MES制造生产执行系统的由来和功能

ERP企业资源管理系统是以财务为主,将企业内部进销存货以及生产制造数据透过会计传票统合,由将企业资源作最有效的规划并统合产生财务报表等等相关信息。但是对于主要为代工OEM/ODM生产的台湾企业来说,除了企业内部的资源规划之外,生产制造的过程也是一大问题;大多数的ERP针对于生产制造的管控,大多都只有作到业务开立客户订单,系统透过MPS(Master Production Schedule)主生产排程规划产生出对应的生产工单制令,再经由MRP(Material Required Plan)物料需求计划,通知资材单位何时该准备什么样的物料以便产线备料生产;待厂商于约定时间进货且企业内部已经完成近料验收后,产线即可立即进行领料,生产完毕之后再做产线成品入库,后续业务即可安排运输出货,于此系统也可以针对厂商进货、客户销货产生对应的应收付账款,后端财务人员就可以依照系统信息进行帐款的支付以及催收。

以前面的说明看来,就财务来看似乎ERP就已经提供了所有完整的所需信息,但是对于实际的生产过程来说,ERP并没有详实的记录所有的相关信息,除了材料的领用消耗外,生产过程中尚包含人员以及机械设备的稼动率、材料的损耗、WIP(Work In Process)在制品数量的转移过站数量控管、分析各工作站作业效率以便适时的作人力资源的调动,达到产能平衡的效果。因此对于这些ERP无法达到的效果,后来就陆续衍生成了MES(Manufacturing Execution System)制造生产执行系统。

MES的功能

MES系统是指从接到订单企业内部生产开始到产品完成,统合控管产品在生产在线的各种实时信息,将工厂生产的实时和准确数据响应于报表或其他方式上。MES可以将让产品准时交货,提高库存周转率,当生产活动发生紧急事件时,还可以提供现场紧急状态的处理信息。

根据MESA协会(Manufacturing Execution System Association)定义MES为「通过信息传递来优化管理从订单下达到产品完成整个的生产过程。当工厂里面有实时事件发生时,MES能对此实时做出反应报告,以迅速响应来降低企业内部无附加价值活动,有效率地掌握生产运作过程,进而提高实时交货能力、改善物料流通性能与提高生产回报率。」

MESA同时定义了MES所包含的功能包括:

统计品管分析、设备和人力追踪(Labor Tracking)依照产品订单的交期以及需求的各项资源状况协助生管单位排定生产顺序,并且提供产线人员及时的生产信息状况,包含企业内部可使用的人力资源状况以及人员工作效率追踪等等相关的信息。藉由外包、订单生产或是批量连续生产的形式,分派到指定的产线、人员或是设备;有效的控管企业内部有关于生产制造的各项资源分配,将每个「人」以及「设备」的利用率发挥到最高。

物料追踪(Material Tracking)

每个用来生产的机械设备一定都会机械零件耗损或是因为人员操作失误造成停线的状况,因此透过MES系统可以用来追踪机台、设备、工具的保养状况和维修数据,以便确保使机械设备做最充分的使用并且可以作为日后追踪保养的依据;而在生产物料方面,系统提供生产状态和工作配置查询。往上可追踪每个材料组件,由仓库领料备料到产线投料生产甚至于是WIP半成品的工作站转移,都可以由系统追踪查询;往下可追踪到成品,经由MES系统不单是生管单位人员才知道订单目前的生产状况,业务单位想要回复客户订单的生产状况可以直接进入MES系统查询目前的产线生产状况,马上得知产品已经生产到什么阶段以及预计什么时间可以完成。

实验室资料(Laboratory Data)

管理制造生产所需的资源,包括机器设备、工具(治具)、劳力、材料、文件等其他数据,产品开发单位可以利用这些加工作业的相关资源制订实际量产时的标准SOP作业流程。并且透过MES系统可以制定标准的数据传输接口,透过机器或人工分式收集,可以直接方便快速的获取内部生产作业相关的记录或参数数据。作为IE工程师改善生产流程或是提高产品质量、增加产线产能的依据。

制程资料(Process Data)

MES系统更重要的功能就是监控生产、自动修正/改善或协助作业人员修正/改善进行中的生产作业;利用系统产线工程师可以得知人员生产状况,有任何的异常系统都可以及时反应,立即针对各项生产异常进行错误排除,有效的减少产线生产停摆的时间,而且也可利用系统提供实际作业结果与历史记录及预期结果的比较分析报表,实时分析产线制程数据,提供修正问题的对策方法来找出产线生产异常原因,并且确保产品生产的质量。

工厂文件(Plant Document)

MES也支持文管作业,用来维护各生产单位的文件记录,包含使用手册、SOP标准作业程序、工程图面、设备执行程序以及ECN工程变更数据等等。将各文件统一利用系统管理,除了可以达到无纸化管理,也方便让需求人员直接在系统就可以查询,甚至于可以依照每个人员的权限不同控管其可以观看的各种公司机密文件数据。

MES的成效

根据笔者先前接触的PCB制造产来说,因为生产性质的不同于一般的电子组装产业;从一开始的铜箔基板材裁切之后,几乎所有的原料都是在各工作站的生产线之中,因此整个生产过程比起一般的电子后端组装来说,更需要注重每个工作站的加工过程,严格控管生产的流程,人员执行作业的标准程序等等。以往针对于工作站的生产数据只能利用RUNCARD流程工作卡,人工记录所有的生产活动,包含生产流程控制、人工机台的操作、人工制程条件控制等等这些生产数据收集非常的困难且无法达到及时SPC控管;加上没有及时现场管理信息,无法进一步的针对生产效率、工程数据进行分析,更别说需要产生出各项管理报表信息,对没有导入MES系统的企业来说那更是难上加难。

经过导入MES系统之后,所有的生产数据都存入系统之中,不但方便撷取以及管理,还可以透过计算机系统控制所有的生产活动,利用系统来达到简化生产流程,结合PLC数字控制系统自动化机械控制,防止操作错误并且自动收集分类各项制造信息,将由SPC进行实时质量管理,有效率的派工并且迅速反应产线生产异常状况,立即排除各种机械或是人员加工异常。

根据MESA协会(Manufacturing Execution System Association)统计分析,导入MES系统后可以达到下列成效:

  • 缩短生产周期,达到平均45%
  • 减少记录入时间,通常达到75%或更高
  • 减少待处理的工作(WIP),达到平均24%
  • 减少文文件间的传递,达到平均61%
  • 缩短订货至交货时间,达到平均27%
  • 减少文本工作和蓝图损失,达到平均56%
  • 减少产品缺陷,达到平均18%

MES的现况

很多人往往会把SFC(Shop floor control)工程现场管控与MES搞混,其实SFC主要的重点在于WIP的数量控管以及转移,而MES则更重视于其他生产数据的收集应用。先前是否常听闻很多公司产品发生质量问题而需要回收,其实只要企业内部有导入MES系统,我们可以利用系统追查是哪个时间点所生产的哪一批产品有问题,如此就不用全面将所有的产品回收,不但增加企业成本又严重影响了企业对外的形象。

如果要提高企业产线的生产质量以及效率,是不能单靠一套MES系统,其中有许多的数据还是需要其他E化系统的整合。与ERP、WMS(Warehouse Management System)仓储管理系统整合,才可以达到库存数量的精确管理;与SCM整合,才可以建立正确的HUB线边仓,与原料供货商建立JIT(Just In Time)的及时管理,减少彼此的库存以及运输费用;结合BI商业智能,也才可以方便管理单位使用不同的角度分析企业内部各项资源状况。

虽然MES有这么多的好处,但事实上每个企业的生产状况或是流程技术,是有很大的不同,所以在导入MES之前,建议都是先行导入ERP企业内部流程均已经达到标准化之后,再针对企业生产特性慎选有经验的系统供货商并选择符合企业需求的系统,才可以真的达到发挥系统的功能。