工單模塊之于MES系統，相當于一幢大樓的地基。工單模塊設計需要充分考慮MES其他模塊的需要。只有地基做得夠好，即使將來(lái)從2層樓加蓋的4層樓，承重不會(huì )有問(wèn)題；即使將來(lái)加裝電梯，消防通道不會(huì )有問(wèn)題；即使挖地下室，也不會(huì )有漏水問(wèn)題...
作者：MPDV中國曹海勇博士原創(chuàng )。
曹海勇，同濟大學(xué)工學(xué)博士，中國首批中德合作培養研究生。畢業(yè)后加入西門(mén)子德國，參與西門(mén)子德國安倍格工廠(chǎng)MES項目，2011年協(xié)助MPDV總部進(jìn)入中國市場(chǎng)。深耕MES領(lǐng)域20余年，有著(zhù)豐富的行業(yè)經(jīng)驗，拜訪(fǎng)全球超過(guò)900家不同行業(yè)的制造企業(yè)，非常熟悉不同企業(yè)的最佳生產(chǎn)管理實(shí)踐。
01
MES任務(wù)對生產(chǎn)流程的影響
MES作為組織和實(shí)施生產(chǎn)流程的驅動(dòng)力，直接或間接地支持了公司的所有業(yè)務(wù)流程。這意味著(zhù)引進(jìn)和使用MES可以在這些流程的執行中挖掘潛力。為了設計比較完整的MES系統，以發(fā)揮MES支撐生產(chǎn)管理的潛力，必須更具體地了解這些企業(yè)流程與MES的關(guān)聯(lián)。
MES支持（或接近）實(shí)時(shí)的企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和與生產(chǎn)有關(guān)的業(yè)務(wù)流程。因此，MES的系統設計，通常應靠近生產(chǎn)，也就是說(shuō)，在生產(chǎn)管理的責任范圍內。
02
MES工單管理
在生產(chǎn)中，訂單通常是所有活動(dòng)的觸發(fā)點(diǎn)。它也是處理生產(chǎn)過(guò)程中需要的或由此產(chǎn)生的所有信息和成本的數據容器。根據生產(chǎn)的類(lèi)型，使用不同的訂單類(lèi)型，如生產(chǎn)訂單、看板、維修或保養訂單，以及返工或管理費用訂單。訂單管理因此是制造企業(yè)中MES功能的核心組成部分。例如，如果沒(méi)有訂單管理，詳細的調度和流程控制幾乎是無(wú)法想象的。
MES的訂單管理不應該與ERP系統的訂單管理相混淆。為此，在本講座中使用“工單”表示MES中的生產(chǎn)訂單。
? 在ERP系統中，訂單的處理有一個(gè)中期或長(cháng)期的范圍，以及隨后的賬單。
? 在MES系統中，確定生產(chǎn)過(guò)程中工序或基本子步驟的處理時(shí)間、資源分配和訂單處理的順序（生產(chǎn)過(guò)程規劃），并負責執行。所有可能與訂單相關(guān)的行動(dòng)通常都被記錄下來(lái)（登錄/注銷(xiāo)、中斷、操作層面的數量、拒絕的原因、過(guò)程數據等等）。
工單管理是以工單作為虛擬載體對生產(chǎn)力的三要素（勞動(dòng)對象、勞動(dòng)工具和勞動(dòng)者）進(jìn)行生產(chǎn)建模，形成以工單為核心的制造管理體系。
MES“工單管理”從不同的外部來(lái)源和MES其他任務(wù)接收工單列表，并將這些數據提供給其他MES功能，如“詳細排產(chǎn)”。隨著(zhù)工單的處理，通過(guò)MES “數據采集”和其他MES任務(wù)產(chǎn)生了一定數量的新信息，然后“工單管理”將數據分配給工單，以便各部門(mén)能夠快速有效地使用，例如，幫助他們對生產(chǎn)中斷或變化作出適當和及時(shí)的反應。通過(guò)這種方式，可以大大地提高生產(chǎn)中的透明度和大大減少時(shí)間損失。
圖1描述了MES“工單管理”的功能模型。
輸入是不同類(lèi)型的工單和工單相關(guān)的狀態(tài)。原則上生產(chǎn)工單來(lái)自ERP，包括關(guān)鍵的日期、生產(chǎn)批量和工序詳細等信息。MES中其他任務(wù)也會(huì )產(chǎn)生工單，如生產(chǎn)工單登錄時(shí)觸發(fā)檢驗工單，出現次品時(shí)創(chuàng )建返工工單，根據維護日歷創(chuàng )建的設備維護工單，觸發(fā)物料移動(dòng)的運輸工單、按庫存生產(chǎn)的看板工單，以及記錄間接成本的管理費用工單。
工藝建模：來(lái)自ERP的生產(chǎn)工單往往需要在MES中分解到工序層級，定義工序的資源、物料、時(shí)間和數量等細節。
處理工單采集數據：處理來(lái)自MES“數據采集”中的原始數據，如以脈沖值形式，在各個(gè)層級上進(jìn)行匯總。
工序條件：確定工單中各個(gè)工序的關(guān)系。如前工序完成20件，后工序才可以開(kāi)始。
反饋工單信息：當前生產(chǎn)整體情況是從訂單的目標與生產(chǎn)方面的當前信息之間的持續比較過(guò)程中獲得的。提供可視化功能實(shí)時(shí)地表示生產(chǎn)進(jìn)展，如延遲、達成率等。工單管理在生產(chǎn)控制流程中創(chuàng )造了必要的透明度。
通過(guò)對工單數據的長(cháng)期評估，可以得出關(guān)于組織缺陷的結論，從而為制造企業(yè)的持續改善過(guò)程提供支持。
03
MES系統功能模型
工序定義了所需的設備及設備工時(shí)。所有非計劃停機將延長(cháng)工序時(shí)間，導致流程效率下降。為提高設備可用性，需要定義設備的資源績(jì)效賬戶(hù)RPA，然后采集實(shí)際的設備狀態(tài)并記錄到對應的RPA中。一方面管理層可以及時(shí)獲得設備異常狀態(tài)而做出快速調整，另一方面可以分析主要停機原因來(lái)指定有效措施消除非計劃停機。正確的設備工作時(shí)間采集是制定預防性維護計劃的依據。
在設計MES系統時(shí)，我們把生產(chǎn)資源定義為除設備以外在生產(chǎn)過(guò)程中需要的輔助資源，如工裝、模具、刀具、量具、設置程序、作業(yè)文件等。工序細節中需要定義生產(chǎn)做需要的資源數量。產(chǎn)品、設備和資源的組合是排產(chǎn)時(shí)考慮的一個(gè)約束條件。在生產(chǎn)過(guò)程中，需要記錄資源的使用時(shí)間，以便及時(shí)維護，比如修模。在管理層面上，需要評估使用不同資源的績(jì)效。
工藝模板中定義的工序日期、工序作業(yè)時(shí)間、生產(chǎn)順序是工序排產(chǎn)的起始點(diǎn)。設備、人員和資源狀態(tài)是排產(chǎn)的約束。工序物料產(chǎn)出和工序設置時(shí)間是排產(chǎn)優(yōu)化策略的選擇。
過(guò)程質(zhì)量顧名思義是伴隨生產(chǎn)過(guò)程。因此，生產(chǎn)工序集成檢驗工序確保當生產(chǎn)工單開(kāi)始時(shí)，根據不同事件，如換班、工單生產(chǎn)一段時(shí)間或一定數量、設備停機后恢復生產(chǎn)等事件，產(chǎn)生對應的檢驗任務(wù)。檢驗任務(wù)的執行結果決定了工序的流轉。
工單模塊之于MES系統，相當于一幢大樓的地基。工單模塊設計需要充分考慮MES其他模塊的需要。只有地基做得夠好，即使將來(lái)從2層樓加蓋的4層樓，承重不會(huì )有問(wèn)題；即使將來(lái)加裝電梯，消防通道不會(huì )有問(wèn)題；即使挖地下室，也不會(huì )有漏水問(wèn)題。
后續講座中，我們將從工單模塊開(kāi)始，全面講解MES系統設計與實(shí)現。
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