MES系統-邁向虛實整合第一步

文章目錄

隨著生活品質提升，人們對產品的要求越來越高。製造業所要面臨的挑戰也越發嚴峻如：訂單類型趨向少量多樣、產品價格不變但出貨時間縮短、人工與原材料成本提高、還須提供產品生產履歷等等…以致企業主們意識到生產資訊即時與透明的重要性！

何謂製造執行系統(Manufacturing Execution System;MES) ?

製造執行系統是一套用於追蹤與監控製造活動中生產資源、原物料與在製品、生產進度、品質管理的系統。透過MES 串起 ERP 系統從製造命令單到入庫單之間的資訊斷層，並拉近資訊流與實物流的距離，為虛實整合奠定穩固的基礎。

MES 系統核心

MES 的重點在於生產資料蒐集，生產進度即時呈現及即時訊息通知，下列將用5M1E 分析法來拆分說明 MES核心功能：

人(Man)
  1. 生產任務分派管理：分派生產任務給作業人員，並已派工資料作為後續工作效率的考核依據。
  2. 生產即時報工系統：透過系統報工讓生產資訊即時化，並且減低人員集中輸入資料時的疏失。

機(Machine)
  1. 設備維修保養管理：設備與廠商對應設定、設備叫修、保養計畫設定及週期性保養提醒。
  2. 零配件管理：零配件基本資訊，以及領用、歸還、保養、維修管理。
  3. 設備監控與資料採集：監控及時機況，並透過人工、半自動、自動化等方式收集生產資料。
料(Material)
  1. 原物料：針對原物料的進貨、投料、耗料進行管理，以避免生產時出現斷料情形。
  2. 在製品：透過MES 系統即時呈現產線上的在製品數量，以此達到 WIP 管控，WIP 降低則可流動資金就會提高。
  3. 條碼管理：透過條碼記錄原物料進貨、領退、在製品移轉、成品入庫所經過的軌跡。
法(Method)
  1. 生產拆批併批：透過拆批併批來調節前後製程生產節拍不一致的情形，並確保生產連續不間斷。
  2. 製程串並行關係：透過建立製程串併行關係，可以降低生產等待時間，增加生產活動的流暢度。
  3. 產品途程進度管理：各製程即時報工，讓管理人員可以用製程、產品途程、製令單、訂單各種角度得知當前生產進度。
環(Environment)
  1. 生產看板建置：生產戰情室需具備全部的看板，且要按各看板職能在相對應的現場位置設立看板。常見的看板內容有：發料、投/耗料、生產進度、製程移交、設備OEE、人員利用率、人員效率等等…
  2. 產線超市(暫置庫存)設置：設置現場超市用於不同的生產節拍間的轉換，以增進生產的流暢度。
  3. 生產環境監控：特殊生產環境的參數監控，與實際機台跟Layout 關聯建立。
測(Measurement)
  1. 建立品質管理流程
    • 進料檢驗  (Incoming Quality Control ,IQC)
    • 製程品管  (In Process Quality Control ,IPQCS)
    • 半成品檢驗  (Process Quality Control ,PQC)
    • 產品終檢驗  (Final Quality Control ,FQC)
    • 出貨檢驗  (Out-going Quality Control ,OQC)
  2. 生產追朔：透過MES報工結合生產批號與原物料批號，即可追朔產品的產出時間、生產人員、使用機台、使用的原物料的採買資訊等等…

MES 做為系統整合的基礎

MES 除了補足 ERP 的細節生產資訊外，還可以作為整合各項系統的基石，下列將以生產五要素的角度說明 MES  系統延展性：

  • 人：整合人力資源管理系統(Human Resource Management ;HRM)，結合HRM的考勤功能讓生管人員可以快速知道生產日人力是否短缺，並立即協調人力或調整生產計劃。MES 所計算的人員生產績效也可以提供給 HRM 系統作為直接人工獎金核算依據。
  • 機：整合工業物聯網(Industrial Internet of Things ;IIoT)，透過 IIoT 平台讓生管人員可以即時掌握機台狀況，當機台參數異常時可以立即處理，降低因機台不良所造成的工時與材料的浪費。IIoT 除了可以蒐集機台參數，也可以蒐集生產資訊，所以可以透過 IIoT 局部取代 MES 系統中的人員報工。
  • 料：整合供應鏈管理(Supply Chain Management ;SCM)，生產計劃結合SCM 可以達到即時供貨(Just in time；JIT)，如此就能減低庫存、增加流動資金、增加廠房可動用空間，還可以透過 SCM 精準掌控物流，減少發生生產斷料的機會。
  • 法：整合產品生命周期管理(Product Lifecycle Management ;PLM)，PLM平台可以讓生產人員查詢產品製作說明，還能縮短產品設計變更的等待時間。產品設計師也可以透過MES系統瞭解現場所具備的工藝及原材料，以確保設計出來的產品可被量產。
  • 環：整合能源管理系統(Energy Management System ;EMS)，透過EMS 系統實現能源可視化並進行管理，也可以透過所收集的能源耗用資訊，調配生產計劃避開尖峰時段的收費。

MES 在工業4.0 中扮演的角色

工業4.0 主要希望機台透過感測器(sensor)連結網路整合現有的資訊系統創造出一個虛實整合的環境，以達到訊息及時透明、精準生產、智慧決策。

MES 系統在工業4.0 中則扮演急救、傳令的角色，主要的工作內容有：

  • 透過 AI 的輔助，讓MES 系統在問題發生的第一時間，即發佈生產中斷的指令，以減少材料及工時的浪費。(精實生產中的自“働”化*精神)
  • 結合IIoT 監控現場的各項數值，當發生異常數值就立刻通知相關人員立即做出反應，並透過IIoT 及現場看板及時傳遞最新的生產決策，以拉近決策層與執行層間的距離。
自働化：働(人+動)是設備和人的結合，當生產出現不良時透過人的"智慧"決定是否停止生產，避免產出不良品造成材料和工時浪費。即異常發生時的自動停機功能。
延伸閱讀：
精實生產-工業4.0的關鍵拼圖
工業物聯網-從終端發起的革命

結語

在環境多變的背景下，訊息的傳遞速度、即時性還有數量都非常重要，現今製造業就屬於環境多變的代表，而工業 4.0 則是因應環境多變的解方。

要達到工業4.0的境界可不容易，首要條件就是將所有資訊串連在一起，即所謂的虛實整合，但MES 的系統職能就是將現場的實際情況與資訊系統串接在一起，所以導入MES系統就相當於邁出虛實整合第一步。