導(dǎo)讀：工單模塊之于MES系統(tǒng)，相當(dāng)于一幢大樓的地基。工單模塊設(shè)計(jì)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...

01

MES任務(wù)對(duì)生產(chǎn)流程的影響

MES作為組織和實(shí)施生產(chǎn)流程的驅(qū)動(dòng)力，直接或間接地支持了公司的所有業(yè)務(wù)流程。這意味著引進(jìn)和使用MES可以在這些流程的執(zhí)行中挖掘潛力。為了設(shè)計(jì)比較完整的MES系統(tǒng)，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(tǒng)設(shè)計(jì)，通常應(yīng)靠近生產(chǎn)，也就是說(shuō)，在生產(chǎn)管理的責(zé)任范圍內(nèi)。

 

表1：生產(chǎn)流程和MES任務(wù)的矩陣關(guān)系

德國(guó)工程師協(xié)會(huì)在2007年頒布了德國(guó)MES標(biāo)準(zhǔn)VDI5600，將MES的系統(tǒng)功能劃分為10個(gè)主要任務(wù)并支持制造過(guò)程的6個(gè)業(yè)務(wù)流程，如表1所示。

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(shù)據(jù)容器。根據(jù)生產(chǎn)的類型，使用不同的訂單類型，如生產(chǎn)訂單、看板、維修或保養(yǎng)訂單，以及返工或管理費(fèi)用訂單。訂單管理因此是制造企業(yè)中MES功能的組成部分。例如，如果沒(méi)有訂單管理，詳細(xì)的調(diào)度和流程控制幾乎是無(wú)法想象的。

MES的訂單管理不應(yīng)該與ERP系統(tǒng)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(tǒng)中，訂單的處理有一個(gè)中期或長(zhǎng)期的范圍，以及隨后的賬單。

? 在MES系統(tǒng)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(guī)劃），并負(fù)責(zé)執(zhí)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、中斷、操作層面的數(shù)量、拒絕的原因、過(guò)程數(shù)據(jù)等等）。

圖1：MES中工單管理功能模型

工單管理是以工單作為虛擬載體對(duì)生產(chǎn)力的三要素（勞動(dòng)對(duì)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(shù)據(jù)提供給其他MES功能，如“詳細(xì)排產(chǎn)”。隨著工單的處理，通過(guò)MES “數(shù)據(jù)采集”和其他MES任務(wù)產(chǎn)生了一定數(shù)量的新信息，然后“工單管理”將數(shù)據(jù)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(duì)生產(chǎn)中斷或變化作出適當(dāng)和及時(shí)的反應(yīng)。通過(guò)這種方式，可以地提高生產(chǎn)中的透明度和減少時(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(xì)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(yàn)工單，出現(xiàn)次品時(shí)創(chuàng)建返工工單，根據(jù)維護(hù)日歷創(chuàng)建的設(shè)備維護(hù)工單，觸發(fā)物料移動(dòng)的運(yùn)輸工單、按庫(kù)存生產(chǎn)的看板工單，以及記錄間接成本的管理費(fèi)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?qū)蛹?jí)，定義工序的資源、物料、時(shí)間和數(shù)量等細(xì)節(jié)。

處理工單采集數(shù)據(jù)：處理來(lái)自MES“數(shù)據(jù)采集”中的原始數(shù)據(jù)，如以脈沖值形式，在各個(gè)層級(jí)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(dāng)前生產(chǎn)整體情況是從訂單的目標(biāo)與生產(chǎn)方面的當(dāng)前信息之間的持續(xù)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(dá)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。

MES的任務(wù) "工單管理 "管理著生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)各種類型的訂單，持久更新工單的狀態(tài)使管理人員有可能對(duì)變化作出反應(yīng)。工單信息為其他MES任務(wù)中的進(jìn)一步處理提供了信息，如生產(chǎn)計(jì)劃與工單處理形成真正的控制循環(huán)。

通過(guò)對(duì)工單數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期評(píng)估，可以得出關(guān)于組織缺陷的結(jié)論，從而為制造企業(yè)的持續(xù)改善過(guò)程提供支持。

03

MES系統(tǒng)功能模型

MES的“工單管理”功能之一工藝建模定義了工單執(zhí)行所有的規(guī)范。這些規(guī)范成為MES其他任務(wù)的模型基礎(chǔ)。

如圖2所示，工序需要一定數(shù)量和資質(zhì)的工人來(lái)執(zhí)行，在人員管理中需要建立工人的資質(zhì)矩陣以匹配工序要求和人員排產(chǎn)時(shí)的工位安排，在工人日歷中建立班次模型可以結(jié)合人員出勤來(lái)獲得某一時(shí)間段可用的工人數(shù)量。記錄工人在生產(chǎn)工單上的工時(shí)和生產(chǎn)數(shù)量，可以評(píng)估員工的績(jī)效。記錄工人在間接成本工單上的活動(dòng)和活動(dòng)時(shí)間，可以優(yōu)化人員安排。

圖2：工單是MES系統(tǒng)的

工序定義了所需的設(shè)備及設(shè)備工時(shí)。所有非計(jì)劃停機(jī)將延長(zhǎng)工序時(shí)間，導(dǎo)致流程效率下降。為提高設(shè)備可用性，需要定義設(shè)備的資源績(jī)效賬戶RPA，然后采集實(shí)際的設(shè)備狀態(tài)并記錄到對(duì)應(yīng)的RPA中。一方面管理層可以及時(shí)獲得設(shè)備異常狀態(tài)而做出快速調(diào)整，另一方面可以分析主要停機(jī)原因來(lái)指定有效措施消除非計(jì)劃停機(jī)。正確的設(shè)備工作時(shí)間采集是制定預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃的依據(jù)。

在設(shè)計(jì)MES系統(tǒng)時(shí)，我們把生產(chǎn)資源定義為除設(shè)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(shè)置程序、作業(yè)文件等。工序細(xì)節(jié)中需要定義生產(chǎn)做需要的資源數(shù)量。產(chǎn)品、設(shè)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(hù)，比如修模。在管理層面上，需要評(píng)估使用不同資源的績(jī)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(shè)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(shè)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(yàn)工序確保當(dāng)生產(chǎn)工單開(kāi)始時(shí)，根據(jù)不同事件，如換班、工單生產(chǎn)一段時(shí)間或一定數(shù)量、設(shè)備停機(jī)后恢復(fù)生產(chǎn)等事件，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)任務(wù)。檢驗(yàn)任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果決定了工序的流轉(zhuǎn)。

工單模塊之于MES系統(tǒng)，相當(dāng)于一幢大樓的地基。工單模塊設(shè)計(jì)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。

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