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工业企业建设MES项目的必要性和效益分析

供稿:中国工控网 2016/10/11 11:50:27

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  • 关键词: MES 工业企业建设
  • 摘要:本文作者设计和实施过可口可乐、甲饮品公司、四川长虹、赤天化等国际、国内著名企业的生产执行系统(MES)项目,以自己亲身经历的案例介绍MES项目建设的必要性和效益分析。

一、MES现状

  工业企业的特点是多品种、配套性强、资金密集型和技术密集型的产业。目前,工业企业的基础自动化已经非常完善,基本都达到了自动控制的目标,但企业在管理效率、节能降耗等方面未能有较好的手段,或只做以财务为核心的ERP系统,与生产过程管理严重脱节,基本都是 “头痛医头,脚痛医脚”,未有系统的规划与建设。国内MES现状主要表现如下:

(1) 企业应用管理软件纷杂,数据接口各异,管理风格多样化,造成数据不能共享与互访,在企业的扩展应用中提高了开发成本;

(2) 部门、车间多,提的需求与实施的软件只为满足本部门、本车间,作为公司总部,未能有一个完整、系统的信息化框架与规划。

(3) ERP制定的计划,不能细化到生产的每个细节,达不到企业精细化管理的目标;

(4) 企业领导层只重视以财务为核心的ERP管理,忽视了资金流、信息流、物料流的之间的关联,生产环节的掌控未能达到及时、真实、准确的目标,管理效率、生产效益未能发挥至极大化;

(5) 企业生产正常运行,在工艺与设备不变的情况下,缺少通过管理软件来达到挖潜增效、节能降耗的手段,从而未能发掘出此部份创造的持续不断的纯利润。

案例分析:

1) 甲饮品公司2007年以前由信息部牵头做ERP项目,项目建设周期达到四五年时间,耗资几千万,其软件的使用率只能达到15%左右。而且建设周期长,不能尽快看到经济效益。

2) 2007年生产部考虑到设备经常出故障,设备效率低下,使产量供应不上,甲饮品公司在全国有200多条生产线,总部生产部看不到分厂生产与设备使用情况,分厂上报的产量数据和设备利用率对总部来说不具备及时性与真实性,所以总部生产部牵头,拟在天津分厂建立生产管理系统MES,以两条生产线为试点,生产管理系统MES以生产监控,绩效考核、设备运行监控与效率为核心,并无缝集成控制和其他信息系统,实现生产过程的可视化,生产过程的精细化管理,从而提高生产效率,保证生产质量和降低生产成本。

3) 根据甲饮品公司对MES功能的要求,MES主要实现以下目标:

1.生产的实时监控,实现生产的可视化;

2.生产效率分析,统计、分析各班生产效率,作为考核班组的依据;

3.生产设备效率统计、分析,作为考核、改进设备的依据;

4.生产设备故障统计、分析,作为提高设备性能和改进设备瓶颈依据;

5.生产设备预警,变被动维护为主动维护;

6.生产重要信息发布,以便领导能及时掌控生产情况;

二、MES产生的理由

  工业企业信息化的特点:由资金流、物料流、信息流组成,贯穿企业整个生产层、管理层及决策层。

(1)企业建设ERP,主要解决企业的资源优化、资金管理,如财务系统、进销存系统、人力资源管理系统等;而对于生产数据的获取、应用、挖潜增效,ERP供应商必须具备底层的基础自动化知识(即需熟悉各个厂家、各种型号的DCS/PLC/智能仪表)、行业背景、业务管理流程及相应的工程服务经验才能实施,而ERP供应商多为纯软件开发供应商,主要立足于资金流的管理,缺少对生产底层系统的了解、开发与应用管理经验。

(2)工业企业由多个分厂、车间、装置等组成,虽然各个装置、车间、生产线具备了独立的控制系统、管理子系统,并解决了单套装置、单个车间、单条生产线的生产及管理问题,但这些都为一个个的“信息化孤岛”、“各自为政”,互相之间数据不能共享、管理层调度决策不能及时到位、决策经营层的决策依据(即生产数据)不够透明与真实,在管理效率上完全没发挥至极大化。

  基于以上两点,MES在流程工业企业中的地位举足轻重,这也是自2000年以来众多中国企业实施过ERP而未能取得成功的重要原因。究其原因,在于国外在80年代基础自动化就非常完善,在90年代MES已经处于大量应用阶段,对于这方面,国内企业在90年代末期,基础自动化才刚刚兴起,而脱离了MES,ERP成为“空中楼阁”,在对生产基础的数据应用已完全脱节。缺少了MES的数据支撑,再好的ERP也发挥不了其优势。

  因此,MES是工业企业信息化建设体系中为必不可少的重要部份,它是使企业ERP和生产过程控制层PCS之间的一座信息沟通和管理的桥梁,使管理与控制形成一体化,使生产数据与管理信息更准确、透明、真实。企业建立一套高度精细化和智能化的生产执行系统(MES)来控制、疏导整个生产过程,使企业向生产制造柔性化和管理精细化方向发展,提高市场应对的实时性和灵活性,降低不良品率,改善生产线的运行效率,降低生产成本。

  目前,MES在中国已经得到广泛认可,并在工业企业中(如石化、炼油、化工、钢铁、制药、冶炼、空分、电力等)得到了大量推广与应用,尤其在以国内最大、最具代表性的工业巨头、超大型企业的带动下,各中、小企业也得到了普通的应用。

案例分析:

1) 可口可乐皆为国际企业,四川长虹为国内五百强企业,这些企业已经在几年前已经完成了MES建设,并且一直在稳定的运行。

2) 实施单位皆为专业的自动化公司,在短期内(两个月到半年时间)为企业带来了可观的经济效益(详见效益分析)。

三、MES主要建设内容

  经过多年国、内外企业的实践证明:MES系统建设是以实时数据库及关系数据库为核心,基础网络建设为硬件基础,数据集成平台为软件基础,其它数据服务功能模块为扩展应用的相辅相成的系统工程。目前,国内外主流的工业企业中信息化的建设框架,主要由“二库三层”构成:

1、二库:实时数据库、关系数据库

2、三层:ERP层(以资金流为核心)、MES层(以物料流、信息流为核心)、PCS层(以生产过程控制为核心)

案例分析:

1.甲饮品厂设备管理通过设备效率计算,设备故障统计分析,可以进行设备故障预警,提前准备备品备件,提高了设备效率。

1)故障发生频率统计(采用排列图来分析)。即一段时间(例如一个月)灌装停机时间分析,其中灌装机故障导致的停机421min,包装机故障导致停机350min,标签机故障致停机179min,打码机故障致停机45min。可以绘制出柏拉图如下:

1) 设备效率计算

赚得时间=合格产品/生产线额定输出

机械效率 (ME)= 赚得时间/灌注时间

生产线净利用率.(NLU)= 赚得时间/生产线占用时间

生产线总利用率(GLU)= 赚得时间/可用时间

 

时间利用率(TE)=灌注时间/生产线占用时间

机械效率(ME)= 赚得时间/灌注时间

=(总产量/理论产量)×(合格产量/总产量)

生产线净利用率(NLU)=赚得时间/生产线占用时间

=(灌注时间/生产线占用时间)×(赚得时间/灌注时间)

                         = TE ×ME

                         =时间利用率×(总产量/理论产量)×(合格产量/总产量)

                         =时间利用率×设备开动率×合格品率

                         =OEE(OverallEquipment Effectiveness)设备的综合效率

2.乙化工集团的质量管理,生产线的质量跟踪,提高了整个生产线产品质量。

SPC通过以上的预防和控制,能为企业带来以下效益:

  • 降低成本

  • 降低不良率,减少返工和浪费

  • 提高劳动生产率

  • 提供核心竞争力

  • 赢得广泛客户

  • 更好地理解和实施质量体系

四、MES效益分析

A. 预期效益

通过MES建设,企业将从以下几个方面获得良好的管理效益与投资回报:

1、构建系统、全面的企业基础硬件网络

作为工业企业信息化的硬件载体,建立了全面、系统的“总部-分厂”级网络,使企业具备了信息化建设的基础硬件平台。

2、构建坚实的信息集成平台

建立综合信息集成平台,实现了全厂数据的统一集成和共享,提供统一的数据访问方式(单点登录),方便未来功能模块的增加和与其他第三方系统的集成,避免了用户因新增软件而额外增加接口、集成功能开发或采购的费用投资。

3、构建企业的实时信息中枢

“数据是企业的财富”、“数据为王”,流程工业专业的实时数据库系统的建立,是实现实时/历史数据应用、挖潜增效、提升精细化管理的核心内容,是企业信息化应用的信息中枢,是真正意义上的“生产数据仓库”。

4、促进现代化企业管理制度的建立与员工素质的提升

系统的投用,使管理人员树立科学管理的理念。生产执行系统MES的投用,为管理者掌握大量的生产信息、重要的关键信息,定性定量地分析企业运转过程中的各项技术经济指标提供了可靠的依据,为企业对市场的应变能力,提高企业的竞争能力提供了有力的工具。并在很大程度上促进了操作人员、管理人员的素质提升,增强了企业整体素质与实力。

5、提升企业软实力

系统的建设,尤其是调度中心的建设,不仅使操作管理、调度管理、经营管理、高层决策等实现一体化,也使企业成为行业内、区域内现代化形象的标志,为企业形象、业界知名度、品牌等无形资产上得到极大增值,加强了公司的软实力,增强了公司的市场竞争力。

6、实现信息集成,提高办公效率

系统集信息管理、生产经营和领导决策为一体。保证了数据的高度集成和网上共享,改变了传统的手工书面的数据传输方式,缩短数据收集和分析的时间,加强了企业内部各部门之间的信息联系和工作安排,提高了办公效率。

7、疏导管理、提升产品品质

通过MES各功能模块的建设,以标准为内核、个性化需求为辅助内容,实现对产品质量、设备、能源(水、电、汽、风、油)、KPI绩效、物料、产品出入库、安全环保、生产调度等精细化管理,通过跟踪、记录、统计、分析、预警等手段,以报表、流程图、短信等方式真实、准确、透明的呈现,直观、高效,提升了无纸化管理水平、产品效益与管理效率,极大的降低了人力成本、管理成本和维护成本。

8、帮助用户“节能减排”

通过对高耗能设备能源消耗的监控与优化及对生产全过程的质量分析与控制,为用户“节能减排”提供良好的平台支持,提供化工企业的效益和市场综合竞争力。

9、为生产经营提供决策依据

系统的信息依据两库中的数据,以客户端与大屏幕显示系统为展示平台,建立统一界面和形式多样的显示方式:如表格、趋势、柱图等。客户端以浏览器方式查询,甚至在外地也可以通过INTERNET进行即时查询浏览,以便及时、全面、准确地了解企业有关生产经营管理的信息,为领导快速、准确、及时的作出科学决策提供依据。

10、提高协调效率,节省成本

基础网络建设与MES的一体化设计、实施,为企业新建(搬迁/扩建)工程、整体信息化建设将节省大量的维护成本、人力成本及管理成本,同时也极大地提高了协调效率,从而避免因多方协调而导致工期延误和生产投运滞后。

 B. 实施后最终效益分析

案例分析1:某饮品厂的两条生产线经过三个月实施完成,实施后经过统计分析,生产效率月平均提高了5%左右。

做饮品一条生产线的设备采购价约为3000万美金,约合人民币2.1亿元,按照每条生产线提高5%计算,做二十条生产线的MES相当于增加了一条生产线,二十条生产线的MES投资一年带给企业的效益约2亿元。

小结:企业生产效率的提高,主要在三个方面,人员效率的提高,设备效率的高,质量的提高,MES能通过绩效管理、设备管理、质量管理、有效的提高企业的生产效率。

案例分析2:山东山水集团MES系统经过3年的运行,目前数据稳定;该系统以永续盘存思想为中心实现将各分厂乃至全集团的采购,销售,生产流程,库存彻底的纳到了一个整体的有组织有纪律的全方位监管的环境中,同时间接实现了原材料消耗的成本透明;并且通过网络无极限的特性,还解决了分厂不集中,不方便管理的特性,在网络中,没有地域限制,所有的数据都是实时的,就如同一个领导在管理一个企业的效果。既降低了管理成本,又实现了扁平化管理。

该系统获得“中国建材杯”全国建材行业技术革新一等奖。

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