賈娟芳

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西 太原 030024)

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應(yīng)用MES系統(tǒng)對(duì)工廠進(jìn)行整體優(yōu)化的研究

賈娟芳

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西 太原 030024)

摘要：計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展使得企業(yè)信息化管理的水平得到穩(wěn)步提升。MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))在企業(yè)中的運(yùn)用能夠有效地提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，向發(fā)達(dá)國(guó)家的信息管理技術(shù)靠攏。本文將以太陽(yáng)能電池制造企業(yè)為例，講述MES系統(tǒng)的運(yùn)用對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的整體優(yōu)化過(guò)程。

關(guān)鍵詞：MES系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)技術(shù)；太陽(yáng)能電池；整體優(yōu)化

MES，又稱制造執(zhí)行系統(tǒng)，它是企業(yè)生產(chǎn)制造過(guò)程中以計(jì)算機(jī)為核心的管理系統(tǒng)。它連接了企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)與設(shè)備控制系統(tǒng)，使二者完美配合，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)信息流的全集成。MES主要致力于對(duì)整個(gè)車間的制造過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，而非單一的生產(chǎn)瓶頸。企業(yè)信息管理系統(tǒng)在過(guò)去的幾十年中雖然也有巨大的發(fā)展，但是發(fā)展的方向與角度卻不盡如人意，以至于設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工作效率低，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。所以建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化，并且基于數(shù)據(jù)庫(kù)集成的管理系統(tǒng)迫在眉睫。

1MES系統(tǒng)發(fā)展與研究概述

從20世紀(jì)開(kāi)始，我國(guó)生產(chǎn)制造企業(yè)大量崛起，使得大多數(shù)制造工廠對(duì)生產(chǎn)管理提出了更高的要求。起初車間管理人員有自己的管理經(jīng)驗(yàn)，這便是最傳統(tǒng)MES，而后豐富的經(jīng)驗(yàn)促成了專業(yè)的MES開(kāi)發(fā)公司的建立。隨著21世紀(jì)的到來(lái)，MES正在逐漸脫離按物理層次劃分的傳統(tǒng)模式，朝著全面控制和管理的模式邁進(jìn)。

現(xiàn)如今， MES系統(tǒng)在制造企業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，企業(yè)管理人員發(fā)現(xiàn)MES系統(tǒng)的運(yùn)用能夠有效提高生產(chǎn)計(jì)劃的及時(shí)性以及靈活性，并間接地提高生產(chǎn)車間流水線的運(yùn)行效率。首先MES系統(tǒng)對(duì)ERP軟件傳遞的生產(chǎn)信息進(jìn)行分解、細(xì)化，并將指令傳遞給下一系統(tǒng)，接著可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況，收集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并分析處理，最后將處理得到的數(shù)據(jù)正確地反饋給計(jì)劃系統(tǒng)。MES能夠?yàn)槭褂谜咛峁┮粋€(gè)精確的且反應(yīng)快速的制造環(huán)境，能夠有效幫助企業(yè)降低成本，提高生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量等，其適用于各行各業(yè)，比如汽車制造、半導(dǎo)體制造、IT制造等大多數(shù)制造企業(yè)，是企業(yè)信息管理系統(tǒng)的最佳選擇。

2MES系統(tǒng)典型模型結(jié)構(gòu)

2.1框架模型

隨著計(jì)算機(jī)的普及以及其技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)車間的流水線控制中涉及了許多學(xué)科交叉的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及信號(hào)處理技術(shù)開(kāi)始相互結(jié)合，互助互補(bǔ)的模式促進(jìn)了一種集優(yōu)化、管理、控制以及經(jīng)營(yíng)于一身的綜合自動(dòng)化生產(chǎn)模式。許多致力于流程生產(chǎn)的國(guó)內(nèi)外大型企業(yè)，對(duì)于信息集成化都特別重視，并投入大量的人力和物力去構(gòu)架一個(gè)合理可靠的信息集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)以面向數(shù)據(jù)為核心，生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、診斷、模擬以及優(yōu)化等。

2.2定位模型

制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，顧名思義，該系統(tǒng)為制造過(guò)程服務(wù)，那么它必然會(huì)同企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的其他管理系統(tǒng)有所聯(lián)系?？梢詫ES看作是一個(gè)信息集成器，它的作用相當(dāng)于一個(gè)通訊工具，為其他生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供各自所需的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，所以MES系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中是必不可少的。

2.3功能模型

MES系統(tǒng)之所以如此受歡迎，是因?yàn)樗狭烁鞣N生產(chǎn)管理軟件的功能和優(yōu)點(diǎn)，它的主要功能有十一個(gè)模塊：

1) 資源分配和狀態(tài)管理

2) 生產(chǎn)單元分配

3) 性能分析

4) 質(zhì)量管理

5) 維護(hù)管理

6) 文檔控制

7) 人力資源管理

8) 產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理

9) 過(guò)程管理

10) 數(shù)據(jù)采集

11) 工序詳細(xì)調(diào)度

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，一個(gè)產(chǎn)品可能會(huì)涉及以上一個(gè)或多個(gè)模塊。

3應(yīng)用MES系統(tǒng)對(duì)工廠進(jìn)行整體優(yōu)化——以太陽(yáng)能電池制造企業(yè)為例

3.1太陽(yáng)能電池制造企業(yè)特點(diǎn)

隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，人們對(duì)新能源的關(guān)注度也越來(lái)越高。太陽(yáng)能作為新能源的一種，其無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)讓各行各業(yè)的人們普遍地接受了它，并且得到了廣泛的應(yīng)用。這是一個(gè)日新月異的行業(yè)，太陽(yáng)能電池的需求量大，同時(shí)制造行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也大，要在眾多企業(yè)中脫穎而出就必須采用先進(jìn)的流程管理系統(tǒng)。

3.2太陽(yáng)能電池制造企業(yè)應(yīng)用MES系統(tǒng)的優(yōu)化

將MES系統(tǒng)應(yīng)用于太陽(yáng)能制造企業(yè)中，基本上滿足了太陽(yáng)能電池板的生產(chǎn)需求，可以對(duì)太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，以達(dá)到對(duì)車間流水線進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的目的。同時(shí)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和分析為管理人員做出決策打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并通過(guò)這種方法對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化以合理分配資源和提高產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及質(zhì)量。

3.3太陽(yáng)能電池制造企業(yè)應(yīng)用MES功能

1) 工廠可視化管理：MES系統(tǒng)可以對(duì)工廠車間內(nèi)各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)地收集，比如待機(jī)以及停機(jī)等問(wèn)題。并將設(shè)備的各種運(yùn)行故障詳細(xì)記錄，然后統(tǒng)計(jì)起來(lái)以備檢修并同時(shí)保持機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，用戶還可以根據(jù)系統(tǒng)反饋的生產(chǎn)線運(yùn)行數(shù)據(jù)，來(lái)進(jìn)行資源的合理調(diào)配以提高生產(chǎn)效率。

2) 訂單管理：實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，為了方便管理人員能夠有效區(qū)分不同廠家的來(lái)料品質(zhì)，并按照不同的生產(chǎn)批次、供應(yīng)商信息以及客戶信息來(lái)制定不同的生產(chǎn)計(jì)劃，將訂單分類管理，逐一統(tǒng)計(jì)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)來(lái)料控制。不同的工藝往往決定了不同的工作計(jì)劃，例如硅片在生產(chǎn)線上錯(cuò)失了某一生產(chǎn)步驟，MES系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)以提醒工作人員將錯(cuò)誤步驟進(jìn)行更正糾錯(cuò)，以免帶來(lái)更大的損失。MES系統(tǒng)對(duì)訂單的管理模式，為供應(yīng)商同采購(gòu)部門之間的溝通架起了橋梁。

3) 原料追蹤：在生產(chǎn)原料進(jìn)入流水線之前，其總體資料便已經(jīng)被輸入MES系統(tǒng)之中。通過(guò)追蹤硅片信息及其載體的信息便可輕易地實(shí)現(xiàn)工藝流水線上硅片追蹤，方便立即查詢?nèi)魏我还杵牟僮魅藛T、原料供應(yīng)商、所經(jīng)工序以及生產(chǎn)時(shí)間等信息。比如管理人員對(duì)電池片的質(zhì)量持懷疑態(tài)度，那么便可以追蹤該電池片的工藝流程，看其是否在某一過(guò)程中出現(xiàn)差錯(cuò)，并及時(shí)改進(jìn)。

4) 從收集的數(shù)據(jù)生成分析報(bào)告，實(shí)現(xiàn)SPC控制：

①生成基本信息。查詢輪班信息、工藝時(shí)間以及生產(chǎn)訂單等參數(shù)，來(lái)確定電池片各工藝步驟的基本參數(shù)信息，并利用結(jié)果數(shù)據(jù)畫出曲線圖或直方圖，以清晰直觀地對(duì)其進(jìn)行檢查。

②進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)。通過(guò)利用不同的篩選器來(lái)對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，來(lái)統(tǒng)計(jì)目標(biāo)參數(shù)，最后計(jì)算這些目標(biāo)參數(shù)的方差等離散型參數(shù)，以分析不同參數(shù)對(duì)電池片質(zhì)量的影響大小。

③分析質(zhì)量分布區(qū)間。定義質(zhì)量分布區(qū)間可以根據(jù)不同的工藝參數(shù)而定，如此可掌握原料以及電池片的質(zhì)量分布情況，為日后原料采集提供必要的依據(jù)。銷售部門可以根據(jù)質(zhì)量的分布情況來(lái)制定合理的銷售計(jì)劃，相關(guān)工作人員亦可根據(jù)質(zhì)量情況來(lái)對(duì)某些工藝流程進(jìn)行重點(diǎn)控制。

④生成分析報(bào)告。目前，MES系統(tǒng)可以生成的報(bào)告有兩種：生產(chǎn)報(bào)告以及工藝控制報(bào)告，兩種報(bào)告都可以為用戶了解電池片生產(chǎn)情況提供相關(guān)信息。前者主要用來(lái)了解某段時(shí)間電池片的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量情況；后者用于分析不同參數(shù)對(duì)電池片質(zhì)量的影響，通過(guò)觀察曲線圖來(lái)改變工藝參數(shù)，以達(dá)到質(zhì)量更優(yōu)的原則。

3.4效果與評(píng)價(jià)

企業(yè)在強(qiáng)勁的對(duì)手面前，首要選擇是實(shí)施自動(dòng)化的制造戰(zhàn)略并實(shí)現(xiàn)車間流水線的敏捷化，而實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的基本技術(shù)手段便是MES系統(tǒng)的運(yùn)用。MES系統(tǒng)是聯(lián)接計(jì)劃系統(tǒng)與制造控制系統(tǒng)的紐帶，其強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)過(guò)程的整體優(yōu)化，而非單一工藝流程的控制過(guò)程，為企業(yè)敏捷化和精益化制造提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。MES系統(tǒng)的本質(zhì)是控制與協(xié)調(diào)，所以現(xiàn)代制造企業(yè)中除了有很好的計(jì)劃系統(tǒng)之外，還能做到具有優(yōu)秀的執(zhí)行系統(tǒng)。正因?yàn)槿绱耍琈ES系統(tǒng)的應(yīng)用為企業(yè)帶來(lái)了不可估量的經(jīng)濟(jì)效益，以至于其被各行各業(yè)普遍接受，并迅速發(fā)展壯大。

3.5亟待解決的問(wèn)題

1) MES系統(tǒng)必須彌補(bǔ)傳統(tǒng)ERP系統(tǒng)的不足，將需求者的信息打包加入生產(chǎn)訂單之中，并以此生成具體的作業(yè)方案。

2) 實(shí)現(xiàn)MES與ERP的集成應(yīng)用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式必須為面向?qū)ο蟆?/p>

3) 提高M(jìn)ES系統(tǒng)的工作效率，盡量減少工作中的數(shù)據(jù)繁雜度，定期對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行清理分析。

4) MES系統(tǒng)與計(jì)劃系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)之間的接口要定期進(jìn)行優(yōu)化，以跟上生產(chǎn)的腳步。

4結(jié)束語(yǔ)

MES系統(tǒng)的運(yùn)用，在信息化管理方面極大地方便了管理人員的操作，同時(shí)在工藝流程中，有力地減少了原材料的消耗，使生產(chǎn)效率有了大幅度的提高。在我國(guó)，MES系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用還不成熟，所以不斷研發(fā)和改進(jìn)相應(yīng)的MES系統(tǒng)是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。MES系統(tǒng)的發(fā)展不僅代表著企業(yè)信息化管理水平的提高，還代表著我國(guó)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

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The Application of MES System for the Overall Optimization of the Plant

Jia Juanfang

(The2ndResearchInstituteofCETC,TaiyuanShanxi030024,China)

Abstract:The development of computer technology makes the steady improvement of the enterprise informationization management level. MES (Manufacturing Execution System) used in the enterprise can effectively improve the core competitiveness of enterprises, and close to the information management technology in developed countries. This article takes the solar cell manufacturing enterprise as an example, describes the overall optimization process of the enterprise production with the application of MES system.

Key words:MES system; computer technology; solar cell; global optimization

收稿日期：2016-04-19

作者簡(jiǎn)介：賈娟芳(1980- )，女，山西太原人，工程師，主要從事太陽(yáng)能自動(dòng)化設(shè)備及其工藝研究。

文章編號(hào)：1674- 4578(2016)03- 0087- 03

中圖分類號(hào)：F426.3；TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A