随着中国经济的飞速发展，中国制造业的市场竞争也日趋激烈，制造业的格局正在发生着改变。“以订单驱动生产，柔性制造”的企业运营模式正逐渐成为主流的企业运营模式，如何将制造业行业管理层和工控层之间良好地衔接起来成为关键性的问题。MES(Manufacturing Execution System)是面向分厂的生产过程管理的实时信息系统，主要解决分厂生产任务的执行问题，填补了上层生产计划与底层工业控制之间的鸿沟，在制造业行业管理层和工控层之间架起了“桥梁”。MES的成功实施对提升我国制造企业高效、低成本制造能力，实现快速响应制造及节能降耗目标，提高我国制造业整体制造管理水平具有重要意义。
目前，国内的制造业主要分为流程型行业，离散型行业和混合型行业。由于各个行业的生产过程特点不同，差别较大，使用一种模式的MES很难在这几个行业中同时取得成功。必须使用可以配置的平台化MES系统，在不同的行业中通过配置形成具有行业特色的MES，才能保证MES在该行业内部有效地进行实施、发挥作用，起到良好的节能减排的作用。
MES目前在流程型行业和混合型行业的应用中，已经取得了相当的效果，在国内外都有很多成功的例子。在离散型行业中，成功的案例很少，主要原因是离散型行业的特点使得MES的实施相对比较困难：离散型行业往往都是按照订单单件设计，小批量地进行生产，或者就是单件设计，单件生产，使产品结构复杂，制造工艺复杂，生产中各制造过程的关联性很强。离散型行业的生产作业计划变更的几率非常大，生产环境复杂多变，在生产过程中的临时插单、材料短缺等问题时有发生，产品的生产周期受到重点设备生产周期的影响非常大。另外，离散型行业生产过程的工序之间没有严格的界限，制造过程中的工夹具的准备、人员工时的管理等问题都非常的复杂。
中国的重型装备制造企业是典型的离散型制造企业，按照订单进行单件设计、单件生产。本文将重点论述重型装备制造企业在生产过程中遇到的问题和适合的MES产品。
一、重型装备制造企业在生产过程中遇到的问题
重型装备制造企业在国民经济中处于非常重要的地位，代表着国家制造业的水平。目前中国的重型装备制造业企业普遍的自动化程度低，生产周期长，产品质量控制能力差，在生产过程中主要存在着如下问题：
1、产品设计能力薄弱
重型装备的设计是非常复杂的，涉及到很多方面的问题。一般的重型装备制造企业本身都有一个设计单位，主要用来设计比较简单的装备，对于复杂的装备一般都是和国内外著名的设计院进行合作，由设计院负责完成设备的整体设计，然后企业的设计单位根据已有的图纸转化为本企业的图纸。这样在产品设计的源头上就存在很大的缺陷，对于不同的设计院设计的设备，在图纸转化的过程中把握的能力不一致。将外部设计院设计的复杂设备的图纸转化为本企业的图纸后，某些设计参数有可能就与原来的设计参数发生了偏差，这样，设备在没有制造前，就注定了在生产完成后可能会出现各种各样的问题。如某个国内著名的重型装备制造企业，在转化完一个国际上著名的设计院设计的设备图纸后，由于对于国外的材料标准不熟，将非常重要的关键部件的制造材料搞错了，在图纸转化完成后，由于工期紧张，没有经过外方所认可的机构的确认，就开始进行生产，结果经过紧张生产完成后的设备，由于关键部件的材料不合格，造成了整套设备报废，造成了严重的经济损失，同时设备的接受单位整条生产线因此晚一年上线，经济损失更为严重。
2、生产计划安排混乱
在重型装备制造企业中，企业的制造能力很大程度上来源于该企业所拥有的重点大型设备的生产能力。如企业有多大吨位的水压机，有多大加工能力的铣床等。这些设备往往是企业的宝贝，要24小时开机进行生产，操作重点设备的工人需要3班倒。因此，在生产计划的制定过程中，重点设备的加工状态成为生产计划制定的关键因素之一。生产计划在制定和执行的过程中，进行调整是非常正常和频繁的。如某个重点设备在加工过程中出现质量问题，加工的对象需要进行重新生产，由于重点设备的加工计划已经安排的非常紧凑，那么重新生产就会造成非常严重的问题，如果一个部件加工需要3天，那么重新加工的计划安排，就会影响后面已经安排好的所有的生产计划，需要进行全盘的调整。
随着市场变化速度加快，经常会出现设计、工艺调整，往往一个产品设计、工艺数据的调整、一个合同项目的增加或减少就会影响到整个生产计划明细的变更。计划人员需要花费很大的精力才能将计划调整合理，而且还需要做更多的协调工作，缺乏实时性、时效性、灵活性。
像上面所说的打乱企业生产计划安排的因素非常多，因此，企业年初制定的生产计划在生产过程中根本得不到有效的执行，使得企业的生产计划处于混乱状态，企业的领导很难了解当前企业的生产状态。
3、生产工艺管理落后
重型装备制造业企业自动化主要在单元级，例如数控机床、柔性制造系统。因此，重型装制造业企业一般是人员密集型企业，自动化水平相对较低。
重型装备制造业企业中，由于是离散加工，产品的质量和生产率很大程度依赖于工人的技术水平。重型装备制造业企业对于生产工艺的控制往往都比较粗，往往没有详细的制造工艺。产品的生产加工质量很大程度上掌握在工人手上。由于工人的技术水平参差不齐，使得产品的加工质量很难得到有效的控制。往往是同样的部件，上一个班组加工出来的非常优良，但是下一个班组就产生了很多的残次品。分厂中拉出某一个工人来，可能是非常优秀的，但分厂整体的加工水平却得不到有效的保证。
4、生产状态不能实时进行反馈
在企业的生产过程中，可能有非常多的原因造成生产过程的中断：生产设备突然出了故障，加工过程中发生了事故，原材料没有即时到位，工装夹具不到位等。这些生产过程的中断会影响生产加工的工期。
由于对产品生产过程管理信息处理还不快速及时，信息反馈不及时，现场出现的各种问题如生产管理问题、质量问题、供料问题、工序周转问题还不能及时传递到决策部门，采用目前的跑现场、打电话、找关键人的方式已经不能适应企业的发展速度，必须通过先进的信息化管理方式解决出现的问题。
5、物料管理混乱
物料管理在生产过程中非常关键。多数重型装备制造业企业都上了ERP系统，因此在原材料管理和库存管理上基本都管理的比较好。但是在将原材料传送到分厂或者加工中心的环节上，管理相当混乱。由于生产计划处于比较混乱的状态，分厂领料的时间就很不准确。在领料的过程中，领料数量经常发生错误。
重型装备制造业企业中，一般对半成品库也设有相应的库房，各工序根据生产作业计划以及配套清单分别进行领料。分厂加工完成的半成品需要在各个分厂的库房中进行转库操作，转库过程管理比较混乱。还有很多因素影响物料在生产过程中的流转和控制。这样，在产品生产过程中，由于物料管理造成的时间的延误也成为生产计划不能正常执行的一个原因。
6、设备管理比较混乱
重型制造业企业的生产设备的布置，不是按产品而是按照工艺进行布置的。可以进行同一种加工工艺的机床一般有多台。单台设备的故障不会对整个产品的工艺过程产生严重的影响，一般需要重点管理关键的大型重点设备。由于重点设备一般24小时不停机，因此重点设备的定期检测，检修往往得不到严格执行。
重型制造业企业生产设备往往是各个分厂自行管理。各个分厂能够比较清楚地知道设备的状态，而企业却无法准确地说出设备的状态。
7、生产过程中质量控制不力
质量贯穿了生产制造的全过程，质量管理包含了产品的质量，零部件的质量，生产过程检验。质量问题也是与很多部门相关的，零部件的质量就可能关系到制造、材料、设计等多个部门。生产过程中的这些质量问题都要进行快速的记录和解决。制造过程中的检验设备对于产品和半成品的测量数据，对于生产过程中的质量控制非常重要，这些质量控制数据如产品的金相数据，探伤数据，理化数据等，是避免不合格产品流向下一道工序非常重要的质量控制数据，同时对于后续的加工过程有着重要的指导作用。
重型装备制造业的各个分厂往往相隔距离较远，许多产品部件都是体积庞大，将产品或者半成品运送的专门的检测场所进行质量检测，是不可能的。因此，对于产品加工过程中需要的各道质量检查一般都需要在现场进行，产品加工过程中的质量检测数据一般都不跟随产品或者半成品在各个分厂中流转，这样，在产品或者半成品在几个分厂流转后，质量控制信息基本上就和这些产品或者半成品失去了联系。企业就很难完整有效地监控和追踪一个产品的整个质量控制过程。
8、各部门存在信息孤岛，不能实现数据共享，多部门进行重复数据工作。
业各部门都在自己内部进行了信息化建设，运行各自的系统辅助完成工作。但由于缺乏统一的规划部署，存在严重的信息孤岛问题，没有完成数据统一、共享的建设。
由于上面这些问题的存在，使得重型装备制造业不能只是通过简单地改善整个生产过程中的某个环节，就能够比较显著地提高生产效率、提高产品质量。必须将整个生产过程通过一个实时信息系统管理起来，才能够有效地解决生产过程中出现的诸多问题。这就是重型装备制造业迫切需要MES系统的重要原因。那么符合重型装备制造业特点，能够良好运行的MES系统应该是怎样的呢?
二、重型装备制造企业对MES系统的要求
重型装备制造业是典型的离散型行业，各个企业间的生产过程控制流程上有一定的相似性，但在细节上又有很大的不同。一个企业的MES的解决方案在另外一个企业可能完全不适应，这样对于MES系统的要求就非常高。为了适应这种复杂的行业应用，符合重型装备制造业要求的MES系统应该是“平台型MES框架+可配置通用组件+用户定制组件”。这样的系统中“平台型MES框架”是核心，为系统提供稳定的运行环境、灵活的组件配置和加载机制;“可配置通用组件”，通过配置来适应行业中相似生产过程控制流程;“用户定制组件”，通过对企业中独特的生产过程控制流程进行定制开发，满足企业的实际生产过程控制要求。
北京京渝天河软件公司推出的TH-MES就是按照上述思想开发的平台型、可配置的MES系统。产品依托独立的企业信息处理平台，配合独创的功能模块热插拔技术，以可配置的通用信息处理模块为主体，加上部分用户特有逻辑的定制开发模块，使得TH-MES可以在整个离散型行业内部得到良好的应用。在重型装备制造业中已经形成了行业解决方案，可以在整个重型装备制造行业内进行推广。
三、重型装备制造企业MES系统能起到的作用
1、提高企业的产品设计能力
企业的产品设计能力跟企业的积累有着非常重要的关系。通过MES系统中的企业产品结构管理模块，或者是MES跟企业现有的PDM系统进行有效的集成，可以有效地将企业的设计部门和生产部门联系在一起。生产部门在实施生产前和在生产过程中发现的设计问题，可以快速传递到设计部门，由设计部门对设计进行优化，从而逐步提升企业的产品设计能力。
2、提高企业的工艺准备水平
通过MES系统中工艺路线的管理模块，可以将生产过程的控制力度扩展到每一到工序，再通过MES和企业使用的CAPP系统的集成，使得每道工序都可以和一个详细的生产工艺联系在一起。在分厂进行生产的工人，可以在详细生产工艺的指导下进行生产，可以很好地提升下到分厂级的工艺准备水平，改变原来靠纸介质传递生产工艺造成的各种弊端，提高工作效率和产品质量。
3、改善企业生产计划的制定和调整
通过MES的生产计划管理模块，可以大大提高企业生产计划的制定效率和准确度。用户可以在MES系统中，随时查到企业当前的生产计划，知道马上需要进行的生产内容和后续需要进行的生产内容。复杂产品某个生产过程一般要经历几天时间，某个加工中心或者某分厂如何了解即将处理的任务?这就涉及到工序级的计划任务调度。因为在工序所在分厂做了产品跟踪，每个分厂的产品就能够实时进行统计，然后根据设备能力等因素就可以对生产进行动态调整。动态调整的结果直接就在生产计划管理模块中马上得到体现。
动态调整生产计划是MES系统必须能够解决的关键问题之一。当一个产品的生产计划需要进行调整的时候，在MES通过动态规划组件，自动完成受到影响的其他生产计划的调整，调整的结果可以自动确认，也可以人工确认，这样就可以大大提高生产计划调整的效率。
4、加快企业生产计划执行状况的反馈速度
有了工序级的生产计划，在产品的生产加工过程中加工信息和加工状态的反应速度会提高很多，产品的某道加工工序完成后，立刻就可以在MES系统中得到体现，可以被实时统计，这样企业的实际生产状况可以在第一时间得到准确的反映。 企业可以随时统计当前的生产执行状况，为生产计划的制定和调整提供良好的基础。
5、改善企业物料管理状况 通过MES系统中的库存管理模块，将生产过程中的领料、转库等工作内容有效管理起来。还可以通过MES系统和ERP系统的集成，将MES系统的领料和ERP系统中的库存管理结合起来。领料过程的规范化使得原材料的领用时间和领用数量准确，使得分厂可以在最准确的时间进行领料，同时减少领料过程中发生的错误。
转库过程的规范化，使得成品、半成品在库房的状况可以实时查询，下道工序的加工分厂可以随时知道自己关心的成品、半成品的加工状态和在其他分厂库房中的状况，从而可以安排在最短的时间内完成转库工作，提高各个分厂库房的使用率。
6、改善设备管理状况
通过MES的设备管理模块，可以为企业的全部设备建立起明确的在线电子台帐。记录设备所在的位置、设备的状况、设备的定期检测、大修的情况等。通过跟设备相关的查询，可以得到重点设备目前正在加工的产品，加工状况，后续时间中的加工计划等信息。企业的计划编制人员在进行计划编制时，就马上知道跟重点设备相关的加工任务该怎样确定加工计划。设备的管理人员，可以通过设备管理模块中的预警系统，完成对于设备的定期检测。
企业随时可以统计现有设备的状况，为设备的采购，维修计划提供数据依据。
7、极大改善生产过程中的质量控制力度
通过MES系统中的质量控制模块，针对每一个加工的产品建立单独的质量跟踪记录，将所有跟该产品相关的质量控制数据在MES系统中集中保存，通过查询可以随时进行查看。这样企业对于每一个交货的产品都有详尽的产品质量控制记录。可以有效监控和追踪一个产品的整个生产过程中的质量控制，从中可以找出质量控制不力的地方，逐步加以改善，从而提高产品的生产加工质量。
8、削除企业中的信息孤岛，实现企业内部的信息共享
符合重型装备制造业要求的MES系统应该是“平台型MES框架+可配置通用组件+用户定制组件”。MES系统可以和设计部门的PDM系统进行集成获取有效的设计数据;可以和CAPP系统进行集成获取详细的工艺数据;可以和ERP系统中的物料管理系统进行集成获取企业的物料数据;还可以和其他的企业现有的系统进行集成。从而通过MES这个平台将企业中跟生产相关的数据全部联系在一起，削除了各个分系统间的信息孤岛。使得产品设计，工艺设计，生产制造，质量控制等跟生产过程相关的各个环节结合为一个整体。
9、极大的改善了企业的实时数据报表能力
通过MES系统中的通用数据报表模块和为根据用户实际需要专门定制的报表模块。可以大大加快企业实时生产报表的汇总时间和提高数据准确度。MES系统中记录了跟企业生产过程相关的各种数据，这些数据准确的反应了企业目前真实的生产状况。通过通用数据报表模块，可以定制如何从这些数据中抽取出需要的数据，然后进行必要的数据处理后，生成企业需要的报表。报表可以保存为企业指定格式的文件。如果通用数据报表模块，不能够满足企业的需要，可以根据企业的实际需求，定制开发企业的特有数据报表模块。通过这些手段。企业就可以摆脱手工统计各种报表时带来的各种弊端。随时生成企业需要的各种跟生产相关的报表，从而可以依据准确有效的数据组织企业的生产制造活动。
小结
综上所述，MES系统在重型装备制造业中的成功实施，对提升重型装备制造企业MES高效、低成本制造能力，实现快速响应制造及节能降耗目标，提高我国制重型装备制造业整体制造管理水平具有重要意义。
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