对当下传统制造业MES系统的思考

Posted 2023-03-02 hello world 杂货铺

前言

时光荏苒，转眼已经在公司工作一年有余，对当下传统制造业的信息化改造、MES系统的开发运用又有了新的认识和感想，以此分享。

当下形势

首先，从我的了解来看，当下在传统制造行业，特别是中小型企业当中，数字化程度并不高，这是从我就职的公司和一些兄弟单位观察而来。较为落后的，或者说大部分的，还是停留在EXCEL管理的层面，不管是库存管理、任务管理、周期管理、人员管理等。整个公司可以说很少有信息化系统，生产效率并不高。一方面是数字化升级成本高，比如说厂房网络改造、设备采购、人才队伍建设，都需要投入大量的成本，加之老板对数字化生产的不重视，这种升级改造的直接经济效益不明显。另一方面是数字化升级推进难度大，就我们公司践行数字化生产10余年以来，现在仍然没有达到理想中的效果，其中主要有两个方面的问题，一个是业务逻辑的复杂，要去纠正的化需要花很大的力气，另一个是现场人员的抵触，特别是一些年龄较大的师傅，要去使用电脑，使用软件对他们来说还是比较困难的。
总体来说，当下制造业的数字化道路还任重道远。我将从几个方面谈谈我的想法。

生产模式

每个公司都有自己的生产模式，比如有的公司公司是标准的流水线生产，像显示器、汽车等这些批量的制造，我认为这些公司相对来说信息化改造是比较容易的，从目前看到的也是，都可以24小时黑灯生产，这些公司大部分都是中大型公司，业务逻辑和经济实力都支持建设各类信息化系统，像ERP、MES、PLM。但我认为，真正要把数字化生产渗透到中小型企业当中，才能够真正帮助整个行业的发展，说大一点整个国家的工业制造能力可以更进一步。但是大部分中小型企业存在一些问题，一是生产产品杂乱，有很多公司只是代加工、代生产，没有自己的产品，这样就形成了复杂的任务来源、复杂的物流、复杂的加工周期。二是生产产品数量不一，一些定制化的产品可能生产数量就是个位数，这样对于原料的采购是一个极大的困难、对物料的管理也特别困难。三是业务发展单一，有个公司可能就只加工个别工序，公司发展空间狭窄。对于这些中小型企业，数字化生产对他们来说简直就是天方夜谈。

物料管理

一个公司生产的开始就是原材料，对于原材料的管理从第一步就影响生产的效率。对于大型制造业企业，别人有仓库管理系统、立体化仓库、机械臂、自动化切割工具，甚至切割有算法，怎样才能最高效利用这个材料。而对于一般的公司来说，物料管理是个难题，就目前来看，一些小零件的管理相对容易些，比如一些螺钉，就在一般的货架盒子里，然后需要有一个库存管理系统，简单的就直接做在MES系统当中，前期做一些出入库的登记即可，后续如果信息化程度较高之后，可以把出库物料与具体的任务挂钩，这样可以清楚的了解物料的去处。对于物料的入库，要是能够统一系统存储的格式，则可以制作一个入库单据，这样入库人员扫码入库即可。注意，扫描条形码和二维码是我觉得在数字化生产中最重要的一个操作手段，再往上直接使用RFID标签，再加上PDA，可以极大的提高工作效率，并且减轻操作者的学习难度，这里我们对一般企业而言，我觉得条形码、二维码已经足够了。而对于大型板材和棒材的管理却是比较难的，目前可能都需要叉车帮忙放置，在需要的时候用叉车或者人工搬运到切割台，这里其实最大的一个问题是用量的管理，人工操作切割机之类的，指挥针对当前任务进行切割，可能一些经验老道的师傅知道怎么保留更多的可用材料，物尽其用，当然批量件可能不存在这样的问题。其实大部分在切割之后，无法再入库，都被当废料放置了，可能有时候在里面看能不能找个边角料来凑合做个东西。其实这里缺少一个报废尺度的问题，比如一个板材剩余多大面积或者棒材剩余多长就可以当废品处理。不这样做管理成本提高、经营成本难以核算，占用空间，目前我也没有想到很完美的解决方法。

生产周期管理

首先需要说明一点，要进行数字化升级，首先需要数据结构化，不管刚刚说的物料信息，比如品类、品号、价格、库存量、供货周期等。对于生产任务的管理，信息需要结构化，才能贯穿整个生产过程。不管你的数据从哪里来，进入你的信息系统，一定是一个规定的格式，并且信息尽量要完整，就算你拿EXCEL管，也是一个结构化的管理。特别是当你任务多的时候，更需要一个信息系统，而不是EXCEL，这时MES的重要性就体现出来了。整个生产周期都用MES系统全流程跟踪，在MES系统中可以随时查询每个任务的当前加工状态，这首先要保证每个任务进来就需要一个唯一的编号，然后每个工序流程都需要一个确认动作，当工序流转当操作员手上需要在MES系统上确认。当然这里就涉及到工序的流转，一方面工件的流转采用什么方式，一是人工搬运，二是采用AGV小车，这种生产场景就是那种非流水线且跨厂房的离散模式，在流转工程中，如果要做到精确的工件追踪，则需要一些暂存库的设定，方便搬运前后工件的管理。随着工件的流转，需要有唯一标识跟随工件，不管是流转卡还是各种标签，能够让每一个步骤都采用扫码方式进行出入管理，这样就能够实时反馈到MES系统中，管理人员能够实时监控生产过程。通过MES系统，还可以做到车间级、班组级的任务实时监测，交互反馈。此外，由于在生产过程中最难控制的就是任务的安排，当任务安排复杂时，可能考虑到引入APS排程，优化生产过程。

技术文件管理

在生产过程中，肯定会产生各种各样的纸质文档，当文档太多的时候，管理起来极为困难，当产品需要追溯的时候也很麻烦 ，所以在数字化过程中，有很重要的一点就是无纸化，前期可能就是尽量减少纸质文档的的流转。比如说生产图纸，这是生产过程中极为重要的元素，要是能够实现图纸级别的无纸化，车间也会变得整洁。工位上只需要有显示器，同样使用扫码的方式，根据工件流转的标签，就更精确显示该工件当前需要需要做什么加工，这样不紧提升找图纸的工作效率，更是保证了生产过程中的准确性，加工出错的概率大大降低。同样，只要我们每个进来的任务有唯一标识，通过MES系统，我们都可以实现包括图纸、测试文档、参数记录文档等各种文档的在线查看。前期能做到纸质文档的扫描文档，然后纸质文档就可以进入档案室，此后的操作都在线进行。后期的目标就是所有生产有关文档都在线填写、电子签章。个人认为这是数字化生产极为重要的一步。

设备管理

很多制造业企业，可能都存在新老设备的共存问题。先不说生产的机床之类的，就说企业里面的计算机，可能也是五花八门，硬件、软件都是好几代共存，这对MES这类系统其实是极大的考验。另外就是现场的机床，现在的机床发展也是非常快，智能化程度非常高，但是老的设备没有淘汰，也要负责生产任务。第一，我认为新设备的下线，就应该组件新的产线或者示范线，不能单纯为了某个工序而再去孤立的使用某个设备，现在的新机床，很多都开放了丰富的接口，甚至可以与MES系统相关联，或获取当前机床的各项参数。旧的设备如果还有长期的使用价值，现在PLM系统使用也极为广泛，支持老旧设备的升级，也就是安装各类传感器捕获数据。各项信息的数字化之后，整个加工流程的流量就出现了，这样就可以容易的去发现公司的瓶颈在那，下一步扩能要从哪些方面着手。

MES系统

MES系统对于一般中小型企业来说，可能就涵盖了超出MES本身定义的功能，但这不影响。当先我开发维护的是基于.net的cs结构的系统，我也见过网页版的java开发的MES系统，其实殊途同归，能解决好生产问题系统的就是好系统，不存在好坏优劣之说。比如当下我在工作当中就发现一些使用MES系统中的特点和问题。一个是内部系统的更新，cs架构的软件最麻烦的就是更新问题，后来再改造过程中，引入了WEBAPI，当前台请求时去校验软件版本，提示更新。而网页版不存在这样的问题。另一个就是对于大数据量的处理，由于在生产过程中，有时候看的数据是几万甚至几十万条，这时候我觉得dev的控件很好用，直接查数据库，上万条数据同时展示出来，操作者可以自由筛选统计，而网页版则存在资源加载的问题，需要分页，这一点在这种场景下使用起来就没有那么方便。不同公司的业务不同，对于MES功能的要求也不同，所以想把一个MES做好真的不容易，系统也较难推广出去，所以当下没有看到有一个真正的大而全的通用MES，这也导致可能各个公司之间的生产业务往来要耗费大力气。现在软件模块化程度高，我也希望未来有一个成功的MES系统产生，像SAP那样的软件。

总结

以上仅个人愚见，还有很多需要学习的地方。在这几年的工作当中，公司基本都是生产制造行业，有时候信息化小小的一个改进，对于现场工人而言，效率可能是几倍十倍的提升，所以我坚信数字化生产的继续推广深入，让数字化理念进入每一个制造业公司、进入每一个车间、每一个班组，我们的制造业将会继续飞跃。当前的社会形势，搞实业投入大，利润薄，但我认为数字化将会改变这一切。后续我也会继续分享我个人的工作想法。