一、項目背景
東風汽車股份有限公司(以下簡稱DFAC)汽車分公司是“東風汽車”生產東風系列輕型商用車的主要分公司，于1993年10月奠基，公司占地面積24萬平方米，工業建筑面積12.2萬多平方米，擁有完整的沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大生產工藝陣地，年生產能力達到15萬輛。
DFAC目前主要有DFA_BOM系統、SAP系統、SCF(供應商協同平臺)、ES1整車跟蹤系統、底層自動化控制系統以及售后服務系統等，各系統單獨運行，未實現系統集成，且系統信息不共享，形成了“信息孤島”，ERP系統和現場自動化系統之間出現了管理信息方面的“斷層”，導致上層計劃缺乏有效的實時信息支持，下層的控制缺乏優化調度與協調。而處于計劃層和車間層操作控制系統之間的執行層，已經成為企業信息化的重要組成部分，主要負責生產管理和調度執行，使工廠制造環節透明化。
為配合公司市場營銷、生產制造、研發、供應鏈管理等方面工作的順利開展，打破各系統間“信息孤島”，打通計劃層至執行層的信息流，公司于2011年實施了制造執行系統(MES)。
1. MES簡介
MES概念是美國管理界20世紀90年代提出的。美國先進制造研究機構(AMR)通過對大量企業的調查，于1992年提出了三層企業集成模型，如圖1所示。
圖1 企業集成模型
(1)計劃層:決策層使用的管理工具，主要應用系統是ERP, CRM, SCM等。
(2)執行層:企業中層使用的工具MES，在計劃管理層與底層控制之間架起了一座橋梁。
(3)控制層:一線操作人員使用的，以SCADA, HMI為代表的生產過程監控軟件。
2.業務現狀
通過業務需求調研，存在以下問題:
(1)生產監控手段滯后
·生產計劃調整周期未鎖定，影響物料調達，同時物料調達不暢反影響生產組織，導致頻繁調序，形成惡性循環;
·訂單狀態無法同步跟蹤;
·生產現場生產計劃及實績未實現目視化管理;
·生產部對現場信息無法做到實時監控;
·生產設備運行狀態不能實時監控，不能及時發現設備故障;
·報表編制及指標計算靠人工進行。
(2)物流管理體系待完善
·包裝不規范，且物料上線存在二次轉包裝，物流效率低，物流容器管理需進一步規范;
·中轉庫庫存信息不共享，協配庫及線邊庫無法取到實時庫存，滯后錄入，信息流與物流不同步，物料預拉料信息不準確、報警信息滯后;
·與供應商缺乏有效的溝通和信息同步，SAP系統中生成拉料單、看板卡信息不全，部分靠人工根據經驗設置，不能準確、有效發布拉動信息指導物料分時段到貨，并直達生產線邊;
·無精確的備發料指示，物流人員參考SAP系統中在線拉料單進行備送貨，工作效率低，且易造成零件線積壓或配送不及時。
(3)質量管理靠手工。
·重保零件管理無系統支撐，手工記錄無法滿足重保件的召回管理需求;
·制造過程中缺陷及質量反饋信息通過隨車卡進行信息收集及反饋，再發防止項目、DPU統計、終檢售時信息及VES評價通過紙質單據流轉;
·協配庫外檢目前人為控制抽檢，無系統規則進行約束，無法從源頭對零部件質量進行準確管控。
二、項目目標
DFAC汽車分公司制造執行系統項目一期包含生產管理模塊、物流管理模塊及質量管理模塊。系統建設的目標為:建立一套能夠輔助汽車分公司的生產，符合企業精益制造(LP)和準時化(JIT)生產等先進管理思想，適合DFAC生產領域運作的全面的、集成的、先進的和穩定的生產控制系統，以適應公司產量快速增長和車型平臺增加的需求，并能同其他業務和系統整合(如SAP系統、DFA_SCF系統、DFA_BOM系統等),見圖2。
圖2 MES功能模型及與其他系統的關系
三、系統功能
企業最為關心的三個問題是:生產什么?生產多少?如何生產?MES就是計劃與生產之間承上啟下的“信息樞紐”，通過控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內的所有工廠資源來解決生產制造的問題，以提高制造競爭力，提供一種集成在統一平臺上系統的制造執行功能，如質量控制、文檔管理、生產調度等，從而實現企業實時的生產制造執行管理，如圖3。
圖3 MES系統功能及與其他系統的關系
DFAC_MES系統實現的主要功能包括:
1.信息系統與業務管理集成
建立一套滿足DFAC管理要求的集成化信息管理平臺，全面實現業務管理集成，依托MES系統實施，實現DFA-BOM,DFA-SCF及SAP各系統集成，數據共享。打通設計、采購、生產與質量間的“部門墻”，建立以業務流程為驅動的管理方式，實現部門間業務無縫銜接。
2.物流過程流程化、標準化、指標化
DFAC有TPL倉庫及主機廠倉庫，業務流程比較多，并且沒有固定的標準，通過實施MES系統，可以重新整理整個業務流程，化繁為簡，全部標準化，并建立規范化的運輸、倉儲、配送、容器網絡物流體系。持續改進的物流KPI指標(物流路徑、倉位占用率、庫存周轉率等)，逐步將原材料物流水平提高，既滿足柔性生產的需要，還能夠降低庫存，提高庫存周轉率，減少庫存資金占用。
3.精益制造(LP)與準時化生產(JIT)
與DFA-SCF系統生產計劃協同，接收各車間生產計劃，可根據實際生產情況，實現對計劃的微調，從而形成各車間最終作業計劃，指導生產，計劃的調整能快速得到物流與制造過程響應，保證生產正常運行。設備運行狀態實時監控，設備故障快速響應，減少由于設備故障原因而停線;制造過程監控，根據實際生產進度，拉動物料需求，車間配料準時化，實現生產準時化。持續改進的生產KPI指標(計劃調整率、計劃完成率、設備故障率等)，提升制造過程管理水平。
4.質量檢驗與零部件入庫及制造過程銜接，提升產品質量
覆蓋了企業內的外購零部件檢驗過程及各車間生產制造過程檢驗，形成整車完整的質量檔案，實現整車質量追溯，為公司整車召回政策實施提供信息化支撐。管理過程由經驗管理、紙張管理向全面信息化管理轉變，建立DFAC質量信息庫，涵蓋產品質量整個生命周期。管理問題由傳統的部門管理向全員集體全過程的共同參與轉變，實現質量管理工作的協作與信息共享。企業質量檢驗的管理，由傳統記錄檢驗結果向控制質量過程轉變。
5.供應商業務協同，實現企業與供應商雙贏
根據日計劃或生產情況，向供應商發布物料需求信息，供應商可提前備料送料，及時交貨。實現物料容器的生產周期管理，并將相關信息發布給供應商，使之能方便查詢物料容器使用情況。
6.單據條碼化，庫存信息實時化，物流與信息流同步
利用無線網絡、自動識別技術，可以將庫存實時化，讓原材料能夠準確定位，讓用戶實時掌握實際庫存，對生產、采購等行為做出有利的指導。
四、系統特性
1.應用軟件采用分層的模塊化結構設計且符合SOA的架構理念，具有靈活性、可操作性、可移植性和可擴展性。
2.MES系統平臺架構滿足DFAC集團化管理模式，即在同一應用服務器數據庫下同一公司，滿足不同工廠的生產管理模式。
3.MES系統平臺具有很強的健壯性、實用性及安全性。
4.MFS系統平臺具有良好的開放性，與SAP系統、DFA_BOM(產品數據管理)系統、DFA_SCF(供應商協同管理)平臺等，通過接口或ESB方式進行數據交互。(具體如圖4所示)
圖4 DFAC企業服務總線
5.易操作。采用簡潔、直觀、友好的圖形化中文界面，支持鼠標操作;對于業務處理界面.操作人員能夠完全利用鍵盤操作;對于常用環節，系統設置快捷鍵以方便功能間的切換;操作及選擇鍵(熱鍵、菜單選擇等)的功能定義在全系統保持一致，并具備相應容錯手段，允許操作人員有限范圍的誤操作;用戶接口及界面設計充分考慮人體結構特征及視覺特征進行優化設計，操作符合日常工作流程需要，易學習、易操作，系統提示和幫助信息準確。
6.系統提供了靈活的權限控制，并充分考慮密碼控制等安全策略。
7.靈活的客戶端形式，客戶端操作系統:WindowsXP, Linux/WinCe(手持終端);服務器端支持Windows,Unix,Linux;
8.系統備份、業務數據備份、冗余設計、災難恢復等采用目前領先的安全策略，保證了系統數據安全。
9.方便的查詢歷史數據的備份、歷史數據和生產數據。
五、系統架構
1.MES系統軟件架構(如圖5所示)
圖5 MES系統軟件架構
2. MES系統物理架構(如圖6所示)
圖6 MES系統物理架構
六、結論
MES作為聯接頂層計劃管理系統與底層控制系統的紐帶，是制造企業實施信息化不可或缺的管理工具。MES與其他信息系統的協同工作，構成了制造企業全面的信息化應用平臺，實現了真正的企業信息互通、數據共享和運作自動化。DFAC通過MES系統的實施使生產現場的信息收集、傳遞、處理和反饋做到準確、及時、高效，實現了生產過程的有序運作和資源優化，不斷降低生產成本、提高產品質量，最終實現“打造透明工廠，實現智慧制造”的目標愿景。
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