制造执行系统 ​​(MES)：缺失的环节

您实施了一个流行品牌的 ERP 软件。您的 PLM 系统像一辆经过精心调校的跑车一样嗡嗡作响。您拥有 CAD/CAM 和 TMS 以及刀具路径模拟软件，并且您的所有员工都接受了有关其使用的培训。你已经在软件和顾问上花费了大量的金钱，拥有了所有正确的系统，但你上周错过了一个重要的交货日期，你仍然每天几次去商店检查工作。什么给了？

很有可能是时候通过实施制造执行系统 ​​(MES) 朝着生产必杀技迈出下一步了。将其视为 ERP、车间和所有其他用于管理制造业务的软件系统之间缺失的环节。 MES 提供比 ERP 更高水平的生产可见性和作业跟踪。它使实时调度真正实时。它提供了以前无法访问的性能和质量数据，以及改进两者所需的分析工具。

让我数一数

MES 可以做到这一切以及更多，但它不属于任何简洁、易于定义的软件类别。事实上，谷歌搜索 MES 软件会返回大量“最佳 MES 软件”结果，其中一些导致供应商可能会拼写 MES，但仅此而已。搜索将找到一长串 MES 功能，例如数据收集、主生产计划、劳动力跟踪等，任何 ERP 系统可能已经在执行的功能。即使对于那些熟悉软件系统的人来说，MES 也可能会有些混乱。

得克萨斯州奥斯汀市 Epicor Software Corp. 的高级产品经理 Andrew Robling 是一个装备精良的人，可以帮助他们在这个阴暗的领域中航行。对他来说，MES 没有什么令人困惑的地方，它给大大小小的公司带来了好处。

“毫无疑问，MES 对许多人来说意味着很多事情，但其核心是直接从设备和机床中收集数据，以便您做出更好的决策，”他说。 “这些数据可能与机器状态或迄今为止生产的零件数量一样基本，并从那里扩展到真正的过程监控，捕获机器温度和压力等值，或用于 SPC [统计过程控制] 目的的零件质量数据。 ”

他指出，数据收集可以是自动的，例如与安装在机器上的 PLC（可编程逻辑控制器）集成，或者以车间触摸屏和移动设备的形式完全手动。这种灵活性可能有助于解释为什么业内许多人都在努力提供一个明确的 MES 定义，以及为什么它的功能因供应商而异。不管是否模棱两可，但有一点是每个人都同意的——如果寻求提高对生产车间内部运作的可见性，从而提高制造效率，MES 是实现这一目标的绝佳方式。

获取真实（时间）

考虑所有车间管理活动中最重要的一项，即准确的作业调度。根据 Robling 的说法，MES 可以将车轮保持在生产总线上，而不是在昨天下午的某个时间发现它坠毁。 “商店需要一种机制来实时显示工作信息，让人们知道设备没有按应有的方式运行，或者刀具即将失效，”他说。

使用 MES，这可以通过多种方式实现。它可能是一个管理级别的仪表板，如果出现问题，它会变成红色，或者是工厂车间的 Andon 式显示器（视觉控制设备），提供有关当前机器状态、生产水平和不合格警告的信息。罗布林说，一些商店甚至会通过公司的公共广播系统发送警报。 “无论使用什么方法，这些系统都让人们有机会立即采取纠正措施，可能避免数小时的低效机器操作。”

MES 不仅适用于汽车生产水平。 Robling 同意 MES 在大型制造商中更为常见，但他指出，即使是小型加工车间也能享受到显着的好处——事实上，这些往往是受益最多的。

“我们最近与宾夕法尼亚州的一家商店合作，发现他们的 OEE 水平 [整体设备效率] 大约在 60 年代中期，”他说。 “在实施 MES 后，他们发现他们每天手动记录的少数机器停机时间实际上要高得多——每班大约有几百个小中断，操作员不会费心报告。结果？他们的 OEE 比预期低大约 15%。 MES 不仅提供了对这个问题的可见性，还提供了解决问题所需的数据。”

妈妈呢？

对 MES 的调查经常会找到一个相关的术语，即制造运营管理 (MOM)。德克萨斯州普莱诺 Siemens Digital Industries Software 制造运营管理团队的创新官 Subba Rao 解释说，至少从 Siemens Digital Industries Software 的角度来看，MES 可以被认为是 MOM 的一个更小、更不全面的版本。

“妈妈的范围更广，”饶说。 “MES 更专注于实时数据收集，而 MOM 则利用这些数据进行质量管理、维护活动、工厂车间工程信息的闭环协作以及生产优质产品所需的各种流程的编排。我们喜欢将其称为生产运营的数字大脑，为所有相关人员提供洞察力和透明度。”

他还解释说，与五年前相比，MES 及其大姐 MOM 比以往任何时候都更容易实施，这在很大程度上要归功于工业 4.0 和 IIoT（工业物联网）。这是因为今天的 CNC 机床以及其他类型的工业设备通常塞满了传感器，这些传感器可以检测从轴负载到主轴振动的所有内容。这些传感器易于连接，并且非常乐意与外部软件系统共享数据，从而实现各种预测性维护、过程监控和改进。

Rao 指出，简化的连接性很好，但重要的是数据处理。 “操作员、机器程序员、生产控制主管和其他所有相关人员都想知道现在正在做什么，车间的表现如何，以及如何为当前和未来的产品创新改进流程，”他说。 “但这只是 MOM 带来的一小部分。公司中的每个人都在寻找更好的方法来执行某些任务，无论是想要分析统计趋势的质量控制团队还是需要暂存材料的物流经理。 MOM 以及在较小程度上的 MES 有助于促进实现真正高效制造所需的协调和编排。”

优化结果

但请稍等——如果交付和质量水平在过去两年中一直保持在 98% 或更高，该怎么办？如果设置时间与预期的一样好，尤其是在低容量、高混合环境中，会怎样？而且，还要说，车间调度和“编排”已经掌握得很好。为什么要打乱苹果车？

好问题。在此示例中，机械车间或钣金制造企业完全有可能不需要此处讨论的高级功能，并且大多数 ERP 系统标配的数据收集和作业跟踪——业内许多人实际标记的作为 MES——是在当前“本垒打”水平上继续击球所需的一切。

但是考虑一下来自德克萨斯州沃思堡 ECI Software Solutions 的信息，该信息表明 MES 将生产效率提升到了一个全新的水平。

在宏观层面，许多 ERP 系统在调度方面做得不错。但是，当一家车间正在弯曲 20 号不锈钢板，或使用 ½” [12.7-mm] 立铣刀在钛合金上切槽，并想知道所有其他具有这些属性的可用工作时，它可以利用相同的设置和工具？据该公司称，MES 提供了一个机会，可以根据车间想要的任何价值来优化工作中心，然后将更新的时间表传回 ERP 系统，以便一切都以和谐的方式运行。

根据 ECI 的说法，这是大多数 ERP 系统无法自行完成的事情，因为它们没有必要的机器接口或访问工程信息。不过，MES 确实可以提高机器利用率、减少废品并缩短设置时间。由于正确实施的 MES 可以捕获设备负载和检查结果等过程数据，因此存在大量流程改进机会，否则这些机会是无法实现的。底线？ MES 是启动工业 4.0 计划的好地方。

再见部落知识

当然，机器优化假设工程数据实际上是可用的，并且它是干净的、组织良好的，并且都在一个地方。然而，对于许多商店，尤其是那些没有正式工程部门的商店，这些信息分散在工具表和编程系统上，或者存在于经验丰富的机械师和钣金制造商的头脑中，他们一直在为车间创造奇迹。过去 30 年。那么问题就变成了，当这些有价值的员工退休或离开公司时会发生什么？

在许多方面，这就是 MES 的真正价值。它充当设置和操作制造设备所需的所有文档、图纸和说明的中央存储库。然后，它会监控该设备的性能，管理来自该设备的生产和质量相关数据，将该数据反馈给公司的其他软件系统，并让人们有机会确定改进流程和机器利用率的方法。

简而言之，只要有按钮可以推动或杠杆可以拉动，MES 就会做人们一直在做的事情。据 ECI 称，它消除了太多商店每天依赖的直觉和直觉，将原本属于部落的知识变成了企业资产。

大防错

根据特洛伊 Plex Systems Inc. 制造和工业物联网产品战略总监 Mike Hart 的说法，MES 最基本的是关于控制和防错过程的能力，并通过这种防错避免生产问题，密歇根州。“这是关于连接点。”

他说，这些点可能包括工作的工具和原材料要求，以及其规划和质量控制期望。现在有什么正在运行，今天下午有什么，下周有什么需要考虑，以及这些活动将对库存水平产生什么影响。 MES 将这些通常不同的信息源联系在一起，以创建一个连接的组织。它使操作员可以轻松访问有效执行工作所需的工具，而管理层则可以更一致地了解其业务系统以及做出明智决策所需的信息。

提高可见性固然很好，但 MES 如何帮助流程防错？ “因为如果你知道谁在执行某个流程或运行某台机器，那么你就可以使用这些信息来了解他们接受了哪些培训，以及他们是否有资格胜任这项工作，”哈特说。 “但更重要的是，MES 确保所有适当的控制计划都到位，并且人们在正确的时间和地点‘检查’。如果他们不这样做，就会立即发出危险信号——不是明天，也不是工作完成时，而是现在。”

换档

如果 MES 这么好，为什么没有更多的商店投资呢？就此而言，为什么业界如此关注 ERP，而 MES 实施似乎带来了真正的好处？冒着明显的风险，ERP 几乎是任何制造公司的要求，或者至少是任何拥有多名员工并着眼于增长的公司。

简而言之，ERP 支付账单。字面上地。如果没有 ERP 软件，应付账款、应收账款、税务报告等会计功能将非常困难，库存控制、发货和收货、销售订单管理、采购和最重要的 MRP 也是如此。 ERP 系统还拥有一定程度的调度和车间控制功能，尽管大多数系统在管理其内部运作方面存在不足。因此需要MES。

“我们已经看到它是双向的，但是是的，一些商店选择首先采用 MES 策略，”哈特说。 “这真的取决于他们所经历的痛点。如果存在问题，例如，材料可追溯性，或者商店面临质量挑战，并且他们想了解在任何特定时刻发生的事情，他们通常会从 MES 开始。也就是说，MES 的主要优势之一是与 ERP 和其他制造系统的潜在集成，因此在您前进的过程中将其放在您的视线内很重要。”

向皇帝问好

请记住，实施 MES 会引发许多与 ERP 相同的考虑因素和潜在陷阱。 “除非你的数据是正确的，否则这样做是没有意义的，”加利福尼亚州埃尔塞贡多的 Fujitsu Glovia Inc. 销售和服务执行副总裁 Jim Errington 说。“我对 ERP 和 MES 客户都这么说，无论如何很棒的系统或者它的工具有多棒，用糟糕的数据填充它只会提供糟糕的答案。”

Errington 分享了他最近合作过的一位客户的故事。在花费数月清理材料清单和路由器之后，他们在 MES 软件的工厂规划方面打开了开关，结果却导致关键工作中心超载。问题？没有人注意到不准确的移动时间。 “像许多商店一样，他们从来没有真正的调度系统，所以从来没有考虑过这些值，”Errington 说。 “每个人都知道你不能瞬间移动一个重达 2 吨的铸件，但在这种情况下，这正是他们告诉系统要做的事情。”

他补充说，疏忽最终使他们落后了几天，并花了数周时间从一个简单的错误中恢复过来。这就是为什么让工程师和规划人员参与任何实施（MES 或其他方式）来避免此类情况如此重要的原因。 “很多人说数据为王；也许是这样，但这使数据准确性成为皇帝，”Errington 说。

他的调度示例说明了关于 MES 的另一个重要点。与 ERP 不同，MES 是一头可以小口吃的大象。例如，完全可以像Glovia的客户那样只实现调度功能，或者将MES与车间的维护软件集成以进行OEE跟踪，或者使用它来收集您刚刚安装的自动激光切割机的生产数据，或者提供更好的信息到流水线……名单还在继续。是的，数据完整性和良好的内务管理同样重要，但工作量几乎肯定会更小，投资回报率也会更快。

信息很明显：即使是经营最好的公司也有很多容易实现的目标，而 MES 是挑选它所需的阶梯。 “随着我们进入工业 4.0，这一点将变得越来越清晰，越来越多的公司希望收集和分析来自其机床的数据，”Errington 说。 “MES 使我们能够将工厂与其他业务联系起来，提供实时数据、更准确的调度、更高的机器利用率以及改进对生产车间各个方面的控制。对我们来说，MES 并不是一件好事——它是必须具备的，至少对于任何想要保持竞争力的制造商来说。”