国内MES有两种方式:一种是以节能降耗为目标的流程制造业MES,一种是以实现设计、制造、管理一体化的集成制造为目标的离散制造业MES。流程制造行业有:能源、化工、水泥等。离散型制造行业有:机械制造、电气制造、钣金加工等。从生产类型上,可分为单品种大批量生产和多品种小批量生产。应用于流程型生产行业和离散型制造行业的MES系统信息功能模块相似,但在工艺路线流程、加工设备、生产方式上有一定差异。企业需根据实际需求,选择合适的MES系统建设方案。钣金行业和装备制造行业适用离散型MES。

虽然MES在制造企业中的作用很大,MES系统的部署与实施是企业实现智能制造的必由之路。但是不同类型的企业对MES系统的应用需求也存在很大差异,重点体现在是流程型和离散型MES差异上。

流程型MES系统的应用程度较高。特别是石油石化行业原有自动化和信息化的程度较高,一般应用在于生产管控,mes系统的应用主要目的是使得最容易出现产品质量的配料、投料以及乳化加工过程得到管控和追溯。

随着生产工艺发展,石化行业MES系统应用较早,已经进入较为成熟的应用阶段;冶金矿业由于产能过剩,行业增速放缓,MES系统增量需求疲软;民生行业的制药和食品饮料行业由于下游需求旺盛,MES系统增量需求呈现快速增长态势。

离散型MES系统目前应用程度较低,离散型制造业过往通过ERP或者MRP进行企业管理,由于以前制造业各项成本较低,能保证企业较高的毛利水平,企业很少关注上层与下层之间的中间层管理工作。

随着定制类产品的兴起,从门店接单开始到产品交付给客户,采用离散方式制造的产品往往由多个零件经过一系列并不连续的工序的加工最终装配而成,其生产过程中的原材料-半成品-成品物理特征明确,容易搬运以及标识,如果产品单品价值较高,那么产品的可追溯性以及流程控制的需求越来越强烈,因此离散行业MES需求也越来越旺盛。

具体差异如下:

一、行业的需求不同

流程生产行业,主要是通过对原材料进行混合、分离、粉碎、加热等物理或化学方法,使原材料增值。通常,他们以批量或连续的方式进行生产。

离散工业主要是通过对原材料物理形状的改变、组装,成为产品,使其增值。在MES需求、应用环境等诸多方面,两者都有较大的差异。钣金和装备制造行业是离散生产行业。

1、产品BOM结构不同

流程企业的产品结构,则有较大的不同,它们往往不是很固定—上级物料和下级物料之间的数量关系,可能随温度、压力、湿度、季节、人员技术水平、工艺条件不同而不同。

离散制造企业的产品结构,可以用“树”的概念进行描述——其最终产品一定是由固定个数的零件或部件组成,这些关系非常明确并且固定。

2、工艺流程不同

流程生产行业企业的特点是品种固定,批量大,生产设备投资高,而且按照产品进行布置。通常,流程生产行业企业设备是专用的,很难改作其他用途。MES系统规划的时候,要考虑到不同行业生产设备布置的特点,做好配置。

面向订单的离散制造业,其特点是多品种和小批量。因此,生产设备的布置不是按产品而是按照工艺进行布置的。例如,离散制造业往往要按车、磨、刨、铣等工艺过程来安排机床的位置。因为每个产品的工艺过程都可能不一样,而且可以进行同一种加工工艺的机床有多台。因此,离散制造业需要对所加工的物料进行调度。并且中间品需要进行搬运。

3、自动化水平不同

流程生产行业企业,则大多采用大规模生产方式,生产工艺技术成熟,广泛采用PCS(过程控制系统),控制生产工艺条件的自动化设备比较成熟。因此,流程生产行业企业生产过程多数是自动化的,生产车间的人员主要是管理、监视和设备检修。

离散制造业企业由于是离散加工,产品的质量和生产率很大程度依赖于工人的技术水平。离散制造业企业自动化主要在单元级,例如数控机床、柔性制造系统。因此,离散制造业企业一般是人员密集型企业,自动化水平相对较低。

4、生产计划管理不同

流程企业,主要是大批量生产。只有满负荷生产,企业才能将成本降下来,在市场上具有竞争力。因此,在流程生产行业企业的生产计划中,年度计划更具有重要性,它决定了企业的物料需求。

主要从事单件、小批量生产的离散制造业企业,由于产品的工艺过程经常变更,它们需要具有良好的计划能力。对于按订单组织生产的企业,由于很难预测订单在什么时候到来。因此,对采购和生产车间的计划就需要很好的生产计划系统,特别需要计算机来参与计划系统的工作。只要应用得当,在生产计划系统方面投资所产生的效益在离散制造业可以相当高。

5、设备不同

流程生产行业的产品比较固定,而且一旦生产就有可能是十几年不变;机械制造等行业的产品,寿命相对要小得多。体现在设备上,流程企业的设备是一条固定的生产线,设备投资比较大、工艺流程固定。其生产能力有一定的限制,生产线上的设备维护特别重要,不能发生故障。

离散加工业则不是这样,可以单台设备停下来检修,并不会影响整个系统生产。比如钣金行业里的激光设备,开平机,折弯机,冲床等设备机床,都是可以单独检修,不影响整体生产。

二、MES的应用特点

流程生产行业企业与离散制造业企业之间的上述差异,导致MES在面向离散制造业和流程业的应用有所区别。

1、对ERP的要求不同

MES处于企业的计划执行层,从ERP层接受计划指令,并向ERP反馈信息。因此,无论流程生产行业还是离散制造行业,MES都要与ERP建立紧密的信息集成。

流程生产行业和离散行业的ERP的不同要求,主要表现在:

两者对于生产模型的要求不同——流程生产行业中体现了以配方为核心的生产模型,而离散行业中体现了以产品BOM为核心的生产模型。

生产计划方式方面,流程企业根据市场的需求进行生产的观念已经逐步加深,市场需求量大的产品,是“以产促销”——通过大批量生产,降低成本,提高竞争力。离散企业一方面可以根据订单进行生产,另一方面也可以根据市场预测作为生产计划制订的依据。离散企业的ERP系统向MES下达作业计划指令主要以“工作令”的方式,而流程企业的作业计划下达主要以指令计划形式方式。

成本核算方式方面,离散企业的计算产品成本是按照产品BOM所描述的加工装配过程,从低层向高层逐层累积得出的。流程企业的成本核算方式一般采用平行结转法,在其成本组成中,生产成本中占比例最大的是原材料。

2、作业计划调度不同

流程企业的产品,是以流水生产线方式组织、连续的生产方式,只存在连续的工艺流程,不存在与离散企业对应的严格的工艺路线。因此,在作业计划调度方面,不需要也无法精确到工序级别,而是以整个流水生产线为单元进行调度。从作业计划的作用和实现上,比离散企业相对简单。

离散企业的生产作业计划调度,需要根据优先级、工作中心能力、设备能力、均衡生产等方面对工序级、设备级的作业计划进行调度。这种调度,是基于有限能力的调度并通过考虑生产中的交错、重叠和并行操作来准确地计算工序的开工时间、完工时间、准备时间、排队时间以及移动时间。通过良好的作业顺序,可以明显地提高生产效率。

3、数据采集不同

MES的数据采集功能,可以实现对生产现场各种数据的收集、整理工作,是进行物料跟踪、生产计划、产品历史记录维护以及其它生产管理的基础。

流程生产行业的自动化程度较高,计算机技术的应用已深入各个领域。这些自动化设备,能自动准确记录各种生产现场信息。对于MES而言,重点在于系统构建的时候与这些自动化设备做好数据接口。

离散企业的数据采集,以手工上报为主,并可以结合条形码采集等半自动信息采集技术进行工时、设备、物料、质量等信息的采集。这种数据采集方式,时间间隔较大,容易受到人为因素的影响,要特别注意保障数据的准确性。不过现在随着设备自动化程度变高,离散型企业里的设备具备了IOT边缘计算能力,比如柏楚激光机床对外提供IOT边缘计算,配合MES系统完成任务指令下发,完成设备报工和机床稼动率等计算。

4、作业指令下达不同

流程生产行业的MES中,不仅要下达作业指令以及PDI数据,而且要将作业指令转化为各个机组及设备的操作指令和各种基础自动化设备的控制参数,并下达给相应的PCS系统。

在离散行业的MES中,将作业计划调度结果下达给操作人员的方式一般采用派工单、施工单等书面方式进行通知,或采用电子看板方式让操作人员及时掌握相关工序的生产任务。作业计划的内容,包括该工序的开工、完工时间、生产数据等方面。比如,柏楚MES提供作业指导书的功能,在下发派工单的同时,会对每个工序下发作业指导书,告诉工人如何生产,满足离散生产的特点。

5、报工处理不同

流程生产行业的生产完工上报,广泛采用报工处理。一般在工艺流程的最后设置完工上报点,而对前面工序流程实行报工处理,如人工工时报工、设备工时报工、物料报工,从而对在制品和成本进行跟踪。

离散制造中的完工上报,一般对每道工序都要进行上报,或在关键工序设置报工点,对前面工序进行报工处理。在报工中,离散制造企业一定要处理异常生产报工的处理,生产管理的核心是管理异常情况。以柏楚MES为例,提供异常单管理功能,专门解决生产过程中的异常报工问题。

6、设备管理不同

在流程生产行业的流水线生产中,生产线上的设备维护特别重要,每台设备都是关键设备,不能发生故障,一台设备的故障会导致整个工艺流程的终止。

离散行业的生产设备的布置,不是按产品而是按照工艺进行布置的。可以进行同一种加工工艺的机床一般有多台。单台设备的故障不会对整个产品的工艺过程产生严重的影响,一般需要重点管理关键、瓶颈设备。但是离散行业里的设备需要进行设备保养管理,进行设备保养提醒和保养操作,还需要对加工中的设备做到设备运行状态监控。以柏楚MES为例,MES中控系统在自动化产线里,如果有设备发生故障停机,需要随时自动通知MES系统,做好生产任务的重新分配,保证生产不延期。

7、库房物料管理不同

流程生产行业中,对连续生产方式,一般不设中间半成品库房,配方原料的库位一般设置在工序旁边。配方领料不是根据工序分别领料,而是根据生产计划一次领料放在工序库位中。

离散行业中,一般对半成品库也设有相应的库房,各工序根据生产作业计划以及配套清单分别进行领料。离散行业里的库存管理难点在于外协采购和备料管理,不能因为外协采购延期影响生产计划和订单按期交付。所以MES需要提供采购周期和进度的管控,保证订单按期交付。

8、质量管理不同

离散行业中,对单件小批生产,一般需要检验每个零件、每道工序的加工质量;对批量生产,一般采用首检、抽检、SPC分析相结合。流程生产行业中,一般采用对生产批号产品进行各工序上的抽样检验。

三、总结

由上述可知,流程型行业制造生产计划制定相对比较简单,常以日产量的方式下达计划,而且计划相对比较稳定,生产设备能力固定,生产过程工艺固定,工作中心的安排符合工艺路线,通过各个工作中心的时间接近相同;物料从一个工作点到另外一个工作点使用机器传动,个别制品在库存中;整个生产过程主要专注于物料的数量、质量和工艺参数的控制。而离散型行业生产过程中很少发生物质改变,只是物料的形状和组合发生改变,即最终产品是由各种物料装配而成,并且产品与所需物料之间有确定的数量比例。但无论哪种类型企业,其信息化方面的建设都需要MES制造执行系统。

四、柏楚MES系统介绍

柏楚智联工厂MES是离散型MES,是面向订单驱动型工厂,为实现工厂的生产过程的管理、协同和优化,促进车间生产的自动化、 透明化,为有效提升企业交付能力的一款生产管理协同软件。

mes的概念和作用(MES有哪些类型)(1)

mes的概念和作用(MES有哪些类型)(2)

柏楚MES系统采用全新的理念设计,基于SAAS结构可实现轻松部署,对基础数据依赖少,对企业初始管理水平要求低,系统操作简单、易行,支持用户行业化自定义,支持个性化的系统集成方案设计。柏楚MES针对大型客户也提供本地部署解决方案。柏楚MES解决方案倡导企业遵循精益生产模式,透过系统的数据分析达到精益化持续管理改善的目的,它帮助企业管理者轻松、科学地掌管生产动态。

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