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、數碼產品、汽車電子、工業控制、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，來進一步提高生產效率、提升產品質量，打造企業的核心競爭力。
2017年9月，北京機械工業自動化研究所有限公司（以下簡稱“北自所”）聯合比亞迪部品件，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系統建設，揭開車間生產信息管理的“黑箱”，助力企業提升制造管理能力，為企業智能制造轉型升級、打造信息化環境下的核心競爭能力奠定基礎。
二、剖析需求 明確目標
(一) 基于產品特性 梳理MES需求
攝像頭模組的生產屬于典型的大批量制造生產，電子產品更新迭代快，生命周期短，產品工藝相對固定，通常以客戶需求為第一驅動，交期變更較為頻繁，對產品質量追溯要求較高。基于產品特性，綜合企業現狀，北自所將比亞迪部品件對MES系統的需求進行梳理，具體如下：
1、生產排程管理需求
比亞迪部品件攝像頭工廠以流水線形式組織生產，不同品種產品同時生產。受到客戶需求變動影響，需支持動態的生產排程管理，能夠依照在制情況滾動編制產線計劃，以最大限度滿足交期。
2、制程管理透明化需求
車間同時生產不同品種的產品，各個產品的裝配工藝、質量要求、檢測流程均存在差異。需要通過系統管理，規范現場操作，實時監控車間物料、人員、工藝、裝備的運轉情況，對產品投料上線、生產加工、完工下線、包裝等各個環節進行控制和記錄，從而提升作業效率，保證產品品質。
3、產品質量追溯需求
終端主機廠發現質量異常時，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應用MES系統，對產品建立批次/單件追溯檔案，記錄好相關生產過程。
4、數據采集需求
產品生產加工實時性高，測試數據累積量大。應通過條碼、與設備集成等方式，自動和手工采集各類生產數據，對生產過程中的物料進行追蹤，對檢測的結果進行記錄，為后續的追溯和分析打好基礎。
5、數據統計與報表管理需求
根據采集到的生產車間數據，自動生成報表，如進度報表、質量報表、設備運行穩定性報表；采用圖表的形式根據獲取的生產進度數據、質量數據、設備運行狀態數據等進行圖表展示，使用戶直觀地了解生產過程信息。
6、系統集成需求
一方面，需要實現MES與ERP、PLM、WMS等信息化系統的集成，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，提升作業效率。
(二) MES系統建設目標
1、通過MES系統實施，建立生產管理信息平臺使企業現場控制層與管理層之間信息互通；
2、提高各生產部門的協同辦公能力，提升工作效率，降低成本；
3、優化現有車間計劃的排程方式，提高生產計劃與車間實際能力的一致性，提升過程控制能力；
4、提高生產數據收集的準確性和及時性，迅速掌握生產實情，提升生產防錯能力和管理人員的應變能力；
5、為產品的質量檢驗和產品追溯提供高效操作途徑和規范的管理支持。
三、實施MES 疏通生產
為實現預期目標，本著“總體規劃、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、系統集成和統計分析三個階段。
(一) 功能建設
主要實現生產建模、物料管理、現場作業管理、質量管理與追溯、預警報警管理等基礎模塊建設。
1、生產建模
為了滿足MES系統的運行需要，北自所協助企業對制造BOM進行重新梳理，進一步構建車間的數字化生產模型。生產模型涵蓋物料屬性、生產工位、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 生產模型創建
2、生產排程與調度管理
針對電子裝配行業產品節拍快、交期短、插單頻繁的特點，規劃了車間-產線聯動的動態排程方式，以交期為導向，考慮在制和產能，實現有限能力排產。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-產線計劃編制示意圖
3、車間物料在制管理
應用托盤，實現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。建立物料在制和產品在制賬，以便實時查看原料的投入、消耗以及產品產出情況，保證物流和信息流的同步。
圖3 在制管理功能示意圖
4、現場作業監控
主要包含如下幾個方面：用戶登錄、生產流轉過程管理、投料管理、文檔管理、完工匯報、現場品質控制、生產時效性管理、條碼應用、托盤管理及異常報警預警管理。
（1）用戶登錄：系統應支持刷卡登錄和用戶名密碼登錄兩種模式，進入系統操作平臺；
（2）生產流轉過程管理：依照預先設定的格式，產生作業流轉卡，通過流轉卡條碼進行批次跟蹤，記錄生產過程，管控產品過站；
（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進度報表；
（6）現場品質控制：記錄檢測結果，防止不良品混入，并設置一次校驗合格率，出現品質異常時，能夠及時報警；
（7）生產時效性管理：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：對物料托盤和產品流轉托盤進行管理，記錄物料配送、接收和產品流轉信息；
（10）異常預警報警管理：系統根據采集到的生產數據，在后臺進行數據計算和指標核對。當數據與設定目標數據有差異時，通過電子看板提示操作工和生產管理人員注意生產異常，并及時處理，保障車間的正常生產。
5、品質管理
應用MES系統幫助品質人員控制并完成產品的檢驗，形成產品單件檔案，記錄產品生產過程中各工序檢驗到產品最終檢驗、包裝的全部過程，發現品質問題、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，從而有效地控制產品品質，提高品質管理水平。包括品質基礎數據管理、品質數據采集、控制及預警、品質統計分析、追溯管理等。
6、設備管理
在系統中建立設備臺賬，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、設備維修保養工作，降低設備風險。實施監控設備運行狀態，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）系統集成
設計工藝人員在PLM系統將工藝路線、制造BOM等維護完畢后，傳遞給ERP系統。ERP系統連同物料數據一起，下傳給MES。當有生產任務下達時，MES從ERP系統中獲取生產工單，并向ERP系統提出領料需求，進一步開展生產，并對生產過程中的人、機、料、法、環進行全面記錄和控制。生產完工后，將完工信息反饋給ERP系統，令工單管理形成閉環。
另一方面，應用中間表、SCADA等技術，項目實現了MES與智能裝配與檢測設備的互聯互通，實現防跳站控制以及測試過程的海量數據采集。減少人員操作，提升自動化集成水平，提高生產效率，提升產品一致性。
（三）統計分析
依托于MES系統運行積累的寶貴數據，項目組連同比亞迪部品件IT團隊，將企業生產制造核心資源的數據進一步精細和豐富，通過看板和報表等方式進行了展現。
1、看板管理
車間現場管理的情況復雜、多變，因此為了能夠提高車間所有人員的業務協同能力，讓所有人員及時了解車間生產現狀，例如任務完成進度，領料情況，生產異常等。系統為各個部門所關注的看板需求提供統一定制管理平臺。依托于系統采集的數據源，進行定制化開發。
2、報表管理
依托于報表工具，實現電子裝配行業生產加工過程中記錄的多個數據源關聯，集中各相關業務數據于一張報表，便于管理者實施掌握企業信息，及時進行業務管控和管理改善。項目形成了生產達成率、工站良率、WIP等多張管理報表，體現工業互聯、大數據的價值。
四、MES系統建設成效
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、企業生產效率提高37.5%。通過MES系統提高計劃排產的有效性，降低了生產準備周期，并通過與自動化設備的集成，大大提升生產效率，將原有生產線節拍400PCS/H提升至550PCS/H。
2、產品不良率降低76%。系統的應用確保了生產過程中的工藝參數實時掌控，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生的不良品數量，不良率由30%降低到7.2%。
3、企業運營成本降低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，幫助企業實現了車間生產流程實時數據采集與可視化、車間管理和控制的透明化，為企業提升制造管理能力、優化企業綜合實力提供助力，為企業智能制造轉型升級、打造信息化環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濟效益，這充分的體現了北自所秉承的“提供增值服務，提升客戶效益”的服務理念。此外，MES系統的實施應用保證了比亞迪部品件的生產能力和信息化水平始終處于行業領先地位，贏得了華為等高端客戶的認可。
