1、1 MES 系统需求分析1.1 生产管理MES 生产管理需求除了将 ERP 生产计划分解成生产工单和工序计划，进行完工反馈和加工工时统计，实现多条件的计 划排程，每道工序都能通 过工作 终端(平板电脑或普通电脑)准确了解自己每天的生产任务，以及生 产任务对的物料需求品名数量，还包含以下个性化需求：1.1.1 生产数据采集生产数据采集、生产设备 参数、品 质检验记录等记录全部与生 产批次绑定，生产批次作为质量追溯的线索。生产批次的定 义产生并非来自生产订单 ，而是源自配料工序。当配料工序的原料批次发生变化时，就会 产生新的生产批次。因此就会有一张生产订单对应多个生产批次或多张生产订单对应一个生产
2、批次的状况。 这种方式导 致生产批次只能在充填工序开始才能做采集数据与生产批次的绑定，系 统应能实现充填之前工序开罐和分 选称重工序的用料批次、生产记录、检验记录等如何与生产批次绑定。生产报工的内容为生产批次、工序、作业员或班组、生产开始结束时间、产量、 废品数量。数据采集通过设备提取结合手工录入的方式。通过条码扫描或手工录入方式采集生产批次使用的原材料批次数据和消耗数量。采集工序的签入签出、中断、中断原因等信息。1.1.2 生产看板 实时呈现生产工单信息，如：工 单进度、工 单状态、完工数量等。 生产工单任务表。 工单/工序当前状态。1.1.3 统计分析 对生产数据进行统计分析，提供及 时的
3、生产信息，帮助管理人员识别生产问题，以便更合理未来生产规划： 统计已完成订单及其作业时间 对工单相关的生产时间、停 线时间和设置时间进行统计 工单、制品、废品统计分析1.1.4 BOM 多版本管理 进行 BOM 的多版本管理，并可根据工 单选定 BOM；不同版本的 BOM 不同版本的工艺、程式一一对应；可以进 行工厂的工艺流程建模，将所有工序纳入到 MES系统管理，可以进行工序的灵活 调整 柔性的工艺流程 清晰的物料 Bom1.1.5 工单管理PCB 过站时，物料倒冲管理，自动核算已使用的物料并倒扣；把 ERP 的生产计划分解成生产工单和工序作业计划下达时，考 虑物料的齐套性;双向的 ERP
4、集成： 工单详细信息 产品相关数据 工艺流程 物料清单 工单配置信息 实时的进度报告 手动 / 自动下载 按需求下载 调度生产 优先级 / 配置修改 多级别审批 报废报告1.1.6 抛料率分析：计算抛料率，抛料率分为两种： 损耗抛料和异常抛料；生产损 耗可以根据工单领料和退料来计算；理论损耗支持导入 SM 中机器的抛料信息来进行详细对比分析；抛料率超过预设的临界值及时发出报警，并对 造成抛料的原因进行分析例如材料不良、Feeder 不良、人员操作等1.1.7 生产准备车间作业人员能准确知道何时上料、何 时换线或者何时生 产；当备料与预发料不一致时报警1.1.8 上料防错收集贴片机上料信息站（位
5、号/Feeder/ 物料等），并进行合法性校验，建立工单和物料的追溯链；收集 MI 段、AI 段、整机段的上料信息，并进行合法性校 验，建立工 单和物料的追溯链；建立锡膏与产品代码的对应关系，支持 锡膏使用时防错检查1.1.9 强制制程设定制程路径规则，设置不同条件下 对应的强制路径（不可跳站、漏站）；可以导入作业指导、作业步骤、SMT 程式并确 认 SMT 程式的正确性。1.2.0 过程追踪详细的过程记录，每个工序的开始 时间、 结束时间、测试数据、操作者等均记录在案1.2 生产设备及环境数据采集1.2.1 设备数据设置和管理支持设备数据采集可配置：定义从何种设备以何种格式采集哪些数据，以何
6、种 规则计算所采集数据以及何种方式呈现设备信息故障停机管理，时设备组可以及 时响应维护管理，让设备维护更有计 划，提供 设备使用效率详细记录停机时间、维修者、维修费用等记录，以便更好地做设备故障统计分析。定义设备状态和停机原因支持定义数据采集规则。1.2.2 人工数据采集车间作业员使用故障按钮人工汇报设备状态：记录设备的设置、启动和生产 等状态变化；因无生产工单或缺料的组织性停机；技术故障型停机（如工具故障、 电气或机械故障）1.2.3 自动数据采集通过组态王或设备传感器接口的输出自动采集数据。记录生产批次的设备/环境参数数据。条码扫描方式。将常用的信息（操作 员、 产品种类、设备起停等）打印
7、在信息卡上，现场的操作工需要输入信息时候，利用条 码扫描器就可以直接 读取。1.2.4 设备监控实时监控设备状态，及时反映事件 发生：设备当前状态、数量和事件时间图形化车间设备布局监控实时状态实时对设备采集数据与生产加工工艺标准数据对比， 对异常自 动报警预警事件管理，可使用短信或 邮件将信息实时传递给相关人 员1.2.5 统计分析对设备数据进行统计分析，呈 现设备绩效考核报表对停机时间和故障类别进行评估针对生产线或组合中心的特定评估提供基于时间和数量的效率报告1.3 质量检验管理进料检验、生产过程质量 检验，包括 质量控制、质量检验（自动、手动）、质量分析与监控、质量报警及异常处理、统计分析
8、报表。系统在各个生产工序连续分析和记录产品质量，通过对探测到的质量偏差来告知已加工的 产品的质量并在 线控制质量。1.3.1 进货检验支持从 SAP 读取待检验产品的相关数据，如收货单号、 货品详情、批次信息、数量等。根据取样规则和检验步骤进行进货检验，检验结果传递给 SAP。1.3.2 制程检验 创建检验和复制检验计划，包括 检验项目， 检验标准等。 根据检验计划自动创建检验任务。 在检验过程中，检验人员 可以查阅检验指示书、 检验标 准等资料。 基于生产批次输入各道工序的质检数据， 输入方式支持 检测设备自动采集和手工录入。 预警事件管理，可使用短信或 邮件将信息实时传递给 相关人员。 可
9、以定义出货判定书文件的格式，由系 统自动产生检验报 告。1.3.3 统计分析可以对检验项目进行分析， 产生质量统计图表。1.3.4 测量数据与参数的收集1. 在每个步骤参数与测量数据的收集 强制, 可选 开始时, 结束时2. 支持检查清单列表3. 过程质量控制4. 公差管理5. 自动公差验证6. 核心部件追踪1.3.5 检验报告 自动打印检验报告 审批后自动添加用户电子签名 可随时快速打印1.4 质量追溯1.4.1 质量追溯依照生产批次追溯：负责完成从产品追溯生产过程的各个环节（生产设备参数、品质检验记录等），和生产过程用的原材料的批次，以及这些原 辅料包材的检验结果和供货商信息。依照原料批次
10、追溯：负责从原材料，追溯到使用此批原材料的生 产批次。依照生产设备追溯：负责从关键生产设备追溯到在某个时间段内使用此生产设备的生产批次。1.5 物料管理除了对原材料、在制品和成品信息 进行全面跟踪， 还要实现对 原材料的禁用监测，全面符合电子行业的绿色环保指令。其中个性化需求如下：1.5.1 原材料管理。RoHS、MSD 作 为物料的属性 记录相应的标识和时间限制； 为每一料卷提供唯一的条码；对元件、物料进行禁用监测，在 MSD 物料开封时记录相应 的开封时间，在 SMT 上料时对物料进行扫描，检查物料的有效期、暴露时间、RoHS 标识发现错误禁止；使用支持 RoHS 管理，区分无铅件与有铅件
11、；SMD 超期报警；1.5.2 在制品管理。物料的收料、注册、入库、仓库发料、到 线边仓、消耗、退回等信息进行全面跟踪，及时更新最新的数量；监控每一个料卷的消耗情况，达到备料要求以及 换料要求时进行提醒；在线边仓管理中可以对料卷、料管及 Tray 盘的物料进行点数，更新为实际的数量辅料管理。支持辅料的防错检查 ，如 锡膏在客户指定品种时 ，上料前需核对；对锡膏的回温、领用、回存、用完、报废、开封、搅拌、转换工单等管理；进行锡膏的时间管理，包括锡膏的当前状态、回温计时、未开封计时、开封计时等并进行预警提示；1.2.3 备品/备件管理。备件的使用管理，如丝网的使用数量超 过一定次数时，系 统 提醒
12、进行更换。1.6 追溯管理通过建立数据间关联关系，建立 对原材料、 产成品、生产操作过程和生产质量的追溯，以满足电子企业生产过程管控、人 员绩效考核、 质量管控等除了 对原材料、在制品和成品信息进行全面跟踪，还要实现对 原材料的禁用监测，全面符合电子行业的绿色环保指令。其中个性化需求如下：1.6.1 原材料追溯。原材料信息与 PCBA 的序列号进行相互查询追溯；支持对 一个料卷分成多料卷，或多料卷合并为一个料卷的追溯管理；1.6.2 产成品及在制品追溯。从产成品序列号或批次号追查到当日的生产环境，包括温度、湿度、洁净度等信息；PCB过站 100%记录产品序列号；在制造追溯 贯穿于每一批次产 品
13、、每一块电路板和每一个系统的检查、测试。1.6.3 过程工艺参数的追溯。追溯每一个产品相关的 BOM 版本、工 艺版本、程式文件等；对设备状态进行追溯，包括开机、等待、运行、故障、关机等信息。2 MES 系统的功能需求2.1 MES 系统需要具备的基本性能一套 MES 系统应该具有：可配置性、可 扩展性、可靠性、实时性和可视性等基础要求，具体要求如下：可配置性：系统自带流程建模工具（配置性工具），可以在系 统内根据企业的生产特点，灵活设置生产工作流程，并根据不同 权限进行流程驱动，与系统消息机制绑定，驱动预警管理机制（如备料的预警、缺料的 预警、 单据审批超期限的预 警等），按照用户指定的通知
14、方式发送预警信息，如短信、邮件等。可扩展性：系统应具有良好的开放性和可扩展性，便于企 业 未来的发展需要进行功能扩展。同时可提供可柔性组合定制的用 户界面、 业务模块，以及简易的二次开发功能满足企业的个性化应用。可靠性：系统必须具有完善的授权体系、成熟可靠的数据 备 份方法。在安全方面，系统必须具有统一的权限管理中心，能 够对每一个角色、每一个字段、每一个 动作、每一类型的业务、每一个模块等设置不同的 权限。实时性：系统应具备良好的实时环境和实时响应的功能。系统要利用实时数据实现生产过程、产品质量的在线监控，提高快速反应能力，促进生产管理由被动指挥型向以预防为主、在线控制的主动实时指挥型管理体
15、系发展。可视性：系统应具备以数据采集为基础的生产、消耗、质量、设备等信息统计分析并提供可视化的图示方式。2.2 MES 系统涉及的基础数据企业的组织结构：一个企业包括一个或者多个工厂，工厂又 细化分割为不同的部门组织，组织则被定义为拥有不同工作职能的业务实体。人员及角色：人员是生产制程过程中重要的基础性单元，根据员工的角色规划不同的系统权限，根据参数设定区分员 工的角色和能力，可根据信息制定完善的人员分配和调度计划。设备资源：设备资源是企业进行生产的主要物质技术基础，企业的生产率、 产品质量、生产成本都与设备的技术水平直接相关。根据企 业生产实际 情况以及业务流程规划每一个工作中心的设备资源分
16、配，包括 产量、生 产节奏、维护计划、状态监控规则、故障诊断机制、 设备数据采集与分析方法等。工作流、操作规范：根据业务实际对产 品生产的流程进行定 义，即用来定 义制造产品的步骤顺序，作为一个标准化的指 导。并根据工作流中的每一个工作中心或者工作站的工序标准和要求制定统一化的操作流程，形成唯一的规范。产品、产品谱系：定义工厂内部的 产品属性：零件、 组装件、配件等。并归集同系列的产品成产品组，形成不同的产品 谱系信息。制造 BOM、工 艺路线：根据产品搭建产品 BOM 架构，并根据产品设计配合工作流定义和物理模型的设备定义，合理 设计产品的工艺路线。 规划定 义的范围包括：数据记录、变更、版
17、本追溯、工艺监控、纠错、报 警机制等。在制品状态：定义范围包含在制品数量、 产线位置、生 产时间 、状态等。2.3 MES 系统与其他系统的集成分析MES 系统必须 与 ERP、MES、质量管理管理、人力资源管理、设备管理系统等管理信息系统以及底层自动化设备等做集成接口，使企 业在相关系 统中基础数据和动态数据保持一致，避免数据的重复录入和不一致，数据充分共享。2、信息集成需求分析（1）MES 与 ERP 的集成从生产计划的角度看，ERP 在生 产计划的前端， MES 在生产计划的后端， MES 需要得到 ERP 生成的 “粗” 计划作为 其计划的源头和基础；车间任务开工前，MES 需要根据现
18、场任务的进度安排到 ERP 系统中 领料；车间任务完成后，MES 需要将完工信息反馈给 ERP 进行入库登记，ERP 自动关联 到相应订单并进行完工处理，从而实现计划的闭环控制管理。因此，车间工作订单信息、配套加工领料单信息、物料编码基本信息、物资库存质量信息、配套单据及配套结果信息等基础信息都存储在 ERP 中；车间领 料信息、在制品信息、 车间完工反馈信息等在生产车间的信息都存储在 MES 中。ERP 系统与 MES 系统集成主要包括如下几部分功能： ERP 系统向 MES 系统提供车间生产任务数据，作为 MES 排产计划来源； MES 系统向 ERP 系统提供限额领料需求，以实现系统自动
19、领料； ERP 系统向 MES 系统 提供零件限额领料的详细信息，使车间及时了解生产准备情况； 通过 MES 系统向 ERP 系统提交完工入库信息，以实现系统自动入库； ERP 系统接收 MES 系 统提供的零部件完工信息后自动勾兑生产计划，使生 产管理人员及时掌握车间任务进度。 订单状态/完成情况 资源状态/利用情况 人员状况/利用情况 物料状况/利用情况 实际的 BOM/图纸/ 方法 实际的加工路线/工艺 产品谱系，废品/次品 过程状态（工序进展） 批次结束报告 特别查询（设备运行参数） 物料分析（使用状况） 事件: 时间/日期/批/警报（2）MES 与 APS 的集成APS（高级排程系统
20、）通常被用来制订车间作业计划，是一套基于优化生产原理的生产排产软件。对于高级排程功能，最重要就是基础数据的准确以及有明确的 业务管理需求。APS 需要的基础数据有：主要大类 详细数据物料 生产提前期、采购提前期、最大/小库存量、现存量、可用量、在途量、安全库存量、经济批量物料清单 BOM 版本、材料消耗定 额、替代件、工艺、工艺路线 工艺路线、替代工序、工序优先级、工序制约关系、工序加工、准备时间、转移时间工作中心 设备能力、设备效率、替代设备、瓶颈设备APS 需要输入信息包括： 生产任务：MES 向 APS 提供车间的生产任务信息。 加工工艺：由 MES 或者其他系统向 APS 提供工艺规程
21、上要求的内容，至少包括加工工序，各工序所需要的工装工具及其他物料、各工艺加工工时所需工种，所需加工设备组（工作中心）；还有一些辅助性的内容，包括 图纸 、加工 说明等。 库存数据：由 MES 或者其他系统向 APS 提供包括制定计划时的物资库存、可用工装工具刀具库存，近期计划可用入 库等信息。 设备信息：由 MES 或者设备管理系统向 APS 提供可用设备能力、时间模型，设备所属设备组（工作中心）等内容。 工人信息：由 MES 或者人力资源管理系统向 APS 提供各工人加工技能、 时间模型及所属班组等信息。APS 向 MES 输出的信息包括： 排程仿真及结果对比分析：由于 APS 引擎内置大量
22、的排程策略，采用不同的排程策略将得到不同的排程结果。因此，要将得到的不同排程结果进行对比分析，最终得到需要的结果。 排程结果：准备下达给班组的指导工人加工的排程方案。可细化到某时某工人在某设备上加工某工序，同时需要配 备何种工装工具及刀具、准备哪些物资辅料，比较好的排程结果还会包括该工序的详细制造指令(FO)，信息更为详备。（3）MES 与质量管理系统的集成质量管理系统是为生产提供质量标准，并 进行质量标准及其相关内容的管理与 质量检查， 质量管理系统的精度是产 品以及车间关键点的检查；而 MES 则是对车间生产的每个工位、工序进行质量的跟踪及管理，MES 质量管理的精度则 是每个工位、工序的
23、质量管理。（4）MES 与 PLM 的集成PLM 中保存结构化工艺文件数据，用于工 艺文件的管理和归档。之 间的集成包括：PLM 与 MES 之间通过集成实现工艺数据从 PLM 向 MES 中的导入，同 时在 PLM 中实现工艺文件的自动查错；实现工艺文件在 PLM 中的流程审批和归档管理，与 PLM 中产品结构树的统一、MES 与 PLM 中产品结构树的统一、审批流程统一。（5）MES 与设备管理系统的集成设备管理系统存储设备的基础信息和各类计划信息。 设备 基础信息主要包括设备台账信息、设备操作、日检、保养、 维修规程信息、 设备技术精度信息等；计划信息主要包括各类保养计划、维修计划、润滑
24、计划等。MES 向设备 管理系统提供的信息主要有作业实施信息、生产调度信息、设备状态信息和设备运行信息。通过对这些信息的 统计分析， 获取设备管理的决策信息，如设备故障频率、设备能力数据等。（6）MES 与人力资源管理系统的集成人力资源管理系统存储：存储车间人员的基础信息，包括：人员信息、 岗位信息、技能信息、技能等级、工作制度、人员成本、人 员薪酬等。MES 反馈给人力 资源系统生产过程中产线人员的精细化考勤数据和排班数据，以便清晰了解产线人员的工作状况和技能状况，并 给统计分析企 业的人员绩效提供基础信息。3 MES 系统功能模型敏 捷 化 车 间 制 造 执 行 系 统车间资源建模工具
25、车间任务管理 车间作业计划管理 过程监控仿真 设备动态数据管理 文档管理 /统计报表人事劳资管理物料 /在制品管理 CAP生产数据采集 MES/ERP接口程序 MES/CAP接口程序车 间 动 态数 据 库 切 削 参 数 库设 备 数 据 库 工 时 定 额 数 据 库 刀 具 数 据 库.设备静态数据管理调 整派 工车间工作日历 车间在制任务加工工艺路线 工时定额 排产人机维护车 间 作 业 计 划(工 序 级 )零 部 件作 业 计 划(零 件 级 )ERP/MRP生 产 过 程 监 控 与 仿 真(动 态 调 度 与 控 制 )派工查询生产进度查询 资源状态查询 在制品查询 统计报告车 间 制 造 资 源 数 字 化 模 型(加 工 设 备 数 量 、 能 力 、 布 局 、 工 作 中 心 等 )资 源状 态 仿 真 事 件实 时控 制设 备 数 据 库 人 力 资 源 数 据 库.刀 具 数 据 库生产日报查询 .车 间 任 务管 理 任 务下 达设 备 管 理 刀 具 管 理 . 人 资 管 理MES/ERP接 口.CAPMES数 据 库工时查询Internet/a 生产计划 生产计划甘特图 制造单元状态监控 加工过程仿真 设备状态监控与仿真
