制造纸和金属产品的工艺复杂，需要许多公共MES功能。生产通常由多个制造步骤组成，其间包括材料的储存和运输。因此，库存管理扮演着重要的角色。制造过程的特性是工艺混合：初始过程，如制浆或高炉运行是连续的。随后是批处理或过程工序（纸浆准备，连铸）。最后一组过程是离散和面向批处理的，是分开而不是聚合生产步骤。
这些过程的特点是生产成本高和规模大。输出常常由半成品构成，需要进一步的处理。因此，保证交付时间至关重要的。由于是时间密集型生产链，预测（生产调度）在重工业中十分重要。企业资源规划（ERP）系统，外部规划模块或内部MES组件用于块或粗糙规划。这就对MES提出了特别的挑战，必须部分协调不同过程阶段。本文的主要重点针对最初生产阶段。对于造纸生产，这包括了造纸机的运行到纸卷包装。对于金属生产，重点是熔化车间的运行。
一、典型运行概述
客户订单经由IT基础设施接收，进入到系统的第4级，通常转移到ERP系统。从这些数据中，为给定等级收集大概的生产量，例如，每周的生产量，这是为了使生产设施能够有效和经济的利用。产品或等级的转换应最小化，由于转换成本通常比较高昂。因此，用MES或手动的调度方法把客户订单转换成生产工单。为了尽量减少造纸机或钢铁设备昂贵的转换时间，转换通常在生产中执行，这就优化了生产率。制造过程生产特定等级或质量的产品。各个产品的模样仅在后续阶段才出现，例如在纸生产中的切割过程。只有在这个阶段，所希望的产品，例如不同尺寸的卷纸或纸张，可能生产出最终的特殊表层。生产调度要求a）产品特性由库存的编号（库存可用的物品）来定义，而不是独有材料的编号。这个规程可用于这两个行业的客户订单处理。b）为制造规划（尤其是重工业）预测数据。c）工单和能力的协调（客户订单转换成多个生产工单），因为生产执行需要多个步骤或阶段。中间存储容量的可用性也必须考虑。d）确保供应商的交付时间，因为产品往往是中间产品（半成品），需要进一步处理。e）适应客户的订单。例如，顾客订了10吨A4的纸，具有特定属性，用巨型卷轴作为“原料”。在实际生产中，对应的裁剪规划是产量最大化的关键。在钢铁生产的相应关键因素是加热/板坯设计。f）所需组件的维护，采购和可用性规划，例如在切割过程中，辊芯的正确尺寸。g）与其他任务调度的密切协调，如储存或裁剪运行的优化。h）关于生产性能的信息。
生产准备要求a）检查材料是否可用，如果工厂状态令人满意并且可用，准备必要的组件。b）产品转换的准备，包括所需设备。c）材料运输（辊轴，包装，废品），排空钢包和容器，并进行标准清洁。d）确保所需资源的可用性，修正工作分配。e）连续的质量分析（行规，趋势，问题）和其它特性，以及可能的详细调度调整。生产执行要求a）监视过程的状态。对于复杂的流程工业，生产控制非常重要的。例如，在金属应用中包含多个温度和厚度控制器。在造纸机中，基本的重量，湿度和厚度要连续测量，并由两台机器进行横向控制。b）早期发现潜在问题，并支持自动数据分析。c）质量监视使用各种传感器（在线和离线）检查多个质量特性。由实验室进行样品的收集和分析。d）对材料，排放和能源消耗数据进行跟踪，采集和分析。e）由人工交互支持计算机辅助规划和控制系统。f）在不存在集成平台时，由操作员手动分派过程阶段。g）用起重机和叉车进行内部材料运输。h）为每个客户订单编制质量文档，为交付准备所有文件。生产评估要求a）用具有高度精密测量技术（极端温度，速度等）的自动化质量控制系统，以及相应的快速过程信息管理系统（PIMS）/实验室信息管理系统（ LIMS）。b）材料特性和专业文档的可用性。生产后，这些内容必须已经生成，因为质量文档常常是交付的一部分。c）把多个质量特性与相应的客户需求进行比较，准备产品被拒绝或进一步再加工的可能行动。纸张和金属制造是重生产过程。例如，一台8米纸宽的造纸机运行的速度是100公里/小时，每小时生产（或约1.3吨/分钟）80吨、基本重量为100克/平方米的纸。钢坯一般的重量约15到25吨。典型批次（加热）的重量从120至150吨，钢铁厂的典型吞吐量为50至100吨/小时。这导致每小时生产的价值为40，000到200，000欧元。因为两个行业的生产过程都是非常耗能的，所以良好运行MES是非常重要的。
二、MES功能支持的运行
资源管理
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生产 |
质量 |
维护 |
库存 |
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材料库存水平管理 ?与相关的制造链链接（熔炼车间，轧钢，过程线等），确保材料流无问题 ?跟踪接口：当前材料的水平是多少？ ?复杂的MES和CPM系统（通常包括几种解决方案）。处理应用之间的接口具有挑战性 ?ATP（承诺可用）及CTP（承诺能力）检查 ?灵活调整生产人员规划。例如，造纸机只能由受过专门训练的员工参与 ?安全规则必须连续观察（在所有重工业过程都至关重要） 人事管理包括在ERP系统的范围内 |
管理 ?测试设备和仪器 |
监视生产资源的状态 （资产管理） ?关于各个生产单元性能的信息 ?资产管理模块；提供面向状态检查和服务（预防性维护）的信息 ?链接到执行管理和 数据收集：监视工厂的运营失效并运行诊断 ?维护，生产和制造规划间的紧密协调 |
库存水平控制 ?产品成本计算的对账和损失报告 ?制造区视为库存货量的一部分 |
定义管理
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生产 |
质量 |
维护 |
库存 |
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产品信息管理 ?制造规则，配方，标准运行规程（SOP），标准运行条件（SOC） ?使用产品制造规则（尤其是金属制造） ?经常在数据库中收集规则；只有授权人员才能进行更改（配方管理） |
质量检查的质量规范和规程 ?测试方法和规程 ?使用各种客户特定属性定义产品的质量 |
管理 ?遵从特殊指南和服务周期，生产也需要得到尊重 |
定义和管理 ?材料库存和运输说明 ?库存水平 |
详细调度
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生产 |
质量 |
维护 |
库存 |
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生成详细，可实现的生产计划 ?按照规范为生产分配机器和顺序 ?在造纸行业中废水/裁剪--损失的优化，也为制浆造纸和金属生产的制造规划 ?为从ERP转换过程工单，建立到ERP系统的接口 ?为评估和调整优化详细生产调度的手动规程 - 例如，切割计划变化，工单分组 - 转移和处理客户订单 ?在预期时间咨询资源和材料瓶颈 |
规划 ?必要的质量行动（分析，测试等） ?需要的分析 |
维护工单管理 ?用详细调度紧密集成维护和其他服务任务，避免出现瓶颈 |
管理 ?中间库存 ?运输 ?材料放行 在有多个生产步骤的过程中，库存水平扮演着重要角色：如果有中间产品或必须生产，则必须澄清 |
分派
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生产 |
质量 |
维护 |
库存 |
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发布工作工单 ?在工厂现场，分派基于选定生产计划的工作工单 ?有关生产工厂和制造阶段的最后决定 ?需要时，手工校正行为（短期变化或非自动步骤） ?协调生产的整个过程 |
分配工单 ?测试工单 |
发布 ?把规划的维护工单发到相关团队 |
工单分配 ?递交确定库存水平的工单 ?必要运输业务的管理 |
执行管理
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生产 |
质量 |
维护 |
库存 |
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执行管理/生产跟踪 ?带偏差报警的实际状态与规划状态的显示 ?制造监视和控制功能，尤其有复杂和快速过程的行业，比如 - 造纸机纸浆混合和烘干终端的监视和控制 -对轧制过程的关键问题：材料断裂 ?符合环保和安全法规 ?按材料和能源需求执行生产计划 |
执行质量检查 ?监视产品特性/公差 |
监视和执行维护工单 ?把突发事件转发到详细调度 |
检查和监视 ?贮存和运输规程 ?状态报告 ?存储水平会计 |
数据收集
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生产 |
质量 |
维护 |
库存 |
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电子数据记录 ?把实验室信息管理系统（LIMS）和质量控制系统（QCS）的分析数据，以及MES的批次数据转化成产品文档 ?传感器值和状态信息的评估和传输 |
质量监视 ?数据处理（计算，报告）和数据库管理 ?把数据传输到其它MES组件 这些质量模块的范围和复杂性可以显著变化 |
管理 ?维护相关工厂单元/组件的历史 ?维护组件的条件 ?停机时间 ?所需资源（人员，备件，时间和费用） |
采购与评估 ?库存活动，水平和条件 ?过去存储和运输方面的开支 |
跟踪
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生产 |
质量 |
维护 |
库存 |
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跟踪生产目标和质量 ?分析时间差异 ?KPI（材料，能量，生产成本，排放） |
收集质量数据 ?收集质量相关的差异（时间，值，设备，关键数据） ?失效的分析和报告 （历史数据库） |
计划和完成维护工单跟踪 ?通过分析生产数据准备维护过程 ?为规划的维护工单检查设备条件 |
收集存储利用率 ?存储位置，产品，运输过程 ?为将来追踪使用RFID和条形码注册 |
分析
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生产 |
质量 |
维护 |
库存 |
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生产分析 ?生产工厂周期时间（K在生产规划使用统计值） ?利用率，性能和过程效率 ?KPI值的计算 |
质量监视，评估和记录 ?质量相关的偏差 ?纸浆造纸：在线QCS（质量控制系统）测量设备，可视分析WIS（Web成象系统）和实验室测试 ?金属：板材质量（表面），化学成分的分析 |
确定 ?优化维护策略 ?资产收益率（ROA） ?为将来进一步优化制定维护指标 |
管理 ?关于存储效率和资源利用的库存分析 ?交付质量，存储损失和材料移动的概述 ?确定库存指标 |
作者：华镕
文章来源：互联网
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