一些自動(dòng)化程度較高的連續(xù)型生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)達(dá)到了管控一體化的水平权塑，實(shí)現(xiàn)了無紙化生產(chǎn)蔽碘，而離散型生產(chǎn)企業(yè)由于管理的復(fù)雜性、工藝和自動(dòng)化水平的限制托茅，距離無紙化生產(chǎn)有很大的差距武慨。隨著數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造水平的提升，在離散型車間實(shí)現(xiàn)無紙化工藝也逐漸成為可能层焚，國外的一些離散型車間已經(jīng)在局部實(shí)現(xiàn)了無紙化生產(chǎn)行掰。這種無紙化生產(chǎn)的趨勢也使得 MES系統(tǒng) 發(fā)生著改變，本文在下面將就離散型車間的無紙化MES系統(tǒng)給出一些新的研究成果岸腔。



無紙化生產(chǎn)是一種新的生產(chǎn)模式

連續(xù)型生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)無紙化生產(chǎn)主要是依賴自動(dòng)化的流水線坪江；離散型生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)無紙化生產(chǎn)主要是依賴工人，需要工人能夠在無紙化環(huán)境中順利工作脑溢，其難度要大得多僵朗。在這種模式下，勢必需要改變工人在車間生產(chǎn)中的角色：工人是車間中增值活動(dòng)（即生產(chǎn)）的主體屑彻，這點(diǎn)與醫(yī)院的外科大夫是相似的验庙；增值大化的結(jié)果是將大部分的生產(chǎn)管理者都逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)輔助人員，這點(diǎn)與醫(yī)院的護(hù)士是相似的酱酬。

無紙化生產(chǎn)不僅是消除了“紙”壶谒，更重要的是形成了一種新的生產(chǎn)模式（角色和工作方式的轉(zhuǎn)變）。國外無紙化工作者說的“讓工人多擰幾下扳手膳沽，少錄一些數(shù)據(jù)”就十分形象的表達(dá)出了無紙化生產(chǎn)帶來的變化汗菜。

無紙化生產(chǎn)正在改變MES系統(tǒng)的概念

一般認(rèn)為MES系統(tǒng)是位于上層計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層工業(yè)控制之間的、面向車間層的管理信息系統(tǒng)挑社，為操作人員陨界、管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行巡揍、跟蹤以及所有資源（人、設(shè)備菌瘪、物料奸桃、客戶需求等方面）的當(dāng)前狀態(tài)的信息。

制造在PLM應(yīng)用中定位的變化莱芥，改變了PLM應(yīng)用所關(guān)注的不僅僅是單純提供產(chǎn)品數(shù)據(jù)的PDM與ERP的集成葬陡，而促成了更有機(jī)的PLM與MES系統(tǒng)的集成。

制造活動(dòng)同時(shí)存在于價(jià)值鏈和生命周期鏈條的交叉點(diǎn)上娩证，其中前者是傳統(tǒng)MES系統(tǒng)的需求阁巨，后者是無紙化MES系統(tǒng)的新需求∫茫考慮到同一個(gè)制造現(xiàn)場只能有一個(gè)執(zhí)行管理系統(tǒng)岸寿，因此現(xiàn)有的MES系統(tǒng) 概念勢必需要擴(kuò)大。

MES系統(tǒng)的信息集成對于企業(yè)的信息集成是具有決定性的鹿脯。“紙”是信息交互的傳統(tǒng)媒介践斟，也是各孤島信息系統(tǒng)之間交換信息的主要途徑，因此可以認(rèn)為抵师，無紙化MES系統(tǒng)不僅意味著生產(chǎn)模式的根本變革顶赎，還體現(xiàn)了整個(gè)企業(yè)信息系統(tǒng)集成的高水平。

無紙化MES系統(tǒng)的功能框架

提出無紙化MES系統(tǒng)功能框架盯桦，將無紙化MES系統(tǒng)劃分為9部分：車間計(jì)劃管理慈俯、生產(chǎn)準(zhǔn)備管理、工人現(xiàn)場作業(yè)管理拥峦、設(shè)備運(yùn)行管理贴膘、質(zhì)量作業(yè)管理、可視化看板管理略号、工時(shí)管理刑峡、生產(chǎn)履歷管理和例外管理。

從設(shè)計(jì)上看玄柠，該無紙化MES系統(tǒng)功能框架做出了如下考慮：

（1）突出了工人門戶的地位突梦。工人門戶不僅能夠顯示可視化工藝，更重要的是使得工人能夠在門戶上獲得所有需要的信息羽利，避免工人登陸不同系統(tǒng)查找信息宫患。工人門戶使信息能夠自動(dòng)推送到工人的面前，讓工人能夠快速的工作和記錄这弧，從而帶來了無紙化生產(chǎn)環(huán)境下的新生產(chǎn)模式娃闲。
（2）提出了PDM與CAPP一體化的要求。無紙化生產(chǎn)模式下匾浪，工人在工人門戶上使用的電子工作指導(dǎo)書（EWI）是集為作業(yè)指令逛徽、工藝規(guī)程珊辛、圖紙和模型一體的數(shù)據(jù)包（EWI的概念由ISA95提出），這種需求*地推動(dòng)了PDM與CAPP一體化穗免。在PDM與CAPP一體化尚不成熟的情況下障渡，MES系統(tǒng)與CAPP一體化也成為一種過渡情況下的選擇，如Visiprise在洛克希德·馬丁公司實(shí)施的MES系統(tǒng)中就包括CAPP的模塊趋臼。
（3）提高了現(xiàn)場采集的效率篙袄，擴(kuò)大了現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的信息量。MES系統(tǒng)在現(xiàn)場不僅扮演報(bào)開完工的作用簿翔，還需要按照EWI的要求記錄制造過程的各類相關(guān)信息：制造環(huán)境及其相關(guān)參數(shù)池致、所用工具工裝和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、原材料毛坯的來源和質(zhì)量信息督靶、裝入件的批次和質(zhì)量信息、檢驗(yàn)檢測結(jié)果數(shù)據(jù)捂臣，以及對不合格品的處理信息铃挠，從而獲得完整生產(chǎn)過程履歷。
（4）現(xiàn)場例外管理堡掏，尤其是工藝方面的現(xiàn)場例外管理顯得尤其突出应结。為提高生產(chǎn)效率，對工藝超越和臨時(shí)工藝等泉唁，往往由工藝人員直接在生產(chǎn)現(xiàn)場完成鹅龄，在無紙化后這些信息需要在MES系統(tǒng) 中進(jìn)行現(xiàn)場編輯、修改和版本的管理亭畜，并能與PDM/CAPP的工藝數(shù)據(jù)對應(yīng)起來扮休。在工程實(shí)施中，對于某些使用非結(jié)構(gòu)化CAPP的離散車間拴鸵，甚至可以效仿SAP/Visiprise的做法玷坠，將傳統(tǒng)CAPP中的工藝編制功能也暫時(shí)納入MES系統(tǒng)中。
（5）突出了生產(chǎn)準(zhǔn)備的地位劲藐。將生產(chǎn)準(zhǔn)備分為企業(yè)級配送和現(xiàn)場級配送兩個(gè)層次八堡，其中由MES系統(tǒng) 負(fù)責(zé)后者。現(xiàn)場級配送強(qiáng)調(diào)中短周期的生產(chǎn)準(zhǔn)備聘芜，致力于達(dá)到JIT 式的配送效果兄渺，從而使得工人能夠充分適應(yīng)無紙化生產(chǎn)下的“外科大夫”角色，將更多的精力直接投入到生產(chǎn)環(huán)節(jié)中磁揽。
（6）更加強(qiáng)調(diào)了各類生產(chǎn)要素和業(yè)務(wù)活動(dòng)的集成寝典。無紙化生產(chǎn)環(huán)境下使人與人的工作變得更加緊密，現(xiàn)場生產(chǎn)所有需要的信息都需要也只能在計(jì)算機(jī)里進(jìn)行管理屏部，大大提高了信息集成的要求壮畏。

無紙化MES系統(tǒng)各部分具體功能：

（1）車間計(jì)劃管理：接收ERP下達(dá)的車間訂單律腊，將其分解為工序作業(yè)計(jì)劃，將作業(yè)任務(wù)派工到現(xiàn)場铭歪。這是傳統(tǒng)MES系統(tǒng) 應(yīng)當(dāng)具備的功能辑蛔。
（2）生產(chǎn)準(zhǔn)備管理：對工裝工具、車間二級庫存和在制品進(jìn)行管理搀薛，根據(jù)工序作業(yè)計(jì)劃和派工的要求昔主，將這些生產(chǎn)資源配送到現(xiàn)場。
（3）工人現(xiàn)場作業(yè)管理：圍繞著工人門戶開展現(xiàn)場作業(yè)稻填，工人在工人門戶上接收工作指導(dǎo)書字钓，報(bào)工序開完工，填寫加工和檢測記錄恰壁。從國外無紙化生產(chǎn)的應(yīng)用來看姊象，工人門戶和電子工作指導(dǎo)書是離散車間實(shí)現(xiàn)無紙化MES系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。
（4）設(shè)備運(yùn)行管理：管理設(shè)備維修和保養(yǎng)過程晓褪，完整記錄設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)堵漱，掌握設(shè)備可用性以支持排產(chǎn)。
（5）質(zhì)量作業(yè)管理：管理現(xiàn)場檢驗(yàn)過程涣仿，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集勤庐，以及不合格品處理過程。
（6）可視化看板管理：用于生產(chǎn)現(xiàn)場的各類大屏幕看板好港，以及為管理提供可視化查詢功能愉镰。
（7）工時(shí)管理：管理定額工時(shí)和工人的實(shí)際加工工時(shí)，以及工時(shí)報(bào)表的自動(dòng)生成钧汹。其中丈探，工時(shí)數(shù)據(jù)的采集有現(xiàn)場作業(yè)模塊完成，工時(shí)數(shù)據(jù)的確認(rèn)由質(zhì)量作業(yè)模塊完成拔莱。
（8）生產(chǎn)履歷管理：在上述模塊的支持下类嗤，形成加工過程“人機(jī)料法環(huán)”的完整履歷。
（9）例外管理：處理各類例外事件辨宠，及其對生產(chǎn)計(jì)劃造成的影響遗锣，提高系統(tǒng)對生產(chǎn)例外事件的適應(yīng)能力和處理能力。

無紙化MES系統(tǒng)的實(shí)施不單純是一個(gè)軟件系統(tǒng)的實(shí)施湾蝙，還需要包括工藝和硬件水平的提升作為基礎(chǔ)宝猩，有時(shí)候一種新的產(chǎn)品型號就代表著一種全新的設(shè)計(jì)和制造模式。因此惰绘，建設(shè)無紙化MES系統(tǒng)需要考慮不同產(chǎn)品型號和不同應(yīng)用階段的問題孙远。

車間一般存在多型號的產(chǎn)品混線生產(chǎn)，使用同一套MES系統(tǒng)適應(yīng)不同成熟度的數(shù)據(jù)成為必然的選擇蟀蛆，尤其是現(xiàn)場使用的工作門戶需要接收不同產(chǎn)品的工作指導(dǎo)書友熟。因此录抖，在無紙化MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要特別強(qiáng)調(diào)工人門戶和工作指導(dǎo)書的標(biāo)準(zhǔn)化栓占，提高工人門戶的功能柔性和可配置性两候。

無紙化MES系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析
無紙化MES系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)不僅需要管理模式的改變，還需要許多軟硬件技術(shù)作為支持：

（1）生產(chǎn)現(xiàn)場終端技術(shù)橡彬。
生產(chǎn)現(xiàn)場終端用于顯示工作指令和工作指導(dǎo)書媳阴，操作者可以在終端上察看工作任務(wù)、報(bào)開工和完工橄霉；如果條件具備窃爷，還可以在終端上察看圖紙、工藝規(guī)程和數(shù)字化模型姓蜂。
國外的相關(guān)應(yīng)用已經(jīng)表明便攜式的無線終端或離線終端的使用正在成為MES系統(tǒng)應(yīng)用的重要方向（圖4）按厘。尤其是符合航工生產(chǎn)保密安全要求的、具有無線加密傳輸功能的終端技術(shù)將成為航空MES系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)钱慢。
無紙化車間的現(xiàn)場終端配置數(shù)量應(yīng)該能夠滿足無紙化生產(chǎn)的需要刻剥，原則上應(yīng)當(dāng)做到一臺設(shè)備或者一個(gè)操作者配置一個(gè)終端。

（2）物流標(biāo)識技術(shù)滩字。
MES系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)對物流的控制，準(zhǔn)確和快速的物流管理往往都需要采用標(biāo)識技術(shù)御吞，包括：條碼麦箍、RFID等。物流標(biāo)識技術(shù)的應(yīng)用在無紙化的情況下又顯得更為迫切陶珠。
目前挟裂，微型化的激光標(biāo)刻二維碼（如圖5所示）、抗金屬干擾和腐蝕的可粘貼式RFID都是能夠適應(yīng)于離散制造需要的標(biāo)識技術(shù)揍诽，相關(guān)的國軍標(biāo)也正在預(yù)研中诀蓉。

（3）自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集技術(shù)。
連續(xù)型制造企業(yè)的MES系統(tǒng)一般都強(qiáng)調(diào)管控一體化的應(yīng)用效果竖枚，離散型制造企業(yè)的MES系統(tǒng)由于缺乏足夠的自動(dòng)化集成手段劝讯，往往很難達(dá)到管控一體化的程度，但是管控一體化始終是離散型制造企業(yè)MES系統(tǒng)的發(fā)展方向路棍，也是無紙化MES系統(tǒng) 發(fā)展的必然方向持乌。離散型制造企業(yè)要實(shí)現(xiàn)管控一體化，重要的就是要有自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集技術(shù)作為支撐攀叼。
當(dāng)前比較具備可行性的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集技術(shù)包括：數(shù)控設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集技術(shù)硫搏、爐溫控制系統(tǒng)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)、測量系統(tǒng)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)等要嘿。

（4）人機(jī)交互技術(shù)涝调。
MES系統(tǒng)管理制造的執(zhí)行過程坦推，制造的執(zhí)行過程是充滿變化和例外的，該問題在失去紙作為記錄載體的情況下尤其突出臭器。這也是人機(jī)交互技術(shù)對于無紙化MES系統(tǒng)非常重要的原因擅揖。
人機(jī)交互技術(shù)一般需要物流標(biāo)識技術(shù)和自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集技術(shù)（尤其是測試數(shù)據(jù)自動(dòng)采集）作為支撐，能夠?qū)崿F(xiàn)對選取錯(cuò)誤批次序列號的零組件進(jìn)行提示锡移，對BOM和工藝補(bǔ)充文件的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證和報(bào)警呕童，對測量結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)打包和分析。國外的電子裝配MES系統(tǒng) 中已經(jīng)有了人機(jī)交互的工程應(yīng)用淆珊，如圖6所示夺饲。

工程驗(yàn)證
在某大型航空制造企業(yè)，根據(jù)本文提出的無紙化MES系統(tǒng)功能框架施符，進(jìn)行了無紙化MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)往声、開發(fā)和實(shí)施，*取消了裝配指令（AO）等紙制現(xiàn)場文檔戳吝，取得了較好的應(yīng)用效果浩销。

原文來源于杭州匠興科技