智慧製造的「新標竿」MES為企業智能轉型 踏出堅實的一步

文/石渼華

「互聯網」撼動工業時代的一大基礎─資訊不對稱,人與人,人與廠商,可以低成本實現連接,這讓消費者個性化需求被放大,客製產品蜂擁而至。於此,互聯網將生產製造從大量生產模式推進到少樣少量訂製化時代,對傳統管理方式的企業而言,無疑是一大挑戰。

製造不可控 關鍵在於「透明化」

製造業面臨因客群需求變化、上下游廠商變化,為因應外在變化,企業追求創新提高回應速度,例如精益生產、柔性製造以提升生產效率和縮短訂單交期。

工廠透明化、可視化是製造業轉向智慧製造的關鍵,當廠長不清楚異常、品質狀況,生產人員很難做到針對現場狀況異常快速回應;設備不停運轉、人員加班、庫存不斷增加,裝配線上物料堆積如山,最終產品還是沒法交出去。

然而,傳統工廠作業模式存在資訊不明化、不正確的黑洞。通常廠長電話給工廠主任,通知生產線組長查看記錄本或到現場清點,這樣的場景已經無法因應和滿足客製化生產模式。

突擊製造現場 面對現實

製造業要如何能夠實現少量少樣的快速生產?必須先把ERP和MES等資訊系統徹底打通,讓工廠原本所有資訊孤島實現連通,從完全自動化和部分資訊化,進入了完全自動化和完全資訊化。

想像一智慧工廠場景?透由ERP系統接到訂單後,自動告知補庫,自動計算物料消耗,或是在生產過程中,元器件出了問題,系統會自動停止使用了該器件的產品生產。

然而,現實總是殘酷,大多數製造企業多停留在2.0到2.5,亦即人工作業模式加上部分資訊化如ERP,從投料到生產入庫的過程中是沒有資訊化管理的,透過人工、紙本統計,生產人員每天做收集記錄,不清楚工廠生產狀況,當無法實現對現場執行即時的有效管控,即會產生製造過程中存在的,「資訊黑洞」。

又或者,雖然部分企業已經導入ERP和MES,但仍存在資訊斷層、資訊孤島的問題。亦即當ERP給MES下達生產計畫指令後,MES在生產過程中發生了與計畫偏差(比如設備故障、原料不合格等),MES會根據工廠的實際情況進行調整。但ERP是不知道的,所以會繼續按照原本的計畫執行訂單,時間久了,財務系統和工廠的實際情況就會出現非常大的偏差。

ERP和MES的問題只是工廠內系統斷層的一個問題縮影,事實上工廠裡還有非常多系統,設計、製造、採購、辦公等,這些系統都是一個個的資訊孤島。

「智造」了嗎?先管好資訊黑洞

智慧製造是從產品研發、訂單處理到生產調度、數據採集,通過多個資訊系統的無縫整合實現閉環,達到數字技術的應用,通過人機協作,實現高效生產、高質量。這個「資訊黑洞」對製造過程的管理和控制而言,有多方面的不利影響:

  1. 生產效率存在改善空間。現場的即時「資訊黑洞」,造成了執行和計畫的不一致,影響生產計畫的準確性。在生產過程中,管理人員需要處理各種各樣的生產異常,資訊黑洞造成對現場異常的反應能力減低,降低生產效率。
  2. 物流不透明,不能精確計算實際物料使用狀況。如:物料進入工廠後,可能因為計畫的變動等原因,物料沒有被使用,從而使物料需求失真;又如工人對現場物料的領用有時比較混亂,而現場物流缺乏有效的跟蹤手段,造成企業與供應商結算的帳物難以匹對。

3.不能有效進行品質管理。在生產製造過程中,工藝、設備、原材料、工人操作等都可能造成品質缺陷,若沒有進行體系化的工藝參數和質量數據跟蹤記錄,當出現品質問題後,無法及時發現和追查品質原因,難以在造成大規模損失之前糾正問題;或當出現品質問題需要進行產品召回時,不易確定召回的產品範圍。

資訊化與自動化融合和協同

智慧製造實現是通過計畫層、執行層和控制層三個層面,企業通過計畫層管理(ERP、APS等)系統,根據客戶訂單、庫存和市場預測等情況整合現有的生產資源,編制生產計畫;執行層根據計畫層下達的生產計畫制定工廠作業計畫,安排控制層的加工任務,對作業計畫和任務執行情況進行匯總和上報;控制層,主要是向上對計畫層進行傳導,向下對執行層進行控制,將企業上層生產計畫系統與工廠下層的設備控制系統聯繫起來,打通工廠資訊通道,提高企業製造管理的靈活性和準確性。

MES(Manufacturing Execution System)生產製造執行系統,即是一套面向製造企業執行層的生產資訊化管理系統,而MES系統的應用恰恰是企業邁向「智慧製造」的第一步。從製造端切入以MES專案為核心,讓「智能化」取代「自動化」;通過RFID、工業以太網等先進技術的引入將生產製造過程資訊透明化,同時通過MES與APS、ERP等業務系統高度整合與跨平台協同整合,打通生產資料鏈。

MES打通並串連雙層關係

通過資訊化、自動化的深度融合,打通企業在計畫、採購、物流、製造、倉儲等各個環節的業務資料鏈,打造一個具有更低成本、更高性能、更大柔性的生產製造能力的生產管理體系,將是企業實「智慧製造」的核心關鍵。

因智造 ERP、MES更需要彼此

隨著智慧製造議題發燒,ERP是否能繼續生存,同樣受到關注。

ERP定位於企業計畫,其管理的數據以周、天為時間週期,隨著ERP系統在企業應用的深入,只有獲取即時資訊,方能確保生產計畫高效/順利的執行,ERP系統逐漸顯示出其局限性。

ERP與MES各自扮演不同角色,當ERP下達的工單到生產現場後,產品製造是以產線「工單」或「批次」為線索的執行過程。在這個過程中,現場管理人員需要即時資訊進行決策,比如不同產線上目前正在執行那些工單,進度如何,是否有品質異常的情況; 執行人員需要得到即時的任務,以確保他們在正確的時間、地點,執行正確的工作,比如物料應該在什麼時候供應到工位,那些工位有設備異常,需要馬上進行搶修等。同時,生產排程、完工情況、班組/人員、物料齊套率、設備維護、品質報警等各執行要素,相互促進也互相制約,可「牽一發而動全身」。

以財務角度出發的ERP系統,必須與MES系統協同運作,嚴格控管生產過程品質、設備、物料、人員,確保每個工序是準確有效地進行,並且即時追蹤與監控數據,回饋生產狀況進行異常排除,才能真正解決和改善物料使用狀況、設備可用狀況、工單交付進度、生產合格率、備件耗用情況等,進而提升生產效率縮短訂單交付。

MES如何解決傳統製造現場的問題

智能化意識高漲,需要更高生產工廠管理要求,製造業最終要實現的是生產透明化、提高效率與品質。ERP系統不能取代生產管理系統原因在於,隨著製造精益管理的需求越來越高,必須依賴一個以MES為核心的製造管理系統,一套生產標準化制程,品質嚴格管理要求,才能對生產製造進行深度和精細管理。

傳統工廠通常遇到的問題:

  • 工廠回饋數據如設備運行時間、停滯時間、產能、廢品原因、利用與生產效率、有效率等是否正確?
  • 底層工廠數據回饋和高層ERP系統數據識別間的延滯到底有多少?
  • 明明還沒有全負荷運行,為什麼會有這麼多交貨時間問題?
  • 儘管滿負荷生產且有高營業額,卻沒有達到預期中收益?

MES怎麼解決這些鴻溝:

  • 確切掌握生產狀況,提高交貨準確度,理順廠內配送物流,達成產、供、銷配合;
  • 正確掌握在製品數量及不良品追蹤,降低在製品生產成本;
  • 以條碼及RFID等手段追蹤產品序號,收集完整資料及過程品質資訊,提高產品售後服務水準及滿意度;
  • 及時反應品質問題,追蹤品質歷史記錄,提高產品品質;
  • 減少人工統計和手工報表,提高現場管理人員生產力;
  • 充分掌握工具、設備等使用狀況,製造資源做有效運用等。