制造执行系统（MES）规划与实施策略(44页 PPT)

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MES 规划与实施策略 高度定制化、需求难以精准把握成为企业 MES 实施难 点 MES 实施难点 52% 的企业表示 MES 应用达到 预 期，较 2017 年增长 1 个百分点； 行业间差异大，企业生产模式复杂 多 样 ， 个 性 强 ， 需 要 高 度 定 制 化 来 满 足 制 造 企 业 个 性 化 需 求 ； 业务需求如何转换为 MES 功能需 求 一 直是困扰企业的问题之 一。 57% 55% 48% 42% 38% 26% 23% 22% 定制化程度高 难以准确把握 MES 需 求 对 MES 认识 不足 企业 MES 人才匮 乏 与其他系统边界难以 划分 无成功案例可以借鉴 项目实施商的水平有限 资金投入有限 works 咨 询 works 咨询 ME S 需求分析方法 MES 价值与效益分析 MES 实践经验 目 录 01 02 03 系统需求含糊不准确 企业对 MES 需求的理解程度不同，对 需求的描述不明晰，常常会导致项目 过程中变更频繁 涉及企业最核心业务， 个性化极强 MES 是生产管控系统，涉及制造企业最 核心的生产业务，即使是同行业不同企 业的特点和需求都可能不同 多方关系难以协调 功能模块规划难 MES 功能模块多，模块之间先后顺序、 重要程度的判断比较困难 各类数据采集难 MES 需要收集生产过程中的各类数据，如 生产运行、工艺流程、物料、设备状态等， 数据来源多且分散，设备开放程度不同 复合型人才缺乏 系统边界难以区分 MES 与 ERP 、 QMS 、 EMS 等系统在功能上 存在 部分重叠，企业往往对一些需求通过哪些 系统 实现存在困惑 企业在 MES 项目实施中的难点问 题 MES 实施涉及生产部门、 IT 部门、实施 商 协作，同时还需要计划、工艺、设备、 品 质、设备供应商等配合，多方协调本 身难 度就比较大 选 型 困 难 企业自身需求不明确，缺乏具体规划； MES 供应商众多， MES 产品多、功能侧重不 同 传统 IT 人员和业务人员的知识结构差异， 对 MES 系统理解有偏差， MES 实施需 要既 懂业务又懂系统的复合型人才 works 咨 询 缺少实施计划，希望一步到位 企业希望 MES 能解决所有问题，所有功 能一步到位，但 MES 实施需要整体规 划、 分步实施 与现有系统集成方案考虑不足 企业普遍具有一定信息化基础，在 MES 规划时需要明确与已有的 ERP 、 PDM 、 QMS 等系统边界划分和集成方式 罗列供应商方案中特色功能 将供应商的解决方案及特色功能，直接 拿来作为自己的需求，组织招标选型， 往往与企业实际情况存在差距 需求宽泛，缺乏针对性 企业所提需求常缺乏针对性，将目标 与需求混淆，比如有追溯管理需求， 但对具体追溯流程和机制缺乏描述 用 IT 语言描述需求 需求要关注业务关联性和具体业务场 景，明确要解决的问题，然后再对应 到系统、数据库、功能界面 注重功能，不关注平台化 MES 个性化强，常常会面临定制化 开 发，平台化、可配置产品将大幅提 高 实施效率 MES 需求分析的常见误 区 需求分析 常见误区 将自动化控制系统联网，自动采集生产过程的数据，实现企业生产 信息集成，建立实时和历史数据库，是流程行业企业实现 MES 应 用 最基础、最核心的任务。 离散制造行业产品种类多，既有按订单生产，也有按库存生产， 既有批量生产，也有单件小批量生产，企业普遍比较关注生产计 划的制定和生产的快速响应。 MES 需求分析需要关注行业差异 性 流程 制造 离散 制造 行业 MES 应用个性化需求 电子 (1) 强调上料防错 (2) 强制制程 (3) 产成品及在制品生产追溯 (4) 过程质检实时性要求高 食品饮料 (1) 生产过程能满足相关法律法规 (2) 称量管理 (3) 严格实现生产过程的正反向追溯 (4) 生产环境监控 (5) 关键设备监控 机 械 (1) 排产优化 (2) 柔性化的任务调度 (3) 物料追溯← (4) 上下游系统的数据集成↵ 钢铁 (1) 一体化计划管理 (2) 生产连续性要求下的作业调度 (3) 生产设备实时监控以及维护 (4) 能源计量 (1) 多维度的编码管理 (2) 灵活的生产计划管理 (3) 面辅料管理 (4) 缝纫等专业设备管理 石 化↵ (1) 对油品的加工移动过程进行监控管理 服 装 (2) 安全生产↵ (3) 生产环境监控 (4) 配方管理 (1) 配方管理 (2 )G MP 管 理 (3) 跟踪与追溯 (4) 日期及环境管理 汽车 (1) 混流生产排程 (2) 实时生产进度掌控 (3) 实时配送 医 药 (4) 生产现场的可视化 烟 草 (1) 生产工艺与配方管理 (2) 批次跟踪 (3) 全程可追的质量控制 (4) 设备 OEE↵ 电子 食品 饮料 钢铁 汽车 机械 …… MES 需求分析需要关注行业差异 性 √ 基 本 性 能 √ 基 础 数 据 √ 核 心 功 能 √ 数 据 采 集 √ 系 统 集 成 works 咨 询 共性 需求 MES 需求分析方法 基础数据 分析 需求 分析 方法 生产工艺 建模与分 析 系统需求 与架构设 计 现状评估 与 MES 集 成 制定实施 方案 数据采集 分析 流程梳理 与分析 8 works 咨询 一、基础数据梳理 基础数据标准化是 MES 系统应用的重要工作之一，建立规范 统一的基础数据，是保证企业 MES 系统正常运行的前提条件。 ● 物料数据 ● 作业指导书 ● 生产时 间 ● 组织数 据 基础数 据收集 范围 ● 质量数 据 ● 工艺数 据 ● 设备数 据 ● 车间布 局 9 发现问题 找出差距 找出公司在基础管理 方面的薄弱点，制定 相应的改进措施。 促进员工对规范化、 标准化管理，以及新 管理思想的接纳与学 习。 对管理基础进行一次 全面的摸底，并理顺 各部门之间的协作关 系。 基础收据收集的重要意义具体表现在： 统一思想 规范管理基础 一 、基础数据收集的意义 摸清家底 理顺业务 works 咨 询 10 工 段 ( 线 别 ) 人员 班组 班制 班次 李冬冬 备料班 双班制 白 班 (7-18 点 ) 班组能力 物料 工艺 2900 XX A 实现正反追溯，如查询 9 点时的工作人员 11 一 、 MES 基础数据模 型 人员类数据的逻辑关系 works 咨询 检测设备 AOI 设备能力 定额产量 2000 设备维修 故障代码 01 备品备件 轴承 一 、 MES 基础数据模 型 设备类数据的逻辑关系 工 段 ( 产 线 ) 1 线 设备控制类系统 设备自控系统 车间 A 工厂 总装 1 2 废品类型 规格废 一、 MES 基础数据模 型 物料类数据的逻辑关系 产品 A 完成 品 废品 A 废 品 物料 A 物 料 13 、 MES 基础数据模型 工艺类数据逻辑关系 工艺路线 工序 工步 总装 安装门窗板 取门面 重 点 为 建 立 工 序 BOM 作业指导书 质检要求 产品数据 EM044KID- P0OA 设备数据 一 works 咨询 总装 1 线 14 检验项目 检验规则 表面 全检 检验结果 合格 / 返修 / 不 合格 返修方案 返修人 更换 /1 小时 王五 15 工序 车 检验工具 手检 返修位置 Q 点 返修类别 人为错误 物料 A 返修原因 插错物料 一 works 咨询 、 MES 基础数据模 型 质量类数据逻辑关系 works 咨询 二、业务流程梳理与优化 业务流程梳理的目标 实现业务流程的可视化，规范化，监控化 Q 发现业务运行中存在的问题，对流程进行优化 全面、真实地梳理 MES 系统业务需求 确认未来 MES 系统的业务运行流程 在公司中培养业务流程管理的理念与方法 16 works 咨 询 二、业务流程梳理与优化 大部分企业流程管理中存在的问题： ● 缺乏完整的流程管理体系； ● 错误的问题重复发生； ● 完成工作的周期很长； ● 组织决定流程，而非流程决定组织； ● 每一个人对流程的理解不同； ● 各种各样的制度，如同“百衲衣” ; ● 缺乏标准的岗位说明书； ● 职权利不匹配； 17 works 咨询 二、业务流程梳理与优化 业务流程的层次 公司管理 流程总图 Level1 主流程图 Level2 流程场景 Level3 详细流程 Level 4 采购管理 设备采购 备品备件采购 18 以公司 MES 系统所覆盖的流程为基础，结构化、层次化、图形化地实现 MES 系 统覆盖流程的可视化，形成 MES 系统流程运作目录，并 借用流程优化方法以及 MES 系统的运作流程提出改进和变更建议，设计出未来在系统中的主要运作流程， 然后 与业务部门一起共同进行研讨，确认未来的运作流程。 · 经过反复讨论， 建立公司的流程 地图 流程分级分类 · 对流程进行分类 建模，建立公司 的业务流程模型 流程建模 流程图绘制 · 将非结构化流程 描述转化为结构 化的流程图 业务流程梳理的方法 二、业务流程梳理与优化 流程优化 ·e-works 对流程 过 程提出优化意 见 1 9 works 咨 询 三 、工艺建模与分析 工艺建模的重要性 ● 工艺是生产过程的基础，生产过程中的所有活动都围绕工艺要求展开。 ● 工艺是未来 MES 系统运行的基础， MES 系统将围绕工艺管理要求而建立。 ● 工艺要求决定了生产过程，也决定了产品的加工过程和加工环节。 ● 工艺要求决定了生产现场数据采集的结构与分布。 ● 工艺流程贯穿了生产制造的生产计划、车间调度、过程控制与质量控制环节。 ● 工艺是生产现场标准化作业的基础。 2 0 works 咨询 三、工艺建模与分析 工艺建模的目标 建立完整的生产工艺分级模型，提供可视化的展现工具 清晰描述各制造部详细生产工序、工步直至具体操作的流程特 点 准确说明对生产工艺条件、质量控制要求以及各工序的输入、 输出，为制造过程数据采集提供来源依据 了解生产过程中所需的基础数据 ( 人、设备、物料等资源 ) 了解未来工艺趋势，为 MES 实施后的工艺变化做好相应准备 21 三、工艺建模与分析 工艺建模方法 IDEF0 用活动框代表活动式功能，进入或从活动出来的尖头依 次 代表输入、控制、输出和支持。 ● 表达系统的活动 ( 用盒子来表示 ) 和数据流 ( 用箭头表示 ) 以及它们之间的联系。 ● 用模型可以表示将来的系统功能或需求，也能够表示目前的系统功能和需求。 ● 用图形语言表示 IDEF0 模型，模型由图形、文字说明、词汇表及相互的交叉引用 表 组成。它把方盒作为活动，用箭头表示数据及接口。 22 控制 (C) 活动 Activity 机制 (M) works 咨 询 输出 (O) 输入 (I) 四、数据采集需求分析逻辑 根据工艺模型形成数据采集范围 以工艺作业标准设定的工序进行报 工 ( 设置采集点 ), 同时结合车间 现状 及管理要求综合考量。 形成数采小结并在项目组内确认 整理厂区的所有数据采集点，并 最终确认采集方式及分布数量。 根据业务管理要求形成采集点分类 从工艺过程、业务流程及管理要 求对车间现场的采集点进行优先 级分类 (A 、 B 、 C) 。 各车间现场调研明确采集点位 深入车间现场，对每个工序所需要 的设备、质量要求、加工要求等管 理要求进行调研，定义采集点位。 works 咨 询 采集 方式 采集 车间 数采 硬件 采集 来源 23 四、数据采集需求分析示例 注塑成型工艺 案例 原料预热 注塑成型 抛光 回火 水煮 采集内容 模具温度 原料温度 位置 压力 速度 时间 射嘴温度 合模数 注塑机开停状 态 采集成本预 估 ( 单机 费 ) 单位：元 2500 0 、 2500 2500 1500 、 350 0 1500 、 350 0 1000 1000 1000 需求优先级 非常高 非常高 非常高 非常高 非常高 较高 较高 非常高 采集周期 实时 实时 按产品类型 设定 实时 实时 按产品类型 设定 每班 实时 采集方式 加装传感器 中央供料系 统、 PLC PLC 加装传感器 加装传感器 PLC PLC PLC 注塑成型机基本上都为数控设备，重点 采集压力、速度、时间、射嘴温度、合 模数等工艺参数； 二级工脚 原料预热 注塑成型 车间 注塑车间 一级 工序 成型 1500 24 works 咨 询 成型 抛光 A 类 机加 质量抽检点 例 分类 说明 优先级 时效性 案 A 类 由工艺过程、业务流程及管理要求推导的，必须进行数据采集 的汇报点，汇报时一般需要包含产量 ( 完工 ) 数据及质量信 息 高 一般为实时汇报，或者 1 至 2 个小时汇报一次 B 类 管理及工艺上有要求，而需要数据采集的汇报点；基于车间现 状存在困难 ( 成本、效率等 ), 能汇报或采集最好，但不做强 制要求 中 一般为实时汇报，也可按 班组或按天汇报 C 类 非核心工序的汇报点，产量数据及质量数据采集的管理要求较 低 低 按班组或按天汇报 四、数据采集需求分析示例 works 咨 询 B 类 J25 五、 MES 系统边界与集成 需求确定后，需要就系统的边界进行界定，如果界限划分不清晰， 即便是从业务角度分析出来的需求，也将面临新的挑战，如通过哪一个 系统的实施来落地的问题，所以本项目要划清 MES 与其他系统之间的 关 系。 首先要解决的是 MES 可能会与哪些系统会发生关系。 其次，分清楚各种系统所擅长的功能。 再次，对于系统之间的关系进行切割。 最后，划清系统边界后，考虑清楚系统间集成的方式。 works 咨 询 26 产品开发 过程检验 生产作业 生产绩效 产品数 基础数据 一生产订单一 ERP 物料需 求计划 计划管理 生产计划 产品信 息维护 售后服务 管理系统 检测数据 质量策划 质量分析 QMS 五、 MES 系统边界与集 成 人员管理 订单执行情况 绩效管理 一产品生产履历一 CRM 合同管理 据管理 PLM 工序要求、检验标准、检验方法 一生产报工一 库存管理 ( 含 线边库、原材 料、成品 ) MES 完工反馈 人员资质、组织信息 works 咨 询 成本管理 生产计划 物料信息、工艺信息、 BOM 信息、软件发布信息、 SOP 一 库存信息 ( 含安全库存、收货计划、发货计 划 ) 质检要求、工艺路线、设备、人员 (SOP) · 车间作 业排程 工序要求、检验标准、检验方法 计划管理 ( 建模 ) WMS 出入库信息 配送需求 返修计划 人员绩效 HR 27 works 咨询 六、系统需求分析与框架设计 系统需求分析与功能设计 对生产管理流程进行分析 对工艺管理需求进行分析 对业务管理需求进行分析 因为 MES 系统的个性化较强，所以在需求梳理的过程中，需结合行业 和公司的特点，对这些特点进行详细分析，以保证未来的 MES 系统能够满 足公司个性化的要求。 28 以业务为主导， IT 部门为辅助 管理提升为基础，数据准确是关键 标准化、规范化是 MES 运行的必要条件 高层领导充分参与，“一把手”工程 以应用为原则，而非“一步到位” 根据企业生产管理的瓶颈、存在的问题、公司的核心管理特色、模块对业务的重要 性、模块的投资收益比、同类型企业的建设情况等，规划出详细的实施路线，包括哪些 模块先应用，模块之间的先后关系等，并结合企业现状，制定详细的风险规避措施。 七、实施方案制定 works 咨询 MES 需求分析方法 ME S 价值与效益分 析 MES 实践经验 目 录 01 02 03 works 咨 询 例 ： MES 的实施目 标 标准化 透明化 works 咨 询 智能化 引入大量的自动 化设备，如质量 检测仪器，实现 车间人与设备的 智能交互。 协同化 实现生产过程中 “人、机、料、 法、环”五大要 素协同化作业。 实现生产现场的 透明化，实时采 集车间各项数据 , 打开车间生产 的“黑匣子”。 推进生产现场的 工序管理和标准 化管理，包括作 业的标准化、总 装的标准化等。 31 根据任务自动下发作业指导书 监控工