根據(jù)組件的 S/N 序列號查詢 MES 中的工序流轉(zhuǎn)追蹤歷史。7）需求描述：? 追蹤返修組件的檢查結(jié)果和去向需求分析：? 追蹤