基于精益理念的MES系统原材料质量管控应用研究

宗广明 ZONG Guang-ming

（上海铁路通信有限公司，上海 200436）

0 引言

随着中国制造2025战略规划以及德国工业4.0理念的提出，结合创新驱动、绿色发展、质量为先、结构优化的基本方针，促进制造业发展，加速信息技术和制造业深度融合，制造业向着自动化、信息化、智能化方向发展。精益的科学管理理念，关注过程、注重细节，科学地将具体的、明确的原材料检验标准量化，将精益化管理落实到位。通过合理运用MES系统完善产品数据收集的精确性，利用MES系统信息化、智能化进行质量数据分析和处理，进一步提升产品质量管控。

1 精益管理理念概述

1.1 精益生产概述

精益生产（Lean Production，简称LP），源自于日本丰田汽车公司的JIT（Just In Time）生产方式，这是美国麻省理工学院中的专家以及研究者，根据汽车工业大批量的生产方式和精益生产方式作典型，经过理论化而总结出来的一种生产管理技术。通过精益生产可以大幅度地减少作业的闲置时间、作业切换的时间以及不合格产品的产生。精益生产方式是一种最大限度减少企业生产过程中所占用的资源以及降低企业管理，减少企业运营投入为目的的生产方式，也是一种管理理念，它追求精益求精，为实现目标而不断地努力。精益生产方式的目标是消除一切不必要的浪费，追求精益求精和不断改善，去除各环节一切无用的东西，做到业务增值。精益生产是一种全新的以最优质的品质、最低的成本和最高效的效率的生产管理模式。

1.2 精益管理理念

精益管理源自于精益生产，通过以较小的投入，获得高质量和数量产品的管理方式。精益管理核心内涵是“精”和“益”，精益管理使企业开展各项活动过程中通过运用精益思维，以最小的资源投入，包括人员、设备、费用、材料、时间、方法，创造出尽可能多的价值，达到降低库存、缩短生产周期、提高质量稳定性、提升工作效率的目的，精益思维在创造价值目标的同时，不断地消除浪费，最终增强企业的竞争力。

1.3 精益生产与传统批量式生产方式差异

精益生产的理论以及工作方法，一般跟随环境的变化进行不断地发展和持续的完善，最终形成一套按照企业管理以及管理方法高度融合的、完善的管理体系，演变成为一种全新的管理思想。传统批量生产方式是一种以企业产品特点而组织生产的一种生产方式，主要特点是以流水线方式进行生产，生产分工明确。精益生产与传统批量生产方式管理在范围、库存品理念、业务控制、质量观念、人员态度等方面有着不同的管理理念。

①优化范围方面：传统的批量生产方式来源于美国，主要是基于美国各企业之间的企业关系，以市场导向和优化资源配置为目标而开展的企业内部自身优化管理。精益生产方式以产品生产工序为主导，强调供应链的协同，降低企业内部协作成本的同时，有效保障稳定的需求与供应不受影响，最终把整个供应链的生产系统作为整体的优化目标。

②库存品管理理念方面：传统批量生产方式库存管理强调库存是必要的，必不可少的；精益生产方式的库存管理更多的是强调“库存是万恶之源”，追求的是零库存管理。

③业务控制方面：传统批量生产方式主要关注个人工作业务，强调个人创造价值。精益生产更多关注专业分工之间的相互协作，精简业务流程，消除业务中的“浪费”。

④质量观念方面：传统大批量生产方式认为出现一定数量的不良品是生产过程中的必然结果。精益生产更多的是让生产人员保障自身，从而使自身制造出来的产品是符合要求的，产品的质量是绝对可靠的，强调的是导致概率性的质量问题发生的原因并非偶然，通过消除产生质量问题的生产因素“消除一切不良品带来的浪费”，最终目的是达到产品零不良。

⑤人员态度方面：传统的批量式生产方式的管理更多的是强调劳动者之间的层次关系，严格要求员工按照上级下达的任务开展并顺利完成工作。精益生产管理更多的是关注个人对生产过程的干预，尽可能发挥人的主观能动性，强调各工序协调，把员工视为企业关键的部分，充分发挥基层人员的主观能动性。

精益生产方式追求灵活性、合理性以及高效性，精益生产方式关注的中心是消除浪费。通过消除浪费最大化地发挥资源的效率。

1.4 精益生产的目标

精益生产追求的终极目标结果是“零浪费”。精益生产把达成7个“零”作为终极目标，具体终极目标体现在PICQMDS七个方面：

①“零”转产工时浪费（Products）：多种产品在流水线排产时，将加工工序的产品种类切换与在装配线转产的时间降为“零”或者接近为“零”。

②“零”库存（Inventory）：消减库存或者保持“零”库存。

③“零”浪费（Cost）：要求进行全面的成本控制，消除多余的制造、搬运、等待以及其他浪费，最终实现“零”浪费。

④“零”不良（Quality）：生产出高品质的产品，不良品不应该在检过程中发现，而应该在不良品产生的源头就消灭它，最终追求“零”不良。

⑤“零”故障（Maintenance）：主要是提高设备的运转效率，消除因为机械设备的故障原因而发生停机，从而实现“零”故障。

⑥“零”停滞（Delivery）：要求快速地进行反应，缩短产品的交付交期。最大限度地压缩前置时间，消除中间停滞时间，实现“零”停滞。

⑦“零”灾害（Safety）：生产安全第一，避免生产安全事故发生。

2 MES系统概述

制造执行系统（Manufacturing Execution System，简称MES），由美国AMR（Advanced Manufacturing Research，Inc．）公司在90年代初提出，旨在为企业生产制造管理提供服务，提高企业生产制造执行能力和水平。MES系统是“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”，MES系统为企业一线的操作人员、现场管理人员以及远程的管理人员提供生产计划的执行、进度以及所有资源（人、设备、物料、生产要求等）的所在状态，实时采集生产数据，进一步解决企业生产过程中的黑匣子问题，实现生产过程的可视化、可控化。

MES系统是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，包括不局限于制造数据管理、计划生产管理、库存管理、生产计划调度管理、产品质量管理、设备管理、工装工具管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块功能。MES系统通过接收SAP系统生产计划信息后，把计划层信息细化、再分解，经过分析、计算以及数据处理，适时、动态、与时俱进地将控制系统与信息系统整合在一起。另外MES系统将更多的对“人、机、料、法、环”方面的信息进行闭环处理，在信息采集、信息传输、信息分析、信息控制方面实现信息一体化，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可控的制造协同管理平台。

MES系统是系统管理软件以及配套其他多种硬件使用的综合智能化系统，能够实时监控从原材料入厂到产品生产入库的全部生产过程，包括记录产品生产过程中使用的物料、设备、人员、产品质量的数据以及结果。MES系统对实时数据进行收集、统计和分析，通过对数据综合的分析，有效地对生产运行情况进行评价。MES系统通过建立质量反馈机制提升生产制造过程中的管理。产品使用过程中出现质量问题时，MES系统按照产品生产记录信息，追溯该批次产品所有的生产过程记录，包括原材料信息、操作人员、操作设备、生产日期等，为后续产品质量管控提供支持。MES系统通过建立高效、便捷的质量反馈、处理机制，实现产品质量管理，提升企业生产制造能力。

3 基于精益理念的MES系统原材料质量管控

随着MES系统功能的不断完善，企业信息化建设的逐步完善，MES系统承担着承上启下的关键作用，MES系统已成为智能制造的核心信息化系统。MES系统和精益管理更加深入的融合，为企业实施工业4.0，迈向智能化生产、实现信息化管理，将精益化管理落实到位。基于MES系统大数据的收集、分析和处理，为原材料质量检验提供有效、规范的管理支持。

原材料检验检测按照MES系统质量模块功能开展检验检测工作，以PDCA原则作为工作指引。PDCA循环工作方法是质量管理的基本方法，现在也广泛运用于企业管理中。PDCA循环最初由美国专家休哈特博士提出，后来经过戴明改进并且进一步完善，在质量管理领域得到普及。PDCA循环将现代质量管理划分成四个阶段：计划（Plan）、执行（Do）、检查（Check）、处理（Act）。在质量管理工作中，要求各项工作按照规划活动计划、实施活动计划、检查实施效果，总结成功经验并规范化，重视失败的经验及教训，在下一个PDCA循环中解决问题的模式开展。

3.1 原材料检验检测标准化

原材料检验检测是一项多资源相互配合、协调开展的活动，开展原材料检验检测工作前，需要对检验人员、检验设备、检验参数、检验流程等资源进行整合，制定出一套精益化的检验检测工作流程，提升检验检测工作效率，减少不必要的资源浪费。依托MES系统质量检验模块，原材料检验检测前，对原材料检验检测工作做好提前策划，做到原材料检验检测数据标准化。原材料检验检测数据包括原材料编码、原材料名称、原材料检验检测项目、原材料所需检验工具等。通过编制标准化的原材料检验检测作业指导书，用于指导后续的原材料检验检测工作，减少原材料检验检测过程中由于检验资源的查找时间，找到适用的检验节拍，提升检验工作效率。

原材料检验检测数据的标准化工作，不仅为后续的原材料检验检测技术延伸提供了技术支撑，同时也为后续原材料检验检测业务优化和原材料检验检测流程完善提供支持。

3.2 检验检测执行智能化

MES系统有效保障检验检测文件的查询，检验检测文件的无纸化、信息化，以及检验检测执行的可视化，有效提升原材料检验检测效率，保障原材料检验检测工作的开展。可视化检验能够让检验人员提前知道原材料检验检测项目，怎么样开展检验检测工作以及需要配套的检验检测工具，使检验检测工作更加高效。执行检验检测时，检验项目中的定量指标，如发现数据异常或者填写错误，MES系统初步分析，进行判定后发出确认指令，提醒检验人员对检验数据进行复核，再确认。通过MES系统能够让检验人员执行原材料检验检测工作，同时对检验人员录入的数据的正确性进行判定，有效节约资源，减少不必要的浪费。

依托于MES系统物料检验检测信息化平台，物料检验检测直接通过MES系统开展检验检测，实现物料检验项目、检验内容、检验数值、检验检测工具、检验结果判定的可视化，不仅有利于检验人员减少物料检验检测时间的准备，提高检验人员的物料检验检测效率，同时通过MES系统设置的功能直接对检验检测结论进行对比，发现检验检测数据的填写差异，有效提升检验检测的正确性。

3.3 检验检测数据收集信息化

由传统的纸质检验记录表单的信息手工录入，到MES系统质量数据自动收集，实现了检验记录的无纸化，有效提升质量数据的管理。基于MES系统的大数据收集功能，有效地节省检验人员的确认时间，大大降低人力资源的投入；检验检测记录的无纸化，大大提升检验检测数据的收集能力。

基于MES系统的物料原材料检验检测功能，将物料检验检测数据存储于MES系统，从而实现物料检验检测数据的可视化。物料检验检测数据的无纸化和信息化，大大提高原材料检验检测数据的收集效率，为后续的原材料检验检测数据分析和数据处理提供技术支撑。

3.4 检验检测数据管控智能化

通过对MES系统的质量数据的分析和处理，可以运用于不同维度的质量数据统计、供应商质量管理、质量问题统计和供应商质量协同管理。

不同维度的质量数据统计包括原材料进货检验合格率、供应商质量数据、供应商质量不合格率等。通过对原材料质量数据的统计和分析，有助于企业掌握供应商质量，有效地降低质量风险，加强质量管控，有效提升对供应商的管理。基于过程检验的质量数据统计，有助于企业按照PDCA循环，总结原材料检验检查过程中的经验教训，不断地对检验检测流程和检验检测方式方法进行完善，提升检验检测效率，减少不必要的资源浪费。基于异常质量数据的统计，有助于企业及时发现质量管控风险点，并及时制定合理的解决方案，有效地降低风险影响和严重度；有助于提升供应商和企业信息沟通不顺畅问题的响应能力；有助于提升企业质量数据管理能力。

原材料检验检测流程的标准化，以及检验检测数据的信息化，检验检测业务按照“人、机、料、法、环、测”原则执行，为实现检验检测管控一体化提供了业务上的支撑，实现了管理上的高效管控。检验检测基础数据的标准化实施，为后续原材料检验检测业务的开展提供了有利的保障，减少检验检测基础数据的技术准备时间。依托MES系统开展原材料检验检测工作，实现检验检测工作的可视化操作以及检验检测数据的可视化管理。检验检测人员通过MES系统设置的检验检测参数，直接在MES系统中开展物料的检验检测工作，并将检验检测结果数据记录在MES系统中，从而实现检验检测数据从纸质化管理到无纸化管理的跨越式发展，为后续原材料检验检测数据的收集、分析和处理提供数据支撑。根据MES系统检验检测基础数据的记录，MES系统把原材料检验检测相关的检验信息进行高效的收集，收集数据包括不局限于：检验检测物料信息、检验检测人员信息、检验检测所用到的设备、检验检测方法、检验检测所处环境、检验检测测试结果。

检验检测数据一体化管控，为实现检验检测数据通过不同维度的质量数据分析和统计提供数据支撑。供应商的质量管控、供应商质量不良品管理、供应商质量再评价以及供应商的质量协同管理，离不开检验检测数据的分析和处理。

检验检测数据标准化实施，为实现检验检测数据整合，检验检测数据分析和处理，以及检验检测数据的数据深层次的挖掘提供有效支撑。检验检测数据标准化、检验检测数据整合、检验检测数据分析、检验检测数据挖掘按照PDCA原则开展，有效地保障了检验检测工作的高效性和继续完善的持续性，智能制造数据信息的处理和数据信息的服务重要性不言而喻。

4 结语

伴随着中国制造2025战略规划的提出，未来制造企业信息化、智能化、自动化进一步发展，信息技术为企业提供支持和保障，更加高效提升企业管理水平。MES系统作为制造企业的主要管理系统，MES系统对质量数据的实时收集、分析和处理一体化管理，有助于提高企业质量数据管理能力、数据存储和分析能力。质量数据的一体化管理有助于企业开展质量问题统计、质量问题分析和质量数据展示，提高企业质量管控；质量数据的一体化管理有助于企业不断地对检验业务流程进行完善和优化，减少不必要的资源浪费，消除一切不必要的浪费；质量数据的一体化管理有助于企业通过对异常质量数据的分析，及时发现质量风险，有效地降低风险影响，不断提高企业对供应商质量管控能力。