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MES生产信息化管理系统

2016年11月01日


MES是美国管理界90年代提出的,全称为Manufacturing Execution System,译成制造执行系统。制造执行系统协会给出定义:MES能通过信息传递,对从订单下达到产品完成整个生产过程进行优化管理。当工厂里面有实时事件发生,能对此及时做出反应,MES能够减少企业内部没有附加值的活动,有效知道工厂的生产运作过程,从而使其既提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能,又提高生产刨报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。
1、企业实施MES的必要性。随着外国进入中国市场,国内行业面临国外大型集团的竞争日趋激烈。国产烟不能再以垄断利润取胜,国内企业的规模和行业市场集中度与国际卷烟品牌相比差距较大,而且由于地方保护普遍对省内市场依赖度过高,在境外的销售量很小,在这种情况下,食业如何加强对产品质量的控制,最大程度上降低成本、扩大市场是立于不败之地的重点。实现异地加工、多点生产是绝大部分卷烟品牌规模扩张的必由之路,但如何处理好品牌输出与输入方的利益关系、保证产品质量的稳定、防止出现大的市场波动,当前在技术、管理和政策方面都有许多需要继续探索和改进的地方。
找出影响产品质量和导致成本增加的因素,提高计划的实时性和灵活性,同时又能改善生产线的运行效率已成为每个扩张企业所关心的问题。企业要达到成本和质量的双赢,必须严格控制产品生产的全过程和影响生产的各种因素。有效的方法就是加强对原材料和人员工时的全面监控与调度,对生产线上的各个点进行有效地监控和信息管理,加强生产资源综合调度管理,使之发挥最大效益。企业一般资金雄厚,在设备方面投入大,生产控制系统基本上实现了过程的自动化。在管理信息化方面ERP等管理软件广泛应用于企业管理中,并形成了相对独立的系统,每个系统都有各自的处理逻辑、数据库和模型,导致信息资源缺乏共享和生产过程的统一管理。
底层生产控制系统和上层的管理系统缺乏一个中间软件,使得大量的生产数据不能为企业决策所用。MES的高度信息化有效地结合了生产和管理。
2、企业应用MES可行性。从生产制造环节看,企业已经实现了基础自动化和过程自动化,经营管理层面大多采用ERP等管理信息系统,但是管理信息系统和处于底层的工控系统难以进行接口,没有实际生产中产生的数据为基础,ERP难以通过运算与分析得出令人信服的结果,管理信息系统的效果也会大打折扣。MES以有效实现“以时间为关键”的制造思想,在发达国家推广非常迅速,给企业带来了巨大的经济效益,对国内已经实现了基础自动化和过程自动化的企业将产生深远的影响。
二、国内企业生产工艺的特点:
卷烟加工是一个复杂的工艺过程,生产过程一般分为两段:前段是制丝过程,后段是卷包过程。过程系混合生产模式,兼有流程行业和离散行业的特点。
卷烟的生产过程是典型的流水线作业,有许多环节影响卷烟制品的质量和消耗。在制丝、卷接、包装三大工序中,制丝加工工艺过程的工序最多,工艺流程最长,工艺装备种类也最为繁杂。在制丝工艺流程中,尽管每台设备都标明了技术参数、来料标准、制造规格等。但在使用过程中随着工艺布局的差异,辅联设备衔接的合理程度以及调试技能水平高低等因素,各厂家设备性能的发挥差别就十分明显。制丝工艺质量控制关键点的工艺研究和精细化控制成为制丝工艺管理者的工作之重。工艺改进对成品烟丝质量的影响极为明显,同时也是降焦降耗的必然途经。
制丝加工在提高和稳定内在质量、降焦降害、节省能源,降低单箱耗叶方面起着重要作用。制丝加工流程性较强,它的每一道工序质量都直接或间接影响下一道工序乃至最终产品质量,稳定上游工序,才有对下游工序进行研究的基础和条件,下游工序的研究才有指导意义,这是一个系统的工程,所以制丝工艺管理工作自然就尤为重要。在生产实际中,以理论研究指导实际操作有重要的现实意义。
卷烟工艺管理是通过对加工质量的控制和改进来确保卷烟产品质量、降低消耗的技术管理,直接关系到卷烟质量、消耗和经济效益,是卷烟质量管理的重要组成部分,同时也是卷烟企业生产过程管理的核心内容。实现卷烟制造全过程质量控制既要保证优化工艺、提高产品质量,又要保证稳定的工艺条件,得到分散度极小的均一产品质量。
三、企业制丝生产工艺MES模式设计:
(1)设计原则。企业基本实现了企业资源管理系统和车间内的过程自动化控制系统,车间的生产已经高度自动化,但是如何控制质量、将车间的生产数据及时传递到ERP系统,有效地控制人力资源和无聊损耗等问题必须要解决。在建立MES系统时,支持企业生产全面集成的MES软件群要能满足此功能,设计时要依据以下原则。其一,实用性、执行性,符合MES功能规范,接口和模块标准化。其二,数据采集和管理功能完善,查询统计报表可满足不同用户的要求。其三,方案设计应在生产计划调度、设备管理、质量管理、基础数据文档管理、车间管理、数据采集、统计分析、物料跟踪和车间考核功能等方面展开。其四,总体规划,分步实施。
建成一个统一的生产指挥调度平台,通过关键点的数据采集提供整个生产过程的数据分析,提供车间考核基础,依据质量在线跟踪控制和预警提示,与现有系统有机集成。
(2)企业中MES结构分析。制丝线生产管理信息系统分为三个层次:设备控制层、集中监控和信息管理层,通过设备网、控制网和信息网三级网络将整个系统集成为一体,完成工艺设备的控制、各种参数的集中监控和车间级的生产信息管理。制丝线生产管理信息系统包括:生产管理、工艺管理、质量管理、设备管理、系统管理。它完成整个生产过程统一管理和调度,对信息进行收集和处理,为提高车间生产管理水平奠定坚实的基础。企业相关人员可按权限要求,通过生产查询系统掌握生产过程,通过生产监控系统了解生产过程。卷烟企业应用MES的结构图如图2所示。在执行任务的同时,保持着与企业管理信息系统、供应链管理和客户关系管理之间的数据交换。MES提供基础自动化系统、过程自动化系统无法实现的车间级调度管理功能,提供ERP等管理信息系统无法实现的生产数据额的获取与分析功能,成为车间生产和企业管理之间的桥梁。
过程ERP系统需要MES提供的成本、控制周期和预计产出时间等实际生产数据;过程控制需要基于MES对产品的工艺参数进行优化;基础控制模块则需从MES中取得控制数据。另一方面,MES也要从其他的系统中获取自身需要的数据,来保证MES在企业中正常运行。MES作为生产管理系统的核心,是生产企业过程自动化系统与管理信息系统之间的桥梁,采集生产现场中的各种必要的数据信息,各制丝工序控制点温度、物料的含水率、各种控制阀门的开度、以及到各运行设备电机实时的电流大小等情况;然后对采集的数据进行即时的分析处理,监控生产过程和自动修正生产中的错误以提高加工活动的效率和质量,或者向操作者提供预警或修正措施指导;检测车间的生产状况,方便情况查询,也方便以后质量追溯。
(3)企业中MES功能分析。企业MES的结构也表明了它的功能(如图2)。其一,生产调度管理:分析ERP下达的生产计划并分解下达至生产工艺段;监督记录生产计划的实施进度;以批次为单位跟踪生产质量。其二,生产过程跟踪:应用SPC对实时数据进行质量分析和控制。其三,产品配方及工艺管理:为每一种品牌建立相应的配方资料库,当生产更换品牌时,自动调入该品牌配方、工艺指标及控制标准等。其四,工艺参数管理:实时检测工艺参数的变化,利用趋势图直观显示,并提供报表输出。其五,设备管理:对制丝车间主要生产设备的使用、保养和维修的有关信息进行整理、收集和分析,为设备的科学管理提供依据,保持设备完好率,充分发挥其效能的目的。其六,系统参数管理:对用户进行管理,授权管理、记录操作日志,维护系统参数,保证系统安全。
(4)数据接口设计。执行层和控制层的数据传输需要特定的协议,因此MES与控制层之间的数据交换需要通过包含特定协议的数据传输接口来实现来保证系统的可靠性。
(5)MES在卷烟企业制丝工艺中的应用效果分析。相对于应用MES以前的人工分配、人工执行的生产调度转变为自动分配、执行,效果更准确、节省了人力;在工艺参数上从文档记录和人工调节转变为自动记录和智能提示,更加准确和智能化;工艺配方从人工档案管理转为更为准确和信息化的系统自动管理;实现了质量管理的自动化;自动记录的操作日记更加准确和可追溯,MES后设备自动报警、记录设备预警,进行实时设备管理。
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