產業用布(紡織品)行業在國際上又稱為技術性紡織品行業,產品涵蓋了造紙、醫療、機械設備等行業,具有資本密集、技術含量高、用工量少、勞動力素質要求高、國際國內市場需求空間巨大等特點。造紙專用產業用布產品如高線壓底網造紙毛毯(BOM)、無毯痕造紙毛毯、特種紙專用造紙毛毯、化學處理造紙毛毯、全化纖針刺造紙毛毯、干毯、漿板毯等,由于產品功能具有脫水、平整、修飾、傳送、運轉等功能,產品結構和制造工藝復雜,生產周期長,管理環節多,涉及到企業內外各類資源需要調動。同時企業工藝變化和管理水平也增加了不確定因素。生產執行管理系統(MES) 可以在企業的運行過程中對生產成本、進度、技術、質量環境下進行管理和控制,實現企業內外生產資源之間的協同,確保生產成本、質量和交貨期。
企業生產執行系統(Manufacturing Execution System, MES)是面向企業內部做好內功、面向基層的生產管理技術和實時信息系統。MES 可以為產業用布企業提供一個快速反應,有彈性、精細化生產環境,幫助企業降低生產成本、按期交貨、提高產品和服務質量。特別是能夠針對單一的大批量生產和既有多品種小批量生產又有大批量生產的混合型生產企業提供良好的信息管理,并通過生產流程的梳理和制度管理,明確各工序、各部門及各個環節職能范圍、權利職責,實現“項目一體化管理、生產資源一體化管理”,建立以時間為基準的生產計劃和成本管理系統。系統采用機臺工時單價動態計算工具,實現產品加工預算和成本的精確計算,通過預設的若干個管理指標管理流程計算機軟件對各工序進行約束和控制,實現項目管理過程和細節的可視化、實時化和數字化管理。
1 產業用布企業計劃層、過程控制層之間的結構制約因素
多年來作為產業用布的紡織企業生產過程均是延續的“由上而下”按計劃生產。從計劃層到生產控制層,然后根據訂單或市場等情況制定出生產計劃,把生產計劃下達到生產一線組織生產,生產完成后再派送需求客戶。這樣一來企業管理信息化基本都放在計劃層,模式為計劃式生產和管理,現階段大多數企業采用的ERP 系統就是采用的這種方式,ERP 系統是把企業現有的資源,生產活動進行整合,生產過程采用控制的辦法,運用自動化生產設備、自動化檢測儀器、自動化物流搬運儲存設備等解決生產過程中的瓶頸,達到自動控制生產現場的目的。由于市場環境變化和現代生產管理理念的不斷更新,產業用布企業要協調發展,“計劃”與“生產”密切配合成了管理的關鍵,參與實際生產管理的員工要想在最短的時間內掌握生產現場的變化,做出準確的判斷并快速作出應對措施,確保生產計劃得到合理快速修正,就需要一定的數據和指標作為參考,ERP 系統和生產設備現場自動化系統之間管理方面出現了“真空”或“斷層”,特別是現場基礎管理出現了薄弱環節,產業用布企業的現場生產節點形成了若干制約因素(見表1)。
表1
2 產業用布生產管理執行系統MES 及其功能
2.1 MESA International (MES 國際聯合會) 對MES 系統作出定義
·MES 系統在產品從工單發出到成品產出的過程中,扮演生產活動最佳化的信息傳遞者。
·當事件發生變異時,借著實時正確的信息、生產執行系統規范、原始及回饋,做出快速的響應以減少無附加價值之生產活動,提升企業生產執行效率。
·MES 改善生產條件及出貨準時率、庫存周轉率、生產毛利及現金流量效益,MES 并且也在企業與供應鏈之間形成一個雙向的生產信息流。
根據產業用布企業的特點、資源、管理模式以及作業互動與信息流模式,建立適合于生產產業用布企業生產執行系統,如圖1 所示。
圖1
圖1 的中間部分為MES 系統,圍繞生產訂單,該系統設置了產業用布的7 種在線狀態,該狀態包括管理指令、人員操作參數、產品質量數據、資源狀態、生產計劃狀態、設備狀態、在線控制等七大主要因素,產業用布企業各種規格產品的生產執行、產品的規格、型號、參數等相關資料儲存于此系統中,MES 將所生產的產品相關資料轉化為作業程序提供給控制系統的管理人員或機器設備操作人員來使用。右邊部分為控制系統,當生產各種產業用布時,每項作業程序、相關流程、文件及其它相關生產需求得到滿足時,生產控制系統便可以運用所有企業的相關資源(軟、硬件及人員)負責完成生產產業用布各種目標,包括生產目標、產量、規格要求、質量要求、品種要求等。
2.2 MES 的產業用布企業使用的拓展功能
2.2.1 MES 有著一系列管理功能,并非一套軟件系統,它以是各種生產管理的功能軟件集合,通過對產業用布企業的管理、技術、操作的實踐要求,歸納了適合產業用布企業需要的MES 功能模塊,如圖2 所示:
圖2 適合產業用布企業MES 功能模塊
2.2.2 MES 的各功能模型與企業其它信息化系統關系如圖3 所示。在實際的生產過程中,適合于本企業的MES 產品可能同時包含了其中一個、幾個功能或若干個集成模塊。圖3 中羅列了適合于企業生產產業用布方面的一些需要的子模塊,形成各種關系良性循環的動態執行計劃網絡。
圖3 MES 的各功能模型與產業用布信息系統關系
3 MES 的典型結構應用分析
MES 系統在產業用布生產開始從工單發出到成品產出的整個過程中,扮演生產活動最佳的“信息傳遞者”,MES 的多個模塊中的多個元素互換數據,具有多種功能。并且能夠同時為生產、質檢、工藝、物流等多個部門服務,這就決定了MES 的結構應該是一種計算機硬件的配置方式和相應的功能配置方式。以一種或多處理器的計算機系統,各處理器通過互連網絡構成統一的系統。系統采用分布式計算結構,即把原來系統內中央處理器處理的任務分散給相應的處理器,實現不同功能的各個處理器相互協調,共享系統外設與軟件。這樣就加快了系統的處理速度,簡化了主機的邏輯結構,特別適合于企業自動控制和管理,成本低,易于維護。
3.1 MES 系統能夠與產業用布生產信息系統相聯接,從而提供高效的企業管理功能。
以造紙毛毯(BOM) 的生產工藝流程(圖4)為例:
圖4 造紙毛毯(BOM) 的生產工藝流程
這9 個工序應由相對應的MES 子模塊,或將車間現有的各種管理系統集成為MES 功能的一部分,使每個工序形成的管理模塊包含如圖3 中所含的工序管理情況、產品信息分析管理等11 個管理子模塊,包含9 個工序需要的管理參數,系統中要含有各工序管理指標處理邏輯,數據庫,數據模型和通信機制,還要滿足MES 應用高層管理者隨時調閱系統的單項數據,滿足產業用布企業理的各項指標,并基于統一軟硬件管理平臺。
MES 系統滿足于車間內生產單元(如單絲或單絲合股工序)功能站的主要構件,通過對各個生產單元的數據收集和反饋,組成覆蓋企業或者整個流水線、滿足閉環生產管理需要的開放式網絡。
生產中進行實時數據存取和比照,實現生產信息的監視、控制和生產過程的管理。“單絲或單絲合股”等工序的實時管理數據的存儲、比對、運作,產生各類統計分析報表,企業內部,通過局域網對MES 服務器進行交互操作,同時通過終端局域網查詢MES 處理后提供的數據、報表和圖形。企業外部,通過Internet 可以連接到MES,在設定的權限內對系統進行信息發布或讀取操作。公司內部管理、外部機構以及其它相關業務單位通過 MES 聯系形成了一個緊密的整體,做到實時信息共享,使管理和業務流程變得有序而高效。下面是以產業用布企業造紙毛毯(BOM)MES 子模塊形成的管理流程形態(圖5)。
圖5 造紙毛毯(BOM) 的生產管理流程形態
3.2 產業用布企業應用的MES 值得注意的主要問題
3.2.1 MES 門類眾多、集約度低、自動化程度低、特別為本行業設計的軟件較少,F階段產業用布的(工序)產品結構復雜,生產工藝差異化大,生產過程的關聯性又很強,生產環境復雜多變,因此在設計本企業子模塊中要充分考慮到前后工序的相互銜接。
3.2.2 產業用布生產準備時間長,造紙毛毯的原材料受季節的變化影響因素多,異常情況的產生如果信息不對稱等原因容易造成處理不及時。特別是在半成品階段、周轉和等待階段要特別關注產品的在線狀態。管理層與執行層之間不能因為繁忙不去關注MES 系統中的數據,甚至隨意更改系統中的數據,這樣因修改數據而造成系統產生的一些信息錯誤,反而影響MES 的正常使用。
3.2.3 每個產業用布企業都有自己的管理模式和生產模式,MES 體系不是完美地適合每一個產業用布企業,企業應根據自身的使用情況與數據服務商或工作人員溝通,調整不適應本企業的功能模塊,在過程管理與優化等方面強化自身的核心管理模塊。
3.2.4 產業用布企業的生產特點是產品品種較多,生產批量變化大,尤其是在生產環節變化快,在傳統生產管理模式里,制定計劃和車間的生產控制層是互相分開的,生產、計劃層無法準確知道車間生產的進度情況,生產控制層也不能將實際的己經偏離生產計劃的信息反饋給計劃層,因為信息的不暢通就造成了生產資源的調配不合理,成本的增加。MES 系統可以反映出來車間每天產出的情況,但是切記,管理層不要因為可以看清車間生產的實際生產動態情況,而擅自更改生產計劃,這樣會使系統的應用及生產處于被動,使本來正常的生產狀態變成無序不可控。
4 結論
產業用布企業是一個技術含量高、勞動密集型的企業,車間的生產會因新產品、新工藝的開發而變化,為了使MES 的設計與企業相融洽,完成了老項目的改造,實施透明科學的管理,建議將工藝數據、管理數據輸入MES 系統內。同時,隨著企業規模的擴大,通過網絡設備更新,我們將這些產業用布方面的國際標準、國內標準的數據也都統一到MES 系統里,為真正實現網絡化、科學化的管理企業夯實基礎。
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