一、行業(yè)現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

在機(jī)械裝備制造領(lǐng)域，離散型生產(chǎn)模式占據(jù)主導(dǎo)，面臨諸多挑戰(zhàn)。小批量多品種的訂單生產(chǎn)模式，致使零件品類繁多，數(shù)據(jù)采集量大且復(fù)雜。各部門間信息協(xié)同困難，傳統(tǒng)紙張傳遞信息效率低下，生產(chǎn)資源變化頻繁。生產(chǎn)排程調(diào)度工作量大、效率低，計(jì)劃變更引發(fā)的插單頻繁，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏。質(zhì)量管理對(duì)數(shù)據(jù)采集要求高，零部件加工工藝復(fù)雜多樣，質(zhì)量全面管控難度大。同時(shí)，生產(chǎn)管控手段落后，管理工作量大、效率低、成本高，難以實(shí)現(xiàn)有效的生產(chǎn)過程監(jiān)控與管理。

二、MES 系統(tǒng)核心價(jià)值

2.1 提升生產(chǎn)效率

通過自動(dòng)化生產(chǎn)排程調(diào)度，有效協(xié)調(diào)設(shè)備、模具、刀具等資源，減少設(shè)備閑置時(shí)間，提高設(shè)備利用率，縮短生產(chǎn)周期，提升產(chǎn)能。例如，某機(jī)械裝備制造企業(yè)實(shí)施 MES 系統(tǒng)后，設(shè)備利用率提高了 20%，生產(chǎn)周期縮短了 15%。

2.2 優(yōu)化質(zhì)量管理

與標(biāo)準(zhǔn)工藝流程對(duì)照，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程防錯(cuò)防呆，實(shí)時(shí)采集質(zhì)量數(shù)據(jù)，對(duì)質(zhì)量問題及時(shí)上報(bào)與處理。通過對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析，形成各種質(zhì)量控制報(bào)表，為質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)，降低廢品率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。如某企業(yè)在實(shí)施 MES 系統(tǒng)后，廢品率降低了 10%。

2.3 增強(qiáng)生產(chǎn)管控

實(shí)時(shí)采集車間數(shù)據(jù)，生成生產(chǎn)可視看板，使管理人員能實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)進(jìn)度與計(jì)劃的差異，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)異常并進(jìn)行處理。同時(shí)，優(yōu)化車間生產(chǎn)作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程透明化，提升生產(chǎn)管控能力。某企業(yè)實(shí)施 MES 系統(tǒng)后，生產(chǎn)計(jì)劃達(dá)成率提高了 25%。

2.4 降低成本

自動(dòng)、實(shí)時(shí)采集車間數(shù)據(jù)，減少表單填報(bào)工作量，降低人力成本。通過優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃與排程，減少庫存積壓，降低庫存成本。如某企業(yè)在實(shí)施 MES 系統(tǒng)后，人力成本降低了 15%，庫存成本降低了 20%。

三、蘇州智擎云創(chuàng)MES 系統(tǒng)功能模塊

3.1 生產(chǎn)計(jì)劃排程

根據(jù)計(jì)劃約束條件，對(duì)工單進(jìn)行生產(chǎn)排序，支持任務(wù)插單、人工調(diào)整及工單加急處理等功能。系統(tǒng)從 ERP 系統(tǒng)獲取廠制造部下達(dá)的月任務(wù)，結(jié)合車間在制品生產(chǎn)情況，編制月生產(chǎn)計(jì)劃。采用可視化界面，以顏色標(biāo)志展示訂單和工序狀態(tài)，便于計(jì)劃員查看與調(diào)整。例如，當(dāng)有臨時(shí)插單時(shí)，計(jì)劃員可在系統(tǒng)中快速調(diào)整作業(yè)計(jì)劃，合理安排生產(chǎn)資源。

3.2 工藝管理

定義產(chǎn)品工藝流程，上傳作業(yè)指導(dǎo)書、裝配圖紙等資料。實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)依據(jù)流程指導(dǎo)進(jìn)行，防止生產(chǎn)錯(cuò)誤。工藝文件與生產(chǎn)任務(wù)關(guān)聯(lián)，工人在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可通過終端查看相關(guān)工藝信息，確保生產(chǎn)操作符合工藝要求。如在新產(chǎn)品生產(chǎn)前，工藝人員在 MES 系統(tǒng)中錄入詳細(xì)的工藝流程和工藝參數(shù)，生產(chǎn)過程中工人嚴(yán)格按照工藝指導(dǎo)進(jìn)行操作。

3.3 數(shù)據(jù)采集

支持條碼、RFID、設(shè)備傳感器等多種數(shù)據(jù)采集模式。通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備自動(dòng)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如生產(chǎn)進(jìn)度、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果等，并自動(dòng)生成生產(chǎn)可視看板。實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)進(jìn)度與計(jì)劃的差異，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)問題。例如，在生產(chǎn)線上安裝傳感器，實(shí)時(shí)采集設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，如溫度、壓力等，當(dāng)參數(shù)超出正常范圍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。

3.4 車間現(xiàn)場(chǎng)管理

涵蓋生產(chǎn)派工、開工、首檢、終檢、材料配送等管理功能。員工可通過自助終端接收派工任務(wù)，進(jìn)行報(bào)工、檢驗(yàn)等操作。班組長或調(diào)度員在系統(tǒng)中對(duì)工人進(jìn)行任務(wù)派工，推送 NC 程序和工藝文件到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備端。如工人在完成一道工序后，通過掃描工單條碼在自助終端上報(bào)工，系統(tǒng)自動(dòng)記錄完工時(shí)間和相關(guān)質(zhì)量信息。

3.5 質(zhì)量控制分析

與標(biāo)準(zhǔn)工藝流程對(duì)比，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程防錯(cuò)防呆。實(shí)時(shí)采集質(zhì)量數(shù)據(jù)，對(duì)質(zhì)量問題進(jìn)行上報(bào)與處理，分析一段時(shí)間內(nèi)的質(zhì)量問題，生成質(zhì)量控制報(bào)表，如不良品率報(bào)表、質(zhì)量趨勢(shì)圖等。例如，當(dāng)檢測(cè)到產(chǎn)品質(zhì)量不合格時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)通知質(zhì)量管理人員，同時(shí)追溯相關(guān)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，查找質(zhì)量問題原因。

3.6 產(chǎn)品跟蹤 / 物流

通過產(chǎn)品序列號(hào)、物料批次號(hào)等 SN 信息，對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)狀態(tài)、質(zhì)量、制程、物流等進(jìn)行全程跟蹤。管理人員可實(shí)時(shí)了解在制品的生產(chǎn)狀態(tài)，掌握產(chǎn)品的物流信息，確保產(chǎn)品按時(shí)交付。如客戶查詢產(chǎn)品交付進(jìn)度時(shí)，企業(yè)可通過 MES 系統(tǒng)快速獲取產(chǎn)品的生產(chǎn)和物流信息，及時(shí)回復(fù)客戶。

3.7 設(shè)備管理

通過設(shè)備互聯(lián) DIP 平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、加工履歷，分析設(shè)備利用率等。系統(tǒng)對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)警，提前安排設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，提高設(shè)備利用率，延長設(shè)備使用壽命。例如，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)設(shè)備故障，在設(shè)備故障發(fā)生前安排維修人員進(jìn)行維護(hù)，避免設(shè)備突發(fā)故障影響生產(chǎn)。

3.8 人員管理

對(duì)人員資質(zhì)進(jìn)行認(rèn)證，管控人員上崗情況，及時(shí)統(tǒng)計(jì)人員工作績效。系統(tǒng)根據(jù)人員技能和工作任務(wù)進(jìn)行合理派工，提高人員工作效率。如在安排生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)匹配具備相應(yīng)技能的人員，確保任務(wù)高效完成。

四、系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

4.1 硬件架構(gòu)

系統(tǒng)硬件主要包括服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。服務(wù)器采用高性能的工業(yè)級(jí)服務(wù)器，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。數(shù)據(jù)采集設(shè)備根據(jù)不同的數(shù)據(jù)采集需求，選擇條碼掃描槍、RFID 讀寫器、傳感器等。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建穩(wěn)定可靠的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，支持有線和無線連接，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性和準(zhǔn)確性。例如，在車間內(nèi)安裝無線 AP，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與服務(wù)器之間的無線數(shù)據(jù)傳輸。

4.2 軟件架構(gòu)

采用先進(jìn)的分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，如 MySQL、Oracle 等。業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)功能，采用面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA），提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和靈活性。表現(xiàn)層提供用戶操作界面，支持 PC 端和移動(dòng)端訪問，采用響應(yīng)式設(shè)計(jì)，確保在不同設(shè)備上都能獲得良好的用戶體驗(yàn)。例如，用戶可通過手機(jī) APP 隨時(shí)隨地查看生產(chǎn)數(shù)據(jù)和進(jìn)行相關(guān)操作。

五、實(shí)施策略與步驟

5.1 項(xiàng)目規(guī)劃

成立項(xiàng)目小組，包括企業(yè)管理層、生產(chǎn)部門、技術(shù)部門、IT 部門等相關(guān)人員。明確項(xiàng)目目標(biāo)、范圍、時(shí)間計(jì)劃和預(yù)算。對(duì)企業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行全面調(diào)研，分析企業(yè)現(xiàn)狀與 MES 系統(tǒng)的適配性，制定詳細(xì)的項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃。

5.2 系統(tǒng)選型

根據(jù)企業(yè)需求和實(shí)際情況，選擇合適的 MES 系統(tǒng)供應(yīng)商?？疾旃?yīng)商的產(chǎn)品功能、技術(shù)實(shí)力、實(shí)施經(jīng)驗(yàn)、售后服務(wù)等方面。進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和評(píng)估，確保系統(tǒng)滿足企業(yè)需求。例如，邀請(qǐng)多家供應(yīng)商進(jìn)行系統(tǒng)演示，組織企業(yè)相關(guān)人員對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行測(cè)試和打分。

5.3 系統(tǒng)部署

根據(jù)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和硬件環(huán)境，進(jìn)行系統(tǒng)的安裝和部署。對(duì)服務(wù)器進(jìn)行配置和優(yōu)化，確保系統(tǒng)性能。部署數(shù)據(jù)采集設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，確保數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)捻槙?。例如，在車間現(xiàn)場(chǎng)安裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備，并進(jìn)行調(diào)試，確保設(shè)備能夠準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)。

5.4 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

整理和錄入企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如產(chǎn)品信息、工藝信息、設(shè)備信息、人員信息等。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。建立數(shù)據(jù)維護(hù)機(jī)制，保證數(shù)據(jù)的及時(shí)更新。

5.5 系統(tǒng)培訓(xùn)

對(duì)企業(yè)相關(guān)人員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，包括系統(tǒng)操作培訓(xùn)、業(yè)務(wù)流程培訓(xùn)等。使員工熟悉系統(tǒng)功能和操作方法，掌握新的業(yè)務(wù)流程。培訓(xùn)方式可采用集中培訓(xùn)、現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)、在線學(xué)習(xí)等多種形式。例如，組織多場(chǎng)集中培訓(xùn)課程，同時(shí)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安排技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)，幫助員工盡快掌握系統(tǒng)使用方法。

5.6 系統(tǒng)試運(yùn)行

在部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)或車間進(jìn)行系統(tǒng)試運(yùn)行，收集試運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題和反饋意見。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。例如，選擇一條生產(chǎn)線進(jìn)行試運(yùn)行，對(duì)試運(yùn)行過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確、系統(tǒng)響應(yīng)慢等問題及時(shí)進(jìn)行解決。

5.7 系統(tǒng)驗(yàn)收

制定系統(tǒng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和流程，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面驗(yàn)收。驗(yàn)收內(nèi)容包括系統(tǒng)功能、性能、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、用戶滿意度等方面。通過驗(yàn)收后，正式投入使用。

5.8 持續(xù)改進(jìn)

建立系統(tǒng)持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，定期對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)估和分析。根據(jù)企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展和需求變化，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和優(yōu)化，確保系統(tǒng)始終滿足企業(yè)生產(chǎn)管理需求。

六、案例分享

某大型機(jī)械裝備制造企業(yè)，產(chǎn)品種類繁多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。在實(shí)施 MES 系統(tǒng)前，面臨生產(chǎn)計(jì)劃混亂、車間數(shù)據(jù)難以實(shí)時(shí)掌握、質(zhì)量追溯困難、庫存管理效率低、各部門溝通協(xié)作效率低等問題。實(shí)施 MES 系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)計(jì)劃的自動(dòng)化排程，設(shè)備利用率提高了 25%，生產(chǎn)周期縮短了 20%。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量控制分析，廢品率降低了 12%。庫存管理實(shí)現(xiàn)了信息化，庫存成本降低了 18%。各部門之間信息共享，溝通協(xié)作效率大幅提升，生產(chǎn)計(jì)劃達(dá)成率提高了 30%，企業(yè)生產(chǎn)管理水平得到顯著提升。

七、總結(jié)與展望

MES 系統(tǒng)作為機(jī)械裝備制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵工具，能夠有效解決企業(yè)生產(chǎn)管理中的諸多問題，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，未來 MES 系統(tǒng)將更加智能化、集成化，與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)深度融合，為機(jī)械裝備制造企業(yè)提供更強(qiáng)大的生產(chǎn)管理支持，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造的目標(biāo)。