曾田；陳健飛；易曉艷

（①四川現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院制造技術(shù)系，成都610200；②成都瑞迪機(jī)械科技有限公司，成都610200）

0 引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)制造企業(yè)逐漸由勞動(dòng)密集型走向技術(shù)加資本密集型產(chǎn)業(yè)，但大部分傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)仍具有規(guī)模小、信息化程度低、企業(yè)管理水平不高的特點(diǎn)，再加上目前市場(chǎng)個(gè)性化需求的特點(diǎn)，生產(chǎn)模式已由傳統(tǒng)大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)向多規(guī)格小批生產(chǎn)，使得制造企業(yè)生存更加不易。當(dāng)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品成本、質(zhì)量和交期提出更高要求時(shí)，具備物美價(jià)廉制造能力和現(xiàn)代化管理水平企業(yè)的存活幾率會(huì)更高。

在這樣的背景下，企業(yè)需提高生產(chǎn)管理水平，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息化管理。在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的信息化管理方面，制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES）扮演著舉足輕重的作用。MES 系統(tǒng)是能通過(guò)信息傳遞從下單到完成成品的全生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行最優(yōu)化的信息系統(tǒng)技術(shù)，主要面向車間層生產(chǎn)管控。因MES 系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)制造過(guò)程的整體協(xié)調(diào)和閉環(huán)管理，可通過(guò)連續(xù)信息流來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)的信息集成，提升企業(yè)計(jì)劃管理層與車間執(zhí)行層的雙向信息交互能力，提高車間活動(dòng)和生產(chǎn)響應(yīng)的敏捷性，所以MES 系統(tǒng)近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外企業(yè)中得到了迅速地推廣[1]。然而，在針對(duì)成都地區(qū)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)部分企業(yè)導(dǎo)入MES系統(tǒng)之后，僅將其用作指令發(fā)布的系統(tǒng)，或者直接棄用，完全未發(fā)揮出MES 系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)調(diào)研結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)：MES 系統(tǒng)導(dǎo)入失敗的主要原因有高階主管支持力度不足、對(duì)自身需求缺乏真正的理解、生產(chǎn)管理（尤指精益生產(chǎn)）不到位、執(zhí)行團(tuán)隊(duì)溝通與協(xié)調(diào)不良等[2]。針對(duì)企業(yè)MES系統(tǒng)導(dǎo)入失敗的問(wèn)題，本文將采用工業(yè)工程（Industrial Engineering，IE）技術(shù)提升企業(yè)生產(chǎn)管理水平，構(gòu)建MES 系統(tǒng)導(dǎo)入前必要的生產(chǎn)管理環(huán)境，解決導(dǎo)入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)“失真”問(wèn)題，從而保障MES 系統(tǒng)導(dǎo)入的成功率。

1 工業(yè)工程技術(shù)

工業(yè)工程（Industrial Engineering，IE）是對(duì)有關(guān)人員、物資、設(shè)備、能源和信息所組成的集成系統(tǒng)（Integrated System）進(jìn)行設(shè)計(jì)、改善和設(shè)置的一門學(xué)科。它綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理和社會(huì)科學(xué)方面的專門知識(shí)與技術(shù)，并且使用工程分析的原理和方法，對(duì)上述系統(tǒng)可能取得的成果予以確定、預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)[3]。工業(yè)工程一般認(rèn)為最早起源于美國(guó)，F(xiàn).W.泰勒（1856-1915），被譽(yù)為工業(yè)工程之父，他通過(guò)著名的“鐵鏟實(shí)驗(yàn)”“搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)”和“切削實(shí)驗(yàn)”，總結(jié)了稱為“科學(xué)管理”的一套思想，并于1911 年發(fā)表了《科學(xué)管理原理》一書。

工業(yè)工程技術(shù)在組織實(shí)施精益生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用了程序分析、動(dòng)作分析等方法使生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化（含作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)化、動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)化等），以達(dá)到適宜企業(yè)的精益生產(chǎn)要求，不僅能夠有效地分析作業(yè)流程及人員動(dòng)作，得出最節(jié)省作業(yè)時(shí)間且兼顧降低勞動(dòng)強(qiáng)度的動(dòng)作，還能準(zhǔn)確地完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集，協(xié)助管理者對(duì)生產(chǎn)實(shí)施精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)管理，能極大地提升企業(yè)生產(chǎn)管理水平，為企業(yè)后續(xù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的信息化管理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 MES 系統(tǒng)

國(guó)際制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(huì)對(duì)MES 系統(tǒng)的定義：MES 能通過(guò)信息的傳遞，對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理，對(duì)于工廠發(fā)生的實(shí)時(shí)事件及時(shí)做出相應(yīng)的反應(yīng)和報(bào)告，并用當(dāng)前準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)和處理[4-5]。MES 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)組織全過(guò)程中技術(shù)準(zhǔn)備、生產(chǎn)計(jì)劃及調(diào)度、產(chǎn)品加工、資源保障等部門的信息共享與協(xié)同工作，保證資源合理地配置和調(diào)度，不僅能提高生產(chǎn)能力，還能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的可視化，促進(jìn)業(yè)務(wù)流程的持續(xù)優(yōu)化。因此，很多企業(yè)開始建設(shè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，加大了MES 系統(tǒng)的應(yīng)用力度，促進(jìn)了制造業(yè)企業(yè)的信息化管理水平，而MES 系統(tǒng)也成了制造業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化管理的必然選擇[6-8]。

3 構(gòu)建MES 系統(tǒng)導(dǎo)入方法

3.1 國(guó)內(nèi)制造企業(yè)MES 系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

MES 系統(tǒng)引入國(guó)內(nèi)已有好些年，但因價(jià)格等因素，只有大型制造企業(yè)應(yīng)用，大部份的中小型制造企業(yè)因缺乏企業(yè)資源，使其在信息化手段的運(yùn)用上，往往落后于大型企業(yè)。此外，企業(yè)在導(dǎo)入MES 系統(tǒng)前須進(jìn)行需求分析以及對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用研究，并提出生產(chǎn)制造執(zhí)行中關(guān)鍵問(wèn)題的解決辦法和MES 系統(tǒng)應(yīng)用方案，以保障MES 系統(tǒng)導(dǎo)入的成功率，在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)管理水平提出了較高的要求。因此，在國(guó)內(nèi)中小型制造企業(yè)中MES 系統(tǒng)的使用率遠(yuǎn)低于國(guó)外歐美中小型制造企業(yè)[9-10]。

3.2 MES 系統(tǒng)導(dǎo)入失敗的原因分析

根據(jù)調(diào)研及資料查詢結(jié)果[2]，羅列出如表1 中MES 系統(tǒng)導(dǎo)入失敗的原因，并按照失敗原因進(jìn)行分類，主要分為企業(yè)資源性因素、人為操作因素以及內(nèi)部管理性因素，其中企業(yè)生產(chǎn)管理水平對(duì)MES 系統(tǒng)是否導(dǎo)入成功影響重大。

表1 MES 系統(tǒng)導(dǎo)入失敗的主要原因及其類別

3.3 構(gòu)建MES 系統(tǒng)導(dǎo)入方法

針對(duì)企業(yè)生產(chǎn)管理問(wèn)題，在企業(yè)引入MES 系統(tǒng)之前，采用工業(yè)工程技術(shù)，組織企業(yè)實(shí)施精益生產(chǎn)，確保MES 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)采集與發(fā)布，從而保障MES 系統(tǒng)的成功導(dǎo)入。

首先結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，采用工業(yè)工程技術(shù)對(duì)生產(chǎn)作業(yè)人員的作業(yè)動(dòng)作、作業(yè)時(shí)間、作業(yè)路徑、生產(chǎn)設(shè)備作業(yè)時(shí)間、物料來(lái)源、物料使用方法、產(chǎn)品生產(chǎn)及裝配工藝流程、作業(yè)環(huán)境等進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，確定適宜的生產(chǎn)模式，比如將推動(dòng)式生產(chǎn)改為拉動(dòng)式生產(chǎn)、將批量單工序生產(chǎn)改為單元生產(chǎn)等。其次，結(jié)合優(yōu)化后的生產(chǎn)模式優(yōu)化整個(gè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的布局，做到工具“三定”（定位、定品、定量）和物料運(yùn)輸距離短等要求，最后采用程序分析和動(dòng)作分析對(duì)作業(yè)內(nèi)容及其動(dòng)作進(jìn)行優(yōu)化，去冗簡(jiǎn)繁，對(duì)作業(yè)順序進(jìn)行重組，遵循動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則，分析并優(yōu)化作業(yè)員的作業(yè)動(dòng)作，對(duì)作業(yè)員的動(dòng)作數(shù)量、動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作距離、作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)布局進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，形成一套標(biāo)準(zhǔn)化的精益生產(chǎn)管理模式，構(gòu)建出MES 系統(tǒng)導(dǎo)入前必要的生產(chǎn)管理環(huán)境。

在這樣的條件下，可將生產(chǎn)工序、標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)、標(biāo)準(zhǔn)人數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)周期等同時(shí)導(dǎo)入MES 系統(tǒng)，確保MES 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)采集與發(fā)布，協(xié)助管理人員實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而保障MES 系統(tǒng)導(dǎo)入后的正常運(yùn)行。

4 某企業(yè)MES 系統(tǒng)導(dǎo)入案例

4.1 案例企業(yè)現(xiàn)狀調(diào)查

案例企業(yè)為汽車行業(yè)配套廠家，屬于制造行業(yè)典型的中小型企業(yè)，產(chǎn)品質(zhì)量和交期原本就是其瓶頸，再加上近兩年汽車市場(chǎng)基本飽和，同行競(jìng)爭(zhēng)壓力較大，案例企業(yè)產(chǎn)品銷售增長(zhǎng)較難，所以案例企業(yè)迫切地想挖掘自身潛力，實(shí)現(xiàn)降本增效。此外，案例企業(yè)生產(chǎn)管理存在如下主要問(wèn)題：①采用多規(guī)格少批量集中生產(chǎn)模式；②現(xiàn)場(chǎng)布局不合理，物品擺放混亂且物料轉(zhuǎn)運(yùn)距離遠(yuǎn)；③作業(yè)指導(dǎo)書不夠詳盡，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)手法與文件規(guī)定內(nèi)容存在較大差異；④生產(chǎn)計(jì)劃依據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定，無(wú)足夠的數(shù)據(jù)支撐；⑤緊急插單或制令變更時(shí)，容易出現(xiàn)計(jì)劃混亂。

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果可知，目前企業(yè)的生產(chǎn)管理環(huán)境無(wú)法滿足MES 系統(tǒng)導(dǎo)入前的工作準(zhǔn)備要求。

4.2 案例企業(yè)某產(chǎn)品工藝流程

企業(yè)某產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程如圖1 所示。首先，生產(chǎn)線管和接頭，對(duì)線管進(jìn)行裁剪，滿足各規(guī)格的長(zhǎng)度要求，再組織車間對(duì)線管、接頭及其它零件進(jìn)行裝配，完成后進(jìn)行導(dǎo)通檢測(cè)、外觀檢查及線束評(píng)價(jià)，最后包裝出貨。

圖1 案例企業(yè)某產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程

4.3 基于工業(yè)工程技術(shù)的MES 系統(tǒng)導(dǎo)入準(zhǔn)備工作

經(jīng)現(xiàn)狀調(diào)查后可知，企業(yè)采用的是單工序批量生產(chǎn)，每批生產(chǎn)1-500 件產(chǎn)品，瓶頸工序?yàn)檠b配工序。此外，因現(xiàn)場(chǎng)每一個(gè)工序生產(chǎn)的品名均不同，甚至存在同一工序生產(chǎn)好幾種品名的情況，并且作業(yè)員作業(yè)手法的不一致導(dǎo)致作業(yè)時(shí)間不同，所以無(wú)法精準(zhǔn)地獲取每個(gè)品名的每一工序數(shù)據(jù)。

針對(duì)上述現(xiàn)狀問(wèn)題，采用工業(yè)工程技術(shù)完成MES 系統(tǒng)導(dǎo)入準(zhǔn)備工作。首先，選取公司批量最大的三種品名采集各工序作業(yè)嫻熟作業(yè)員的作業(yè)時(shí)間，在采集的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上增大15%，以確保作業(yè)時(shí)間的適用性。其次，對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行分析，將單工序批量生產(chǎn)模式更改為單元生產(chǎn)模式，新建一條試用產(chǎn)線，增加檢測(cè)工裝，合并生產(chǎn)工藝流程中的“導(dǎo)通檢測(cè)”與“外觀檢查”工序，合并“線束評(píng)價(jià)”與“包裝工序”，設(shè)置每個(gè)工序間的在制品（Work In Progress，WIP）數(shù)量為6。然后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)布局和所有工序的作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，再通過(guò)動(dòng)作分析，優(yōu)化作業(yè)動(dòng)作，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而完成作業(yè)時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)化。通過(guò)這樣的優(yōu)化改善后，試用產(chǎn)線較以前產(chǎn)線的平衡率由75%提升至93%，產(chǎn)線每小時(shí)的產(chǎn)出（Pieces Per Hour，PPH）數(shù)量由19 提升至26，增幅約37%。最后，在完成試用產(chǎn)線的改造后，逐漸地將其他品名轉(zhuǎn)線到試用生產(chǎn)線，甚至擴(kuò)建產(chǎn)線，完成所有品名的標(biāo)準(zhǔn)化。

表2 MES 系統(tǒng)主要功能模塊

4.4 MES 系統(tǒng)導(dǎo)入的程序模塊

案例企業(yè)導(dǎo)入的MES 系統(tǒng)為“汽車零件制造業(yè)MES范本”。該范本是一套針對(duì)汽車行業(yè)開發(fā)的MES 系統(tǒng)軟件工具與作業(yè)指引，它的主要模塊和功能如表2 所示。

4.5 案例企業(yè)MES 系統(tǒng)成功導(dǎo)入后的主要收獲

①優(yōu)化規(guī)范作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，將現(xiàn)場(chǎng)所有活動(dòng)（含設(shè)備、人工、質(zhì)量管理、維修、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)等）納入MES 系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化管理，精準(zhǔn)掌控生產(chǎn)成本。

②實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化排程，快速響應(yīng)訂單變更，響應(yīng)效率提升近84%。

③精確有效掌握生產(chǎn)進(jìn)度，并監(jiān)控質(zhì)量狀況，生成周期由20 天降低為12 天，提升效率40%。

④記錄生產(chǎn)狀況，改善工程師能夠?qū)Ξa(chǎn)線生產(chǎn)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，分析影響生產(chǎn)效率原因，找出真因，針對(duì)真因做出相應(yīng)改善，提升設(shè)備使用與人員作業(yè)效率，并有效降低在制品數(shù)量約42%，成品庫(kù)存降低約40%。

⑤數(shù)據(jù)化績(jī)效評(píng)核，有利于企業(yè)高層的決策確定。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)部分企業(yè)MES 系統(tǒng)導(dǎo)入失敗的原因進(jìn)行了分析，針對(duì)因企業(yè)生產(chǎn)管理問(wèn)題導(dǎo)致MES 系統(tǒng)導(dǎo)入失敗的問(wèn)題，提出了基于工業(yè)工程技術(shù)的方法對(duì)企業(yè)生產(chǎn)管理進(jìn)行優(yōu)化改善。首先進(jìn)行流程分析，然后進(jìn)行動(dòng)作分析，再標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程、作業(yè)動(dòng)作、作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)布局等，創(chuàng)建MES 系統(tǒng)導(dǎo)入前的必要生產(chǎn)管理環(huán)境，最后通過(guò)案例應(yīng)用分析，實(shí)現(xiàn)案例企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)精益生產(chǎn)（生產(chǎn)工藝布局合理化、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)化、作業(yè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)化、作業(yè)指導(dǎo)書標(biāo)準(zhǔn)化等），不僅保證了MES 系統(tǒng)的成功導(dǎo)入，還幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效。在MES 系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，采用工業(yè)工程技術(shù)不斷地改善與提升企業(yè)生產(chǎn)管理水平，使企業(yè)的生產(chǎn)制造執(zhí)行和管理效率都有相應(yīng)的提升，對(duì)增強(qiáng)和保持企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力具有重大影響。