后现代生产现场管理系统.docx
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后现代生产现场管理系统
后现代生产现场管理系统
——----MES系统介绍
随着时代的列车快速的前进，人类社会也进入了以信息技术为主导的二十一世纪。
这是一个新的时代，一个一切以信息技术为准那么的时代，一个信息技术无孔不入、无处不在的世纪。
信息时代的来临给我们带来了新的生活和游戏规那么，只有不断的适应信息社会的要求，我们才能有自己的生存之地。
同样，信息技术也在不断的改变着我们的思维，包括我们对企业管理的认识。
随着信息技术的开展，它给企业管理带来了全方位的、革命性的变化。
对于正在进行的这场管理信息化革命而言，现在企图进行全面的特征描述和概括可能是徒劳的，所作出的任何判断和预测都可能是不准确的。
现在唯一可以确定的是这场信息化革命对管理理论和实践的影响是重要而深远的。
有人说，未来的工厂将只有两个员工：
一个人和一条狗，人是喂狗的，而狗是防止人去碰厂里的电脑的。
所以各种管理方法的创新开始越来越倾向与依靠信息技术手段。
于是便有了目前市面上：
ERP、SCM、CRM、EIP、PDM等林林总总的信息化管理软件，也开始广泛的应用于企业管理中，也取得了一定的管理效益，并逐渐为更多的管理者所接受。
但是以上系统都主要是对企业的管理数据进行处理和运算，主要是应用在方案、预测、计算等方面，但是对企业管理要求的重点-----生产现场管理都没有涉及到，所以，企业的生产现场的管理就象在黑箱中操作一样，也就使许多管理效益无形中打了折扣，目前在国内的海尔、联想，台湾的台达、恒基等知名生产商中，开始使用一种新的信息化管理技术，就是制造执行系统〔MES〕，国内有称现场数据采集系统的。
这是一个集硬件与软件于一体的系统，下面我们就具体的对其进行讲述。
一、首先，我们从生产现场的管理现状与问题谈起
行销在这一、二十年间从生产导向快速地演变成市场导向、竞争导向，因而也使得生产现场的状况起了很大的变化，传统现场管理方式己无法应付这新的局面，我们可将生产型态的变化及引申的问题归纳成以下几点：
（1）产品生命周期缩短
信息电子产品最能代表这个现象。
产品汰旧换新加速迫使产品设计，工程及生产部门之间的关系越来越紧密。
生产单位不断面临新的零组件，新的设备，新的制程及经常性的工程变更，生产现场需要一套实时生产指示系统，有效地指引生产人员作业标准，同时能正确迅速地将生产状况反响给设计制造部门，及时找出新产品生产问题。
（2）少量多样生产型态
美国福特汽车的开创者亨利福特在20年代曾说过：
「我可以给任何客户任何款式的车子，只要它是黑色的。
而如今已进步到客户可在销售店里从数百种组合中挑选所要的车子配备，立即下单至工厂生产，你可以随时知道你的车子已生产至何种程度。
由于少量多样的生产型态，现场随时充满着众多不同的制造工令，不同的在制品、零组件，生产单位必须具备混线生产能力，弹性而有效率地在一天当中应付不同产品生产所需。
（3）市场变化快速难以预测
商场如战场，过去大规模正规作战已不复见，而现在强调的是快速打击部队，能应付全球各地突发状况。
生产现场也是要能机动地应付变化快速难以预测的订单式生产型态。
（4）国际性竞争，日益剧烈
经济的开展日渐国际化，所面临的不仅是国内竞争而是面对全球各地一流产品的竞争压力。
就生产而言，所面临的是要不断提升产品品质及降低生产本钱。
过去老板生意好做，只把生产现场当做是一黑箱作业，如今在竞争压力下必须将此黑箱作业透明化，找出任何影响品质及本钱的问题，并寻求具体的对策。
二、那么何谓制造执行系统–MES
计算机在制造业的应用及计算机本身的开展与生产型态的演变，是息息相关的。
过去的生产型态较为单纯，属于由上而下（TopDown）规划型态，计算机应用的重点在生产规划管理（MRP-Ⅱ）及一般事务处理，而现场作业管理仍停留在传统人工窗体作业型态。
即使有所谓现场管制功能（ShopFloorControl-SFC），也受制于传统大型/微型计算机及电子科技，多是由收集相关资料，再以批次方式输入处理，所提供之功能有限。
在工厂自动化（FactoryAutomation-FA）方面，过去多是强调在物流自动化（MaterialFlowAutomation），例如自动化生产设备，自动化检测仪器，自动化物流搬运储存设备等等。
他们确实取代不少人工，解决了一些生产瓶颈，但也因相关作业配合不当，并没有充份发挥他们的成效，而有所谓"自动化孤岛"之称（IslandsofAutomation）。
从一所提的问题，需要有一种现场信息流自动化系统（FrontlineDataAutomation）来解决，这类系统如果是运用在工厂制造现场，我们称之为制造执行系统-ManufacturingExecutionSystem（MES）。
在日本,他们称之为生产时点管理情报系统（PointofProduction-POP），取法可模拟商业自动化中的销售时点（PointofSales-POS），日本的命名颇为传神，因为无论POP或POS，其精神是一致、观念是相通的，都可说是一种由下而上（BottomUp）实时掌握现场状况的情报管理系统。
MES导入之前，公司MRP系统与生产现场之间透过人为方式沟通，使生产现场如同黑箱作业，无法掌握实时正确信息。
而导入MES之后除了提供现场信息流自动化之外，它扮演承上启下的功能，到达计算机整合（Computer-IntegratedManufacturing-CIM）的境界。
我们从MES这三个英文缩写，不难看出，它MRP（ManufacturingResourcePlanning）或ERP（EnterpriseResourcePlanning）系统之间的互动关系，一个是上层的规划系统（Planning），一个是下层实际的执行系统（Execution）。
三、开展沿革
MES的需求是这十多年来生产型态的变革所产生的，因此它的开展历史比MIS，MRP，CAD/CAM等要短。
在先进国家中，多有专业从事MES的公司，而他们启源也多是源自公司内部的需求，以工程方案方式进行,当累积相当经验之后，逐渐形成独立之专业公司,而其系统也开发至相当成熟标准。
通常是针对特定的产业生产型态，或特定的功能需求而开发出较为标准化的MES。
（例如美国的Consilium，加拿大的Promise公司皆是开发IC厂MES的知名厂商。
）或者是实时品管系统，或现场排程等特定功能也有厂商开发此类产品。
另外，许多公司累积多年技术经验之后，开发一些核心的开展工具，一方面卖这些开展工具给SystemIntegration厂商，一方面自己也利用这些工具，承接MES的案子。
四、MES功能
我们将现场管理分成四个功能层次，依序是：
（1）追踪功能（Tracking）
（2）监督功能（Monitoring）
（3）控制功能（Controlling）
（4）管理功能（Management）
以下我们就此四大功能，就传统方式及MES做一比拟，在后面的章节中，我们将就几种产业实际状况做进一步具体说明。
4.1.追踪功能
它的特色是尽量利用自动辨识技术，传感器或是与设备仪器的联机，能自动搜集现场生产情报，而下达的生产指示也可透过各类电子显示装置实时告之作业人员，到达无纸化（Paperless）的境界。
传统人工窗体收集方式，需透过层层人工操作程序，才能到达管理者手中。
它的缺点是：
（1）作业缓慢，没有时效性，而使情报价值大减。
（2）错误率高，所谓GarbageInGarbageOut。
错误情报甚而导致错误判断决策，影响层面更大。
（3）可利用性偏低，如果资料只是用人工记录在窗体、报表中，而不输入计算机，此信息可利用性非常低。
而人工输入原始生产信息非常有限，只能点到为止，无法进一步做深入分析之用。
而MES资料收集方式有以下之优点：
（1）实时性。
在现场事件发生的同时便立刻以电子资料型式纳入MES处理。
（2）正确性。
利用电子科技处理，免除人为因素，使正确性由百分之一以上，降至十万分之一以下。
（3）高度完整性及使用性。
现场事件经过计算机处理，可合并相关资料，存入电脑数据库中。
4.2.监督功能
实时掌握了制造资源的状况及历史过程，再加上制程或作业规那么，便可做到监督的功能。
MES随时将追踪的状况与设定的标准加以比拟，如发生异常那么立即透过计算机网络通知相关人员处理。
制程规格的监督，例如某类产品需要使用特殊规格的材料或组件，须经过某些制造程序，或者是成品要求某些包装配件，这些要求在作业人员实际工作时透过自动辨识技术或与设备的联机，很方便地让MES得知作业情形，与事先设定的标准比对，到达实时核对效果。
制程品质的监督，实时收集所有现场的品质资料，并就不同制程、品检、修护、站别、产品时间区段或制令做统计分析，并立即反响给相关单位，到达品质预警效果。
此项功能的发挥，可以大量减少工作现场因人为疏忽造成产品再加工或损坏，因而降低了直接人工及物料本钱，到达品质预警效果。
生产设备的监督，随时了解各重要生产设备的状况，如发生异常能实时提供维修，并机动调整生产活动。
4.3.控制功能
制程监督功能有了以后，便可以再进一步将制程中各个独立的自动化物料搬运备，自动检测设备及自动化生产设备联机起来，构成较完整的自动化系统，发挥整合的效果。
根本上，各自独立的自动化设备只是解决了某项制程的生产瓶颈，而此自动作业之前后仍须人力的配合，并未能充份发挥昂贵设备的功能。
而MES及弹性制造单元/系统（FlexibleManufacturingCell/System--FMC/FMS）在这方面扮演着相辅相成的角色。
简单地说，FMS是以一个或数个自动化生产设备为核心如（CNC），配合一弹性的外围设备（如治具、机器人），使得此制造单元能有效率地自动地执行较大弹性制程规格内的制造程序。
而MES掌握了生产状况（status）、制程规那么（rules）及规画系统所设定的生产目标（goal）可以有效地整合控制个自独立的自动化设备，提升整厂的生产效率。
4.4.管理功能
现场信息自动实时收集除了提供做现场监督、控制之外,最重要的功能是做为现场管理之用。
MES将现场实时收集的资料，以及监督控制的状况都立即存入数据库中，不但有的状况也有长期储存的历史资料，利用数据库强大的查询、分析、报表功能，使得传统人工方式无法到达的管理功能得以在MES中实现，亦使现场管理到达Just-InTime（JIT）的境界。
五、应用实例
笔者曾参与过各种不同制造业MES的开发，兹将信息厂、汽车厂、机械厂代表性案例，就MES导入前后状况做一说明。
希望能给各位有心读到达拋砖引玉、举一反三的效果。
5.1.信息厂
在此所指的信息厂为计算机主基板组装或是信息产品系统组装厂，例如PC、PowerSupply、Monitor、交换机、Scanner等。
信息业在国内出口产业中是一快速成长的产业，其总产值已凌驾其它产业，对我国经济开展具有非常重要的影响地位。
然而信息产品亦是我们在一所述典型少量多样，生命周期短，订单性生产，国际竞争压力大的产品，因此它除了对外要掌握市场行销信息，对内更要导入MES，掌握整体的信息才能持续成长，以下我们就信息厂现场制程特色，将传统方式与导入MES做一比拟。
（1）流程卡管理
导入前：
每一在制品附一流程卡片，作业员完成一制程须将日期、人员、生产信息填写在流程卡上，在成品包装前，收集起来，以备日后维修查询之用。
导入后：
每一流程卡附上该在制品序号条形码，作业员完成一制程后，利用条形码输入序号，及生产数据（例如：
不良代码也印制成条形码），MES自动并入时间，工作站，人员资料，存入流程卡数据库中。
（2）制令追踪管理
导入前：
利用每日生产窗体由生产单位组长填写各制令投入产出，人员出勤等资料，再汇总计算出各制令进度。
然而组装生产线流程快速，生产主管永远无法得知各制令目前的进度。
导入后：
每站需刷流程卡序号，计算机可自动计算出其所属制令在各生产单位详细过程及最近状况，主管办公室之计算机可得知全厂一分钟前制令状况。
（3）在制品追踪管理
导入前：
信息厂的特色常造成一堆不良品、待修品积压在现场。
每年盘点时清出千万元本钱的在制品是常有的事。
导入后：
利用流程卡完整数据，MES可追踪每一在制品位置，统计整理后，可以依制令别，产品别或现场区段，追踪在制品分布状况。
（4）Burn-In管理
导入前：
不同机种Burn-In时间长短不同，虽然Burn-InRoom多用PLC，自动输送带控制,但是仍须由人在现场操作，掌握信息缺乏，无法对Burn-In限空间做有效地利用。
导入后：
透过MES与Burn-InRoomPLC联机，可以利用MES直接控制PLC，进行在制品进出Burn-In之控制，可以有效掌握Burn-In时间及空间利用。
（5）包装监督
导入前:
相同产品，因不同地区客户，需配置不同文字手册，电源等包装材料，但因混线生产，易生错误。
导入后：
可立即给予包装人员明确包装指示，防止疏忽，或是进一步整合防呆系统可进一步当错误时立即发出警示。
（6）品质监控管理
导入前：
品质资料由品管站输入品质窗体中，但因是人工填写，资料有限，而完整的检修资料是填写在流程卡中，数量多，少有工厂输入计算机，因此多是事后整理品质报表做为未来品质改善，但又因情报不完整、不正确,不容易找到真正原因。
导入后:
检测修护资料全由条形码，或计算机立即输入，现场可连接品质看板，实时显示品质状况，并可做完整详细统计分析，有效找出品质问题。
（7）出货管理
导入前：
须利用人工记录那些出货序号，给那一位客户，以做售后效劳，也因缺乏实时核对能力，常在出货之机种及数量上发生错误，造成不小的损失。
导入后：
出货同时，刷读外箱序号条形码，可立即核对，如不符出货条件，可立即告之出货人员。
（8）自动化设备整合
导入前：
信息厂必用的SMT,、AI、ATE等设备多独立运作，效益不高，设备管理也不佳。
导入后：
将MES与SMT、AI整合，可自动得取生产信息及设备家动状况，与ATE整合，可自动得取测试资料。
（9）现场物料管理
导入前：
因混线生产，无法掌握实际生产状况，常发生造缺料停线。
导入后：
MES可以随时掌握各制令，各机种组装数量，可以实时计算出现场物料状况，以预做供料准备，有效降低这方面人力及缺料现象。
（10）售后效劳
导入前:
客户回修之产品，要找出其原来的流程卡，须花费相当大的人力，也不知其何时出货，很难提供有效的售后效劳。
导入后：
MES可以掌握每一成品完整流程卡资料及出货时间，可提供客户完整的售后效劳。
5.2.汽车厂
综观整个汽车工业所涵盖的范围应当从上游的汽车零件制造卫星工厂，至汽车生产制造厂而至于其下游的销售经销商和保养厂等，结合成一庞大的生产体系。
在上、中、下游之间环环相扣，紧密的共存着，这其间流通堵复杂多变的信息,如何才能掌握正确信息，配合着良好的规划及控制，达成最有效的生产是每一汽车厂适应未来生存开展所必须具备的目标。
一般汽车的制造作业流程不外乎由设计、生产、销售和售后效劳等作业程序。
其中以生产制造和销售拓展为核心；销售是市场导向为重,生产制造那么以汽车制造业为主。
每一辆汽车的生产流程一般都是经过车身接焊、涂漆、车内、外装配和检调测试等步骤才能成为完成车。
生产过程中为了追求品质及生产效率,每一生产阶段都要经过严格的品质管制检验、生产实绩追踪、顺畅的供料出厂前再做一次严格测试。
为了节省人力、物力、财力及时间，一般生产上都配有自动化生产设备及精密仪器以确保生产品质及效能。
但是以生产信息管理来看,目前国内各汽车厂多尚未到达预定目标。
5.2.1.现场未导入生产线监控系统时
（1）生产方案/生产排程
各工程中心可透过计算机终端机查询生产指示。
生产方案更动时无法实时反响，配合生产线的实际情况。
（2）生产线控制
各管制点，由人工登录生产实绩，无法实时掌握生产现况。
人工统计生产实绩，费时、费力，而且容易出错。
现埸实绩看板由人工手动操作，无法自动显示实绩和按生产方案之CYCLE
TIME显示目前之方案台数、差异台数及差异时数。
无法知道车体分布位置和生产现况。
落批车追踪，采用人工判断。
（3）停线原因管理
未导入使用。
以人工分析停线状况。
（4）欠品管理
人工记录欠品零件,统一收集后分析处理,无法在较短时间内知道欠品状况,做为补修对策。
无法实时掌握欠品车。
（5）品质管理
人工收集现场品质。
人工汇总后分析费时、费力，无法实时对策。
（6）JIT供料指示
配合现场车流,，通知各生产副线，供给仓库供料。
生产方案变更时，无法到达物流供给同期化。
5.2.2.导入生产线监控系统,计算机化功能后
（1）生产方案/生产排程
依生产方案变更，实时提供生产指示，使生产同步化。
可在各工程中心的管理工作站上，查询未来三日的日生产方案/生产排程。
在生产进度管理工作站上，更改现场生产方案。
（2）生产线控制
自动收集生产实绩。
自动做WIP追踪及实绩记录，实时掌握生产现况。
自动处理实绩看板显示，指示目前之方案台数、生产台数、差异台数和差异时数等资料。
动态显示车体分布情形，追踪每一车体分布位置。
自动追踪落批车，管制生产进度，防止异常状况。
提供WIP水准图。
生产实绩实时回报到主计算机，结合MRP-Ⅱ的运作。
（3）停线原因管理
收集现场停线情况、原因、责任，以为当时状况做对策。
自动分析停线原因。
（4）欠品管理
欠品车状况指示。
欠品车待补零件指示，使欠品车在最快时间内补修完成。
实时追踪欠品车。
（5）人力资源管理
计算各课生产所需人力产能，及目前所使用之人力产能比拟，做为人力调配参考。
人力出勤资料收集，配合工作时间表，可做为生产效率分析。
（6）品质管理
收集现场品质状况、实时统计、分析，做为对策参考，防止再发生，以提高品质。
现场品质看板实时回馈，降低不良率，减少修整工时。
统一处理，免去人工登录造成的差异或错误。
（7）JIT供料指示
根据生产方案/生产排程提供供料指示，使物流供给同期化及生产顺畅。
按车体上线的顺序，配合生产方案CYCLETIME，自动通知各生产副线，供给仓库需要供料的时间，地点和数量。
汽车制造上的「同步工程」正是植基于信息系统的充份开展。
在汽车生产制造上，让各相关部门在生产前、中、后都能有效的获得相关信息。
经由『生产线监控系统』收集的实时信息，可以提供给经销商查看订单生产情况，零件供货商查看已供料的使用情况，生产工厂控制生产方案、品质、库存及本钱。
各单位人员都可做多边信息交流，真正到达一整体车厂信息系统，到达提升企业竞争力的目的。
5.3机械厂
机械业的水准往往是一个国家工业兴旺的重要指针，国内的机械业经多年的努力，虽已有相当可观的规模，不过，有关整体管理水准的提升那么更是重要的课题，因此，产业升级的关键除了自动化以外，厂商管理信息之支持效率的提升也是刻不容缓的一项工作。
其中MRP、MIS已渐趋于成熟与普及，而现场信息的提供那么最为缺乏，以下乃举数项现况说明之。
（1）在制品的问题
传统大批量生产的方式在面对多样少量的需求形态时，产生了大量的在制品存量，现场人员并无法确实掌握其数量与储存位置。
（2）生产进度的掌握
由于机械加工根本上属批量生产的形态，强调各别机台，制程的生产效率，忽略了整体性的平衡（Line-Balance），同时，生管人员的Follow-Up很难确实的掌握到各加工制程的生产进度。
（3）品质不良率过高
机械加工制品的品质间题没有有效地监控预警或防呆措施,，那么经常会整批验退导致极大的内部本钱损失。
（4）设备稼动问题
国内业界对设备稼动的观念与丰田式管理有极大的差异性，前者一味强调高的稼动率，后者那么以人与实际需求量为主。
除此根本观念上的不同外，国内业界普遍缺乏TPM的观念与做法。
（5）设备整合的问题
自动化的推展可以说是产业是否得以顺利升级的重要关键，因此，为了使设备产能得以有效发挥，并增加其使用弹性，同时，防止形成或改善自动化弧岛的现象，此设备整合的问题乃国内有关业界极需加强与努力的方向。
针对上述说明，我们可以清楚地明白现场相关信息的快速响应的重要性，但是，有鉴于国内在MES这一方面拥有足够经验的专业公司极端缺乏，因此，至今导入MES的机械厂仅有铁和机械、.......等少数厂家。
而他们都有极佳的绩效。
因为，MES所提供的功能不仅可以解决上述问题，尚有其它重要的功能，列举如下：
（1）全线总览
实时监控各机器设备之状态。
自动警示停线、怠工或进度落后（与DownLoad之SchdDATA比拟）之机台工作站。
自动侦测系统的通讯状况。
实时显示生产线目前的加工制令，件号、产出量、不良数及状态。
（2）设备整合
透过连线作业，有效整合各机台的加工程序，并利用计算机扮演程序传送的关键性角色。
以DownLoad（计算机→生产设备）与UpLoad（生产设备→计算机）各加工程序来提高设备使用效率。
（3）设备稼动状况
机器设备的家动监控
机器设备的家动履历查询
机器设备的家动效率分析
（4）排程管理
由排程系统下载（或人工直接输入）当日的预定生产方案。
利用Password管制排程资料维护功能。
可实时查询各工单之投入时间，完工时间。
异常工单查询（进度落后，应投入未投入。
应完工未完工，工程变更，插单,..）
（5）进度掌握
实时掌握工单实际进度并与预订进度做差异性的比拟。
实时掌握各制程单位目前待加工与加工中的制品。
实时掌握各制品目前的加工进度。
（6）品质监控
实时统计各制令不良品数目与不良率。
实时统计不良现象及不良原因的分布状况（ParetoChart）。
各种层别组合（工单,产品,日期,..）的品质状况查询。
（7）异常管理
记录线上所有异常状况，诸如：
异常现象、异常原因、发生时间、持续时间、处置方法及结。
ParetoChart统计异常资料。
升级会员 