RS10/MES助力离散制造业解决制造环节的“困惑”

来源:北京机械工业自动化研究所 产品部 陈程   作者:北自所
2012/9/6 13:38:05
技术平台既可为高端客户提供可扩展、可伸缩、随需租用的云技术解决方案,也可为普通客户提供高内聚、松耦合的软件模块,满足不同规模、不同发展阶段企业的信息化需求。技术平台也为移动计算、智能设备联网、制造集成接口等提供底层技术支撑,是一体化MES平台的基础设施。



本文关键字: MES 技术平台 离散制造业

一、引言

“十二五”时期是深化改革开放、加快转变经济发展方式的攻坚时期。工业是我国国民经济的主导力量,是转变经济发展方式的主战场。工业转型升级是我国加快转变经济发展方式的关键所在,是走中国特色新型工业化道路的根本要求,也是实现工业大国向工业强国转变的必由之路。

要实现我国工业的发展与转型升级,必须把信息化技术作为其牵引和支持的动力,坚持把推进工业化与信息化(简称“两化”)的深度融合作为重要支撑,加快推动制造业向数字化、网络化、智能化、服务化转变。并加快推动制造企业的发展模式向质量效益型转变。

在两化深度融合的背景下,国家大力发展建设工业制造软件,这其中,制造执行系统(MES)以其对车间管理特有的优势被越来越多的企业所关注并接受,在中国短短20多年的发展使其也具备了鲜明的本土化特色。

然而纵观我国MES系统的应用,离散制造业相较于流程制造业无论从市场占有率还是从应用效果来说都相对滞后,离散制造业MES系统应用面窄,应用整体水平低。

下图1展示了2010年度国内市场MES产品的行业结构分布比例情况。可以很明显地看出,在钢铁、金属、化工烟草等流程行业中MES产品的应用比汽车、电子等离散行业要高出很多。

图1 国内市场MES行业分布结构(2010年度)

究其原因,我们从离散制造企业自身的问题与MES软件在离散制造行业的应用两方面来进行分析。

二、离散制造企业普遍存在的问题

在我国当前工业转型和两化融合的大背景下,制造企业无论从规模、产值还是从管理理念、信息化水平上都在飞速发展,但是很多制造企业,尤其是离散型制造企业在生产管理方面还存在一些亟待解决的问题。

(1)从制造执行管理的角度来看

Ø 生产计划调度十分困难。离散制造企业的生产计划直接来源于订单,因 此具有不均衡性和明显的波动性。而生产计划调度不能很好地对计划做“平准化”,导致车间任务量波动大,忙闲不均。

Ø 资源闲置与资源短缺并存,能力过剩与能力不足同在。

Ø 产品质量问题没有在车间层面得到有效控制。产品质量的责权划分不够清晰、检测手段相对落后、信息系统不具备质量控制和跟踪功能,这些都是在车间层面无法有效控制产品质量问题的原因。

Ø 设计及工艺变更较多,影响生产运行和订单进度。目前,越来越多的离散制造企业根据市场的要求,定位于产品差异化的战略,这是企业存在设计及工艺变更的主要原因,大量的设计及工艺变更延长了技术准备周期,影响生产运行和订单进度。

Ø 生产准备不周,工人停工待料。生产准备作业是离散制造企业生产过程中的薄弱环节,若该环节无法保证,就不能够及时备好车间生产所需的原材料和零备件,造成车间工人和设备停工待料的情况。

Ø 生产能耗及资源浪费严重。原材料利用率低,水电热能源耗费量多是离散制造业企业普遍存在的现象。

(2)从制造协同的角度来看

主制造商与其上下游未建立起协同化的环境,没有做到最好的信息共享,致使企业需求的变动信息传递速度缓慢,反应滞后,阻碍资源的传递。

(3)从信息化应用的角度来看

Ø 当前的离散制造业企业在推进企业管理信息化的过程中,会购置大量的计算机服务器、网络设备等一系列软硬件,但是这些设备和网络资源的利用率并不高,而且其大规模应用计算能力不足,企业的投入产出比较低。

Ø 车间生产计划进度、质量、设备状态信息反馈不及时,缺乏信息共享机制。企业内的生产调度、工艺管理、质量保证、设备维护、物料管理、过程控制等系统之间相互独立、缺乏数据共享,导致出现功能重叠、数据冗余与矛盾等一系列问题。信息孤岛使企业内部的信息在水平方向上断裂,严重制约着企业内各种系统间的协调,降低了信息化的整体作用。

Ø 中心企业信息化资金、人才缺乏。企业开展信息化建设需要大量的资金基础和完善的人才队伍作为保障,而目前的状况是这些企业缺乏充足的人力财力去投入信息化建设。

(4)MES实际应用情况来看

Ø 离散制造企业采用定制化开发的MES方案,真正满足离散制造企业生产模式的标准化MES产品不多,也没有符合各行业特点的相应解决方案.

Ø MES产品网络化、数字化、智能化、服务化的集成很差,从技术架构和未来发展模式上都没有一个完整的规划。

Ø MES系统与上下游信息化系统集成度较差,企业中的“信息孤岛”现象严重,信息缺乏共享,更缺乏作业计划、执行、反馈的闭环控制机制,与计划系统(ERP)和底层控制系统割裂。

Ø 很多MES产品的通用性、可配置性、可扩展性差,即使不是定制化开发,也对很多业务需求和流程的变化不适应,影响系统的推广。

三、RS10/MES解决方案

为了适应离散制造企业的生产特点,从车间信息化管理层面更好地解决生产制造环节普遍存在的问题,北京机械工业自动化研究所(以下简称北自所)规划并提出了一套“离散制造业一体化车间制造执行系统应用平台”(简称一体化MES平台),平台的整体框架如下图2所示。

图2 离散制造业一体化车间制造执行系统应用平台

一体化MES平台分为四层结构,分别是推广平台、方案平台、应用平台和技术平台,四个平台自下至上形成支撑,由上而下完成落地,以下进行简要介绍:

(1)推广平台

推广平台以“量大面广”的离散制造业企业为服务对象,以解答解决企业制造执行管理疑难问题、提供制造业企业信息化建设的建议方案、提供各行业的国内专家信息、引导企业找到解决问题之道为主要目标,以互联网信息门户的形式提供平台服务。

图3用户需求匹配过程示意

该平台一方面致力于提高我国离散制造业企业对制造执行管理信息化乃至制造业信息化的认知水平,打造真正的公共服务型平台;另一方面也扮演着发掘真正需求的优质客户、提供深层次增值服务的顾问式营销平台的角色。

(2)方案平台

方案平台以有真正需求的离散制造业企业为服务对象,以为不同行业、不同规模、不同生产特点、不同应用需求、不同预算水平的企业提供量身定制的解决方案为主要目标,以专家团队和完整的知识服务规范的方式提供平台服务。它不但为推广平台的专家知识库提供标准化的理论依据和方案支撑,更为应用平台的设计方向、研发目标提供指引方向。

该平台的运作是整个一体化MES平台核心价值的体现,为客户带来效益突破的关键所在。

平台服务的内容是多样的:既可以是整体解决方案、信息化方案、也可以是管理改进建议方案;既可以基于制造协同整合的体系,也可以是面向单一车间的软件模块;既可以面向装备制造业也可以面向电气制造业等等。

(3)应用平台

应用平台以离散制造业企业制造单元的制造执行管理、制造作业协同、信息系统整合为着眼点,以信息化的方式实现管理改进和综合集成,以应用软件平台的方式为方案平台提供支撑。

应用平台由自北自所RS10/MES产品发展而来,由8个子系统组成,如下图4所示,它完整覆盖了离散制造业企业制造执行管理的主要内容,累积了我国多个行业的最佳业务实践和不同生产组织方式生产单元的优化管理模型。

图4 应用平台功能组成

应用平台支持多种车间业务模式(如流水生产、批量机加工、铸锻生产、修理再制造、单件装配等类型),全面覆盖离散制造企业的各种生产制造过程,使系统达到柔性、通用性、可配置性。

图5 MES系统的流程及结构示意

如上图5所示,MES系统位于计划与物流管理层(如ERP、SCM等系统)和自动化控制管理层(如DNC、FMS、FMC、PLC、立体库等系统)之间,通过各种接口交互生产及控制信息,并通过主数据管理接收设计管理层(如PDM、CAPP、CAD、CAM等系统)传输的关键数据和图形。而在其内部,制造执行系统的各功能有机整合,完成了车间制造执行全过程的跟踪与管理。

(4)技术平台

技术平台既可为高端客户提供可扩展、可伸缩、随需租用的云技术解决方案,也可为普通客户提供高内聚、松耦合的软件模块,满足不同规模、不同发展阶段企业的信息化需求。技术平台也为移动计算、智能设备联网、制造集成接口等提供底层技术支撑,是一体化MES平台的基础设施。

四、意义及社会效益

(1)提高客户企业的市场竞争力

通过系统的应用,从整体上改善目标客户生产、经营及管理效果,削减企业成本,提升客户企业的核心竞争力,使企业近一步适应外部市场变化的能力。具体体现在:

Ø 提升主制造商的协同制造能力,实现其与供应商之间的互通互联,进行制造知识及制造能力的再分配。

Ø 提供多种生产类型的计划排产模式,解决不同形态的车间管理需求所产生的不同问题,提高车间作业计划的可执行性。

Ø 立足于物流自动数据采集、设备和生产过程的监控,降低生产数据集成的工作强度,减少人为误差,提高生产数据的时效性和准确性,从而解决企业在车间执行层与控制层的管理脱节,加强信息流与作业流的一致和通畅。

Ø 由生产跟踪及生产效能分析,实时了解投入产出,细化生产成本,使企业管理从粗放向精细化转变。

Ø 对生产过程进行全程质量管理、跟踪,实现质量信息共享,加强全员的质量预防与控制的意识,促进产品质量提高,解决企业质量管理的滞后性。

Ø 提供生产设备运行信息,使生产管理人员能及时掌控生产设备的运行状况和能力,合理安排生产,及时维护设备,保障生产设备性能最佳,使生产顺利、有序、高产、低耗进行。

(2)行业应用示范作用

作为典型的离散制造企业信息化供应商,通过“一体化MES平台”的实施,使其与ERP产品实现有效整合,形成一整套完整的解决方案,为各类离散制造企业带来管理提升和经济效益增长,在行业内起到良好的示范和标杆作用,为同行业其它信息化解决方案供应商的发展开拓新的思路。

(3)优化配置社会资源

结合国家经济战略转型的战略方针,实现管理信息化的同时加快管理思路转变,将企业由粗放式的发展逐步转变为注重可持续发展的绿色制造、精益制造的精细发展模式。

责编:李代丽
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