一、MES建設 勢在必行
深圳市比亞迪電子部品件有限公司（以下簡稱“比亞迪部品件”）成立于2005年，公司主要業(yè)務范圍包括LCD、觸摸屏、FPC柔性線路板、SMT表面貼裝、攝像頭模組等。產(chǎn)品廣泛應用于通訊設備、移動電話、消費電子、家用電器、辦公設備、數(shù)碼產(chǎn)品、汽車電子、工業(yè)控制、儀器儀表、智能穿戴、安防等諸多領域。
作為電子裝配行業(yè)的典型代表，面對不斷壓縮的利潤空間和來自華為等重要客戶日益嚴苛的品質要求，比亞迪部品件深刻認識到需要通過信息化的建設，來進一步提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質量，打造企業(yè)的核心競爭力。
2017年9月，北京機械工業(yè)自動化研究所有限公司（以下簡稱“北自所”）聯(lián)合比亞迪部品件，在國家智能制造新模式應用項目資金支持下，面向攝像頭模組制造工廠，大力推進MES系統(tǒng)建設，揭開車間生產(chǎn)信息管理的“黑箱”，助力企業(yè)提升制造管理能力，為企業(yè)智能制造轉型升級、打造信息化環(huán)境下的核心競爭能力奠定基礎。
二、剖析需求 明確目標
(一) 基于產(chǎn)品特性 梳理MES需求
攝像頭模組的生產(chǎn)屬于典型的大批量制造生產(chǎn)，電子產(chǎn)品更新迭代快，生命周期短，產(chǎn)品工藝相對固定，通常以客戶需求為第一驅動，交期變更較為頻繁，對產(chǎn)品質量追溯要求較高。基于產(chǎn)品特性，綜合企業(yè)現(xiàn)狀，北自所將比亞迪部品件對MES系統(tǒng)的需求進行梳理，具體如下：
1、生產(chǎn)排程管理需求
比亞迪部品件攝像頭工廠以流水線形式組織生產(chǎn)，不同品種產(chǎn)品同時生產(chǎn)。受到客戶需求變動影響，需支持動態(tài)的生產(chǎn)排程管理，能夠依照在制情況滾動編制產(chǎn)線計劃，以最大限度滿足交期。
2、制程管理透明化需求
車間同時生產(chǎn)不同品種的產(chǎn)品，各個產(chǎn)品的裝配工藝、質量要求、檢測流程均存在差異。需要通過系統(tǒng)管理，規(guī)范現(xiàn)場操作，實時監(jiān)控車間物料、人員、工藝、裝備的運轉情況，對產(chǎn)品投料上線、生產(chǎn)加工、完工下線、包裝等各個環(huán)節(jié)進行控制和記錄，從而提升作業(yè)效率，保證產(chǎn)品品質。
3、產(chǎn)品質量追溯需求
終端主機廠發(fā)現(xiàn)質量異常時，需要及時獲取各個裝配部件的質量信息，確認溯源的范圍，以便于及時召回，減少損失。這就要求電子裝配企業(yè)應用MES系統(tǒng)，對產(chǎn)品建立批次/單件追溯檔案，記錄好相關生產(chǎn)過程。
4、數(shù)據(jù)采集需求
產(chǎn)品生產(chǎn)加工實時性高，測試數(shù)據(jù)累積量大。應通過條碼、與設備集成等方式，自動和手工采集各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)過程中的物料進行追蹤，對檢測的結果進行記錄，為后續(xù)的追溯和分析打好基礎。
5、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與報表管理需求
根據(jù)采集到的生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)，自動生成報表，如進度報表、質量報表、設備運行穩(wěn)定性報表；采用圖表的形式根據(jù)獲取的生產(chǎn)進度數(shù)據(jù)、質量數(shù)據(jù)、設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)等進行圖表展示，使用戶直觀地了解生產(chǎn)過程信息。
6、系統(tǒng)集成需求
一方面，需要實現(xiàn)MES與ERP、PLM、WMS等信息化系統(tǒng)的集成，另一方面，需要提升與智能裝配裝備、智能檢測裝備等硬件設備的集成，減少人工操作帶來的失誤，提升作業(yè)效率。
(二) MES系統(tǒng)建設目標
1、通過MES系統(tǒng)實施，建立生產(chǎn)管理信息平臺使企業(yè)現(xiàn)場控制層與管理層之間信息互通；
2、提高各生產(chǎn)部門的協(xié)同辦公能力，提升工作效率，降低成本；
3、優(yōu)化現(xiàn)有車間計劃的排程方式，提高生產(chǎn)計劃與車間實際能力的一致性，提升過程控制能力；
4、提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集的準確性和及時性，迅速掌握生產(chǎn)實情，提升生產(chǎn)防錯能力和管理人員的應變能力；
5、為產(chǎn)品的質量檢驗和產(chǎn)品追溯提供高效操作途徑和規(guī)范的管理支持。
三、實施MES 疏通生產(chǎn)
為實現(xiàn)預期目標，本著“總體規(guī)劃、分步實施、效益驅動、重點突破”的原則，將項目實施劃分為功能建設、系統(tǒng)集成和統(tǒng)計分析三個階段。
(一) 功能建設
主要實現(xiàn)生產(chǎn)建模、物料管理、現(xiàn)場作業(yè)管理、質量管理與追溯、預警報警管理等基礎模塊建設。
1、生產(chǎn)建模
為了滿足MES系統(tǒng)的運行需要，北自所協(xié)助企業(yè)對制造BOM進行重新梳理，進一步構建車間的數(shù)字化生產(chǎn)模型。生產(chǎn)模型涵蓋物料屬性、生產(chǎn)工位、加工路徑、加工方法、加工資源、定額工時、質量標準、相關約束（如最小批量）等。
圖1 生產(chǎn)模型創(chuàng)建
2、生產(chǎn)排程與調度管理
針對電子裝配行業(yè)產(chǎn)品節(jié)拍快、交期短、插單頻繁的特點，規(guī)劃了車間-產(chǎn)線聯(lián)動的動態(tài)排程方式，以交期為導向，考慮在制和產(chǎn)能，實現(xiàn)有限能力排產(chǎn)。同時，結合交期的變化，支持計劃的滾動編制及對計劃臨時進行調整。
在生產(chǎn)線計劃基礎上，編制與之配套的物料配送計劃，保證物料的及時供應。
圖2 車間-產(chǎn)線計劃編制示意圖
3、車間物料在制管理
應用托盤，實現(xiàn)物料配送的標準化管理，并通過掃碼操作完成分揀確認、交接、投料等操作的記錄和準確性控制。建立物料在制和產(chǎn)品在制賬，以便實時查看原料的投入、消耗以及產(chǎn)品產(chǎn)出情況，保證物流和信息流的同步。
圖3 在制管理功能示意圖
4、現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)控
主要包含如下幾個方面：用戶登錄、生產(chǎn)流轉過程管理、投料管理、文檔管理、完工匯報、現(xiàn)場品質控制、生產(chǎn)時效性管理、條碼應用、托盤管理及異常報警預警管理。
（1）用戶登錄：系統(tǒng)應支持刷卡登錄和用戶名密碼登錄兩種模式，進入系統(tǒng)操作平臺；
（2）生產(chǎn)流轉過程管理：依照預先設定的格式，產(chǎn)生作業(yè)流轉卡，通過流轉卡條碼進行批次跟蹤，記錄生產(chǎn)過程，管控產(chǎn)品過站；
（3）投料管理：對投料進行校驗管理，實時把控物料消耗。對特定保質期的物料，提供叫料功能；
（4）文檔管理：在工位機或其他操作頁面上，可以鏈接查看生產(chǎn)所需圖文檔；
（5）完工匯報：記錄完工信息，對跳站進行管控，并提供多維度的生產(chǎn)進度報表；
（6）現(xiàn)場品質控制：記錄檢測結果，防止不良品混入，并設置一次校驗合格率，出現(xiàn)品質異常時，能夠及時報警；
（7）生產(chǎn)時效性管理：對錫膏、膠水、敏感元器件等原材料進行管控；對烘烤、固化等工序的加工時間進行管控；對前序和后序間的完工與上料間隔時間進行管控；
（8）條碼應用：支持為工具工裝、產(chǎn)品、托盤、流程管控卡、包裝編碼，并依照條碼進行追蹤和記錄。
（9）托盤管理：對物料托盤和產(chǎn)品流轉托盤進行管理，記錄物料配送、接收和產(chǎn)品流轉信息；
（10）異常預警報警管理：系統(tǒng)根據(jù)采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在后臺進行數(shù)據(jù)計算和指標核對。當數(shù)據(jù)與設定目標數(shù)據(jù)有差異時，通過電子看板提示操作工和生產(chǎn)管理人員注意生產(chǎn)異常，并及時處理，保障車間的正常生產(chǎn)。
5、品質管理
應用MES系統(tǒng)幫助品質人員控制并完成產(chǎn)品的檢驗，形成產(chǎn)品單件檔案，記錄產(chǎn)品生產(chǎn)過程中各工序檢驗到產(chǎn)品最終檢驗、包裝的全部過程，發(fā)現(xiàn)品質問題、分析故障原因、及時反饋問題，并采用必要的手段處理品質問題，從而有效地控制產(chǎn)品品質，提高品質管理水平。包括品質基礎數(shù)據(jù)管理、品質數(shù)據(jù)采集、控制及預警、品質統(tǒng)計分析、追溯管理等。
6、設備管理
在系統(tǒng)中建立設備臺賬，并對設備的運行、報警、故障維修等進行記錄，形成設備履歷。管理設備點檢、設備維修保養(yǎng)工作，降低設備風險。實施監(jiān)控設備運行狀態(tài)，并通過電子看板讓車間管理人員、設備維護人員實時掌握設備的運行情況。
（二）系統(tǒng)集成
設計工藝人員在PLM系統(tǒng)將工藝路線、制造BOM等維護完畢后，傳遞給ERP系統(tǒng)。ERP系統(tǒng)連同物料數(shù)據(jù)一起，下傳給MES。當有生產(chǎn)任務下達時，MES從ERP系統(tǒng)中獲取生產(chǎn)工單，并向ERP系統(tǒng)提出領料需求，進一步開展生產(chǎn)，并對生產(chǎn)過程中的人、機、料、法、環(huán)進行全面記錄和控制。生產(chǎn)完工后，將完工信息反饋給ERP系統(tǒng)，令工單管理形成閉環(huán)。
另一方面，應用中間表、SCADA等技術，項目實現(xiàn)了MES與智能裝配與檢測設備的互聯(lián)互通，實現(xiàn)防跳站控制以及測試過程的海量數(shù)據(jù)采集。減少人員操作，提升自動化集成水平，提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品一致性。
（三）統(tǒng)計分析
依托于MES系統(tǒng)運行積累的寶貴數(shù)據(jù)，項目組連同比亞迪部品件IT團隊，將企業(yè)生產(chǎn)制造核心資源的數(shù)據(jù)進一步精細和豐富，通過看板和報表等方式進行了展現(xiàn)。
1、看板管理
車間現(xiàn)場管理的情況復雜、多變，因此為了能夠提高車間所有人員的業(yè)務協(xié)同能力，讓所有人員及時了解車間生產(chǎn)現(xiàn)狀，例如任務完成進度，領料情況，生產(chǎn)異常等。系統(tǒng)為各個部門所關注的看板需求提供統(tǒng)一定制管理平臺。依托于系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)源，進行定制化開發(fā)。
2、報表管理
依托于報表工具，實現(xiàn)電子裝配行業(yè)生產(chǎn)加工過程中記錄的多個數(shù)據(jù)源關聯(lián)，集中各相關業(yè)務數(shù)據(jù)于一張報表，便于管理者實施掌握企業(yè)信息，及時進行業(yè)務管控和管理改善。項目形成了生產(chǎn)達成率、工站良率、WIP等多張管理報表，體現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)的價值。
四、MES系統(tǒng)建設成效
在北自所項目組與比亞迪部品件項目團隊的共同努力下，實現(xiàn)了項目預期目標，在成本控制、良率改善等方面均有提升，具體指標如下：
1、企業(yè)生產(chǎn)效率提高37.5%。通過MES系統(tǒng)提高計劃排產(chǎn)的有效性，降低了生產(chǎn)準備周期，并通過與自動化設備的集成，大大提升生產(chǎn)效率，將原有生產(chǎn)線節(jié)拍400PCS/H提升至550PCS/H。
2、產(chǎn)品不良率降低76%。系統(tǒng)的應用確保了生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)實時掌控，做到提前預防，及時報警，減少人工干預，大幅減少了各個工藝階段產(chǎn)生的不良品數(shù)量，不良率由30%降低到7.2%。
3、企業(yè)運營成本降低26.9%。MES實施之后，每班次減少人員15人，人日成本由占總成本的7.3%降低到了5.2%；耗材成本由占總成本的7.2%降低到了5.6%，能源消耗費成本由占總成本的1.1%降低到了0.6%。
五、總結
在北自所項目組與比亞迪部品件項目團隊通力合作下，MES項目順利完成建設，幫助企業(yè)實現(xiàn)了車間生產(chǎn)流程實時數(shù)據(jù)采集與可視化、車間管理和控制的透明化，為企業(yè)提升制造管理能力、優(yōu)化企業(yè)綜合實力提供助力，為企業(yè)智能制造轉型升級、打造信息化環(huán)境下的核心競爭能力奠定基礎。MES項目的成功實施，讓比亞迪部品件通過信息化、智能化建設深刻體會到了切實增長的經(jīng)濟效益，這充分的體現(xiàn)了北自所秉承的“提供增值服務，提升客戶效益”的服務理念。此外，MES系統(tǒng)的實施應用保證了比亞迪部品件的生產(chǎn)能力和信息化水平始終處于行業(yè)領先地位，贏得了華為等高端客戶的認可。
