基于MES的电缆企业生产执行辅助系统的设计

朱 敏 庞 博 张 兆

（上海电缆研究所有限公司特种电缆技术国家重点实验室）

0 引言

电线电缆广泛应用于国民经济各个部门，被喻为国民经济的“血管”和“神经”。电线电缆行业作为国民经济中重要的基础配套行业之一，经过多年快速的发展，总的规模、产量以及增长速度已经连续多年名列世界首位。同时电线电缆行业也面临着制造成本高、生产效率低、产品附加值低、制造质量低等一系列问题。电线电缆行业内规模以上的企业已经超过4000家，其中75%以上为中小企业［1］，企业的信息化、智能化管理水平薄弱，新的发展时期面临转型升级迫在眉睫。

随着我国经济发展进入新常态，我国制造业整体面临转型需求。智能制造在全球范围内快速发展，已经成为制造业重要的转型发展趋势。生产执行系统（MES），20世纪90年代由AMR组织提出，AMR倡导制造业应用三层模型（3rd Layer Model）表示信息化，将位于计划层和控制层中间的执行层称作MES［2］。随着工业朝着智能制造方向的不断发展进步，生产执行系统（MES）成为制造行业信息化不可或缺的一部分。

电线电缆行业同时具有流程型生产和离散型生产的特征，属于混合型生产企业，因此需设计一套适合线缆行业企业生产特点的MES系统，使其能更加有效解决线缆行业生产管理中的信息化问题［3-4］。本文以国内某电线电缆企业铝合金生产车间的生产过程作为研究对象，阐述设计生产执行辅助系统的基础框架，具体包括系统功能定义、设计目标、系统模块划分以及业务流程。旨在通过该系统对铝合金的生产过程形成数字化管理能力，为整个车间向数字化车间迈进，进一步实现智能化打好坚实的基础。

1 系统功能

生产执行辅助系统以生产加工单为单位，对各加工过程的原料领用、尾料、废料、质量、仓库等到最终的产成品进行精细化的生产执行与仓库执行管理。

生产执行辅助系统通过对加工过程的投入与产出管理，为将来进一步实现质量追溯、物料管控、烧损、产品质量、生产能耗等管理提供详细的基础数据，从而达到提高生产效率，降低生产成本的目的。

2 系统设计目标

在进行生产执行辅助系统的业务架构设计和规划时，依据企业的现状，制定如下目标：

（1）信息共享

基本消除企业的采购部、销售部、仓库部、技术部、质检部、生产部之间的信息孤岛，使信息在相关部门之间的传递更具有实时性和准确性；使业务人员能访问权限范围内的信息；使相关领导在任何时候都能够监控生产过程，从而了解实时的订单完成情况。

（2）信息集成

将进销存、生产等基础数据信息集成到一起管理，便于查询和归档；同时尽量和其他系统进行集成，通过接口数据同步形式进行数据共享。

（3）业务流程重组优化

通过分析企业中哪些业务活动能够通过计算机技术实现，哪些需要通过手工完成，哪些需要借助于其他系统完成，确定人与计算机系统的交互方式，使得整个业务过程更加顺畅，进一步达到业务流程优化的目的。

（4）辅助提高企业的竞争力

良好的业务架构和规划使得企业的管理更细致。充分考虑信息技术的使用对企业组织结构、业务流程和企业文化等方面的影响，制定行之有效的实施步骤和目标，由系统目标规划出发，分析关键流程，识别和分类这些流程产生，控制和使用的数据，规划完善系统，实现功能并布置实施。作为企业信息化建设的一个组成部分，有效推动进销存与生产业务流程重构和整合，为优化企业管理，提高企业竞争优势，整合利用企业内部信息资源，进而优化生产流程，降低成本发挥积极、重要的作用。

3 系统模块分类

为了方便生产执行辅助系统的操作使用与管理，在系统设计时按照操作部门以及业务职权为主要考虑原则，将系统划分为六大模块。如图1所示，这六大模块分别是销售管理模块、采购管理模块、生产管理模块、仓库管理模块、基础资料管理模块和权限管理模块。

图1 生产执行辅助系统模块分类

（1）销售管理模块

销售管理模块由销售部门操作，包含跟生产职能相关的销售业务操作及单据流转管理。销售管理按业务类型细分为订单管理和发货管理。

订单管理的具体业务单据包括销售订单、销售订货通知单、质检通知单和成品入库通知单。

发货管理的具体业务单据和操作包括销售提货单、销售发货单、销售退货单以及销售退货称重赋码。

（2）采购管理模块

采购管理模块由采购部门操作，包含跟生产职能相关的采购业务操作及单据流转管理。采购管理按业务类型细分为订单管理和收货管理。

订单管理的具体业务单据包括供应商存货对照表、采购订单、到货通知单。

收货管理的具体单据和操作包括采购报检单、采购入库单、特采入库单、采购退货单以及采购称重赋码。

（3）生产管理模块

生产管理模块由技术部、生产部和质检部操作，包含在生产车间发生的一切业务单据。这些单据把从生产分配到生产完成这一系列生产流程串联起来。其中也包括生产过程中半成品与成品的质检环节。因为质检是生产过程中非常重要的一节，质检单是判断加工完成品能否入库的凭证以及评定工人计件工资的重要依据。

生产管理模块按照业务类型可分为需求管理、派工管理、物控管理。

其中需求管理涉及的业务单据包括生产需求单、生产任务单、生产用料单。

派工管理涉及的业务单据包括生产派工单、生产工艺卡、外协派工单。

物控管理涉及的业务单据包括原料领用单、原料补料单、废料领用单、工序退料单、工序质量取样单、成品质量取样单；物控管理涉及的称重赋码业务操作有工序退料称重赋码、外协收料称重赋码、外协发料称重赋码、产成品称重赋码。

（4）仓库管理模块

仓库职能是生产领域的重要组成部分，包括原材料的生产领料、退料等，半成品及产成品的入库、出库等一系列库存增减的业务操作。生产过程中的业务单据是库存变化的载体，贯穿着整个生产过程。

仓库管理模块按照业务类型可细分为入库管理、出库管理、在库管理。

入库管理涉及的业务操作有PDA采购入库、PDA尾料入库、外协入库、PDA产成品入库、PDA退货入库等。主要的业务单据包括采购入库单、特采入库单、废料入库单、产成品入库单、销售退货入库单等。

出库管理涉及的业务操作有PDA销售出库、PDA原料出库、PDA原料补料出库、PDA废料出库、PDA采购退货出库等。主要的业务单据包括销售出库单、原料出库单、原料补料出库单、废料出库单、采购退货出库单等。

在库管理涉及的业务操作有PDA盘点、PDA库位转移、安全库存预警、半成品核价、产成品材料成本核算等。主要的业务单据包括盘点任务单、库位转移单、收发存汇总表等。

（5）基础资料模块

基础资料模块主要是进行编码管理，用于管理和维护整个系统的公用编码和公用基础数据资料。通过对数据进行编号，结构定义与关联，为数据的记录、存储和查找提供依据，并提高数据处理的效率和准确性。按照功能和业务属性，基础资料模块细分为分类档案、存货档案、工序档案、设备档案、设备参数、工序质量参数、存货质量参数、客户档案、供应商档案、员工档案、仓库档案、中转框档案。

其中分类档案是整个系统数据编码管理的基础。对于变化频率低且是整个系统范围内通用的信息，一般在分类档案中定义。例如国家省市地区代码及名称、计量单位、币种汇率等具有通用定义的信息放在分类档案中；对于供应商类型、客户类型、存货类型、工序类型等对于企业来说基本定义不常变化的信息也放入分类档案中。因此分类档案定义好之后一般不需要经常性地维护。

（6）权限管理模块

权限管理由管理员操作，主要进行用户身份的区分与用户行为的权限管理。具体功能包括用户管理、密码管理、角色管理、权限定义、权限管理。

4 系统业务流程

基于系统设计目标，充分考虑企业各部门之间信息共享、信息集成以及业务流程优化的原则，形成系统业务流程图，如图2所示。

图2 生产执行辅助系统业务流程图

系统的业务流程总体上采用“以销定产”、“以产订购”的管理思想。其中技术部只负责销售订单的产品工艺BOM维护与改善，以及工序工艺指导书的安排；生产部根据销售订单、生产批量、现存量等合理调整生产需求量与生产计划，并根据工艺BOM做生产任务分解，生成用料计划和工序计划。

技术部根据客户订单要求编制产品的“工艺BOM”，“工艺BOM”包括产品的加工工序步骤、“工序工艺指导书”等信息，并下达到生产部。

生产部根据销售情况与生产约束制定“生产需求单”，生产部结合“工艺BOM”与“生产需求单”制定“生产任务单”和“用料通知单”，并将“用料通知单”下达到采购部。

采购部收到“用料通知单”后，进行线下采购询价、比价、审批后制定“采购订单”。

供应商到货时，采购部根据“采购订单”生成“到货通知单”和“采购报检单”。将“采购报检单”下达到质检部。

质检部根据“采购报检单”与实物进行质检，并与采购部、仓库部一起进行“采购称重赋码”，然后进行PDA扫描采购入库。并将入库结果反馈到生产部的“到货通知”。在质检过程中有质量问题时，采购部通过“采购报检单”生成“采购退货单”。

当生产部接到原材料“到货通知”后，根据“生产任务单”、“工艺BOM”与“工序工艺指导书”生成“工序派工单”、“工序领料单”、“工序工艺卡”、“工序报检单”等下发到相应的机台。

工序人员接到相关单据后，通过“工序领料单”去仓库领料，根据“工序派工单”的设备参数调试设备。

工序加工过程中，对需要质检取样的工序，工序人员可根据“工序报检单”送检到质检部。质检部根据“工序报检单”及送检实物进行检验，并将关键质量参数录入，生成“工序质检单”。

成品下线时，生产部将产成品取样，通过“工序派工单”进行“产成品称重赋码”，称重打印两份相同的“成品标签”，一份与成品的取样一起送达到质检部，一份关联到具体成品实物上，系统自动生成“产成品工序报工单”。

质检部根据“产成品工序报工单”与成品的取样进行检验，并记录产品三大质量参数（抗拉强度、延伸率和电阻率）结果到“成品质检单”，打印“产品合格证”，并将“成品标签”贴在“产品合格证”上，送到车间，与产成品实物关联，系统自动生成“成品入库通知单”，并通知销售部准备发货。

销售接到“成品入库通知单”后，根据成品入库数量，参照“销售订货通知单”生成“销售提货通知单”并打印，拿到财务或其他部门签发安排发货计划。

仓库部接到签字后的“销售提货通知单”，通过PDA扫描“成品标签”进行销售发货，系统自动生成“销售出库单”。

5 结束语

电线电缆行业在经历近些年的快速发展，同时也是粗放型发展为主导，面临着市场竞争激烈、产能过剩等问题。在当前新的发展形势下，推进企业自身的创新型发展、增强精细化管理能力才能适应市场需求，增强企业竞争力。本文对电线电缆企业的铝合金车间的生产业务流程进行研究，形成一套生产执行辅助系统。该系统在设计过程中为了辅助生产高效执行，充分考虑并优化业务在各个部门间流转的程序，进行工艺管理的改善，实现生产实时统计，从而为全面建设数字化车间打好基础，为实现产品质量追溯提供信息通路。