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面向PCB板制造的MES系统在湖州生力电子的实施

前言

现代PCB板组装行业的生产制造部门大量使用贴片机等自动化设备，全部由工业电脑进行控制，由于每台电脑的信息不能共享，形成了很多“自动化孤岛”。随着市场竞争的加剧，产品交货周期必须缩短，生产成本必须控制，产品质量必须提高，因此迫切需要在各个孤岛间建立联系，以缩短信息传递时间，加强生产过程的信息分析，及时发现和消除异常因素，提高产品的质量和产量。而要在这些“自动化孤岛”间进行信息流的连接，只有通过“基于动态质量控制的电子生产管理信息系统”来实现。

湖州生力电子有很好的信息化基础：

·已建立企业内部局域。

·公司内电脑使用比较普遍；

·生产设备的自动化程度比较高；

·已经有ERP软件在正常运行；

·企业高层领导有提高信息化水平的考虑与决心。

项目情况

2004年3月，湖州市科技局组织了湖州市重大科技攻关项目《基于动态质量控制的生产管理信息系统在PCB板组装行业的应用》的公开招标，专家经过对各个应标单位进行认真负责的评标，由北京艾克斯特科技有限公司中标。同年5月湖州市科技局、湖州市南浔区科技局、湖州生力电子有限公司、北京艾克斯特科技有限公司四方共同签订了湖州市科技计划项目合同。

2004年7月项目开始实施后，为了更好的开发、实施项目，艾克斯特和湖州生力电子有限公司成立了15人的项目组，并由湖州生力电子有限公司项目组结合企业的生产经营管理方式和行业的特点以及XTMES软件的技术平台，根据项目工程的总体要求以及湖州生力电子有限公司企业制造过程信息化总体建议方案的要求，进行了项目的前期调研、详细设计、软件开发和实施应用。

从2004年7年开始至2005年12月，项目组克服了许多技术与实施的难题，完成了《基于动态质量控制的生产管理信息系统在PCB板组装行业的应用》整个软件的开发设计，并已成功在湖州生力电子完成了实施应用，系统运行稳定、功能基本完善、技术安全，项目实施后企业经济效益稳步提高，本项目《基于动态质量控制的生产管理信息系统在PCB板组装行业的应用》系统于2007年9月28日通过了浙江省电子产品检测研究所软件评测中心的测评。

项目立项以后，湖州生力电子有限公司和艾克斯特的领导都很重视。项目组专门收集了制造执行系统（MES）的相关资料，同时在湖州生力中层领导会议上进行宣传讨论，大家经过学习，都认识到了MES系统实施会给公司带来的好处。艾克斯特向企业介绍了MES系统成功运行的范例，给了企业方极大的鼓舞。企业中层领导统一认识以后，他们又给下属主管和班组长讲解宣贯，主管和班组长又给直接相关的作业员宣贯MES系统的重要性，使公司上下全都十分重视本项目，并给予全力支持。

软件方案

本项目从2004年7月开始，艾克斯特就派出了由3人组成的项目调研小组进入湖州生力电子有限公司开始调研、需求分析，通过 3个月努力工作，对湖州生力电子有限公司的生产现状和生产流程进行调研，调研内容如下：

·分析了生产过程中各工序所产生的数据信息；

·了解了各工序设备的厂牌、型号；

·确定各设备的数据通信接口方式和获取途径；

·确定各设备的驱动软件；

·确定了各种数据的采集频次；

·查看了公司目前在使用的各种小软件；

·明确了企业制造信息化系统的功能需求。

该总体方案由如下系统无缝集成为一体化系统:

·面向PCBA行业的MES络解决方案。

·面向PCBA行业的数据采集系统；

·基于SPC过程质量控制的质量管理、现场报警系统；

·支持到每个工序的详细计划调度系统

·与其它企业运营管理系统的紧密集成系统。

导入本方案软件系统开发所采用的国际先进技术包括：

·组件化、可视化的数吸水机据采集系统。

·基于国际标准算法的SPC质量过程分析。

·增强表现能力SPC控制图绘制系统

·可进行复杂定制的产品质量报表系统

·多种方式的质量监控报警

·先进详细工序调度建模与推理技术。

·以及被国际上广泛认可并采用的软件国际标准（如ActiveX、COM等）

所采用的创新技术包括：

·与公司其它软件系统无缝集成的MES支撑平台，构造可扩展性的一体化制造行业解决方案。

·基于命令行动态模块加载的MES系统。

·支持开放式二次开发和定制接口。

·可视化MES操作流程向导。

·可根据用户需要任意组合数据采集系统。

·实时质量过程分析及报警。

·SPC智能实施运作向导。

硬件方案

2004年8月开始搭建系统的硬件运行平台。现在络系统主要分为二层结构：第一层是以中心机房为络核心层，这里集中放置了络核心交换机、数据库服务器、应用服务器、安全设备等信息平台核心设备，负责完成络各汇聚节点之间的互联及完成高效的数据传输、交换、转发及路由分发;第二层是连接到每个车间及下面的每条生产线电脑、每个部门内的办公电脑。

选用采样分布式络结构，在每条生产线上各设一台数据采集站，数据采集站通过以太连接到MES数据服务器。根据不同的通讯方式和数据采集方式，监控络采用工业以太络和串行总线络相混合的模式。采用同轴电缆和安装有卡的工控系统组成工业以太；采用屏蔽双扭线和串口设备组成RS485串行总线络；两个络同时连接到数据采集站。

（图二）络布置方案

实施及培训

本系统主要有以下几个分系统组成：基础模块、数据采集模块、SMT生产管理模块、SPC质量控制模块、系统接口、其他模块构成。整个系统从2004年8月份开发，按“开 发一个实施一个成功一个"的思路，各个模块陆续实施运行，在实施过程对系统不断的调整完善。在2005年12月份完成系统的全部开发工作，并在2006年1月份到12月份系统进入全面投入试运行，2007年9月份双方通过了初步验收。同时在2007年9月通过了浙江省电子产品检测研究所的测评。

自2005年10月开始，项目实施组建立了符合PCB制造行业特点的基础数据，通过2个月的实施，双方人员对公司产品数据、工作站数据、缺陷类别数据等特征数据进行确定，并对相对应的相关数据进行了初始录入工作。

为了能使员工熟练应用MES系统，艾克斯特专门安排了企业相关人员进行培训，由于企业方面信息化起步较早，目前所有行政人员平时都是使用电脑办公，一线作业员也是与设备控制电脑、测试电脑等接触较多，所以员工的电脑应用基础比较好，只经过2期轮训后，基本上已经熟练掌握MES系统的应用技巧。

培训内容如下：

前期培训：培训范围是部门经理和部门主管等管理人员，培训如果湿热实验箱没有除湿系统内容主要是制造执行系统（MES）的相关资料，让大家经过学习，认识MES系统实施会给企业带来的好处，同时向他们介绍了MES系统成功运行的范例。培训目的是统一认识，积极配合，全力支持项目实施。

中期培训：培训范围是班组长和直接作业员，培训内容主要是MES系统的模块介绍和使用操作方法、使用注意事项等，培训目的是保证MES系统顺利试运行。

后期培训：培训范围是部门经理、部门主管、班组长和直接作业员，培训内容主要是MES系蒸汽阀统运行的管理规定，系统试运行过程中暴露出来的各种问题，培训目的是保证MES系统顺利运行，取得理想效果。

本项目在2006年1月份到12月份系统进入全面投入试运行。系统基本实现了规定的项目内容和项目目标，同时根据企业的实际需求，增加了SMT生产管理的很多模块，实现了料架管理、上料正确性比对、工单用料比对等功能。目前，系统运行稳定，为生产制程自动控制发挥了积极作用。

系统试运行开始后，原有的一些小软件和MES系统中工作同时进行，各相关部门工作量开始增加。除加班外，个别工作岗位临时性加调数据录入人员，确保MES系统的正常试运行。同时，实施小组人员帮助处理一些数据导入工作，并适当做一些数据正确性检查等工作。

通过试运行过程中的实际应用操作，许多细节问题开始显现，其中有些是共性问题，有些是个别岗位特有的。以下是一些较典型问题及处理方法：

1）、在试运行过程中，部分岗位人员增加了工作量，由此一些部门的工作人员产生了一些对MES系统使用的抵触情绪，不愿意配合MES系统的试运行。对此，艾克斯特配合企业方面专门召集部门经理会议，统一各部门对MES系统使用上的认识，明确了MES系统实施的重要性，排除了MES系统试运行过程中的人为阻力因素，使MES系统能够顺利试运行测试。

2）、企业个别部门经理对项目的重视程度不够，对实施信息化管理意识不强。对此，艾克斯特协助企业专门制定了相应的评价体系，作为各个部门经理的一个重要业绩考核指标。

3）、由于某个部门或某个人的不够仔细和心，导致系统数据失去正确性、真实性、可分析性。针对个别人的问题，找出原因，如果是因为对系统不了解造成的，组织人员专门对其培训，如果是人为造成的，发现一次，按照事故进行处罚。

4）、数据采集功能未及时开启，导致数据漏采集。要求将这项工作作为开线准备工作之一，需做记录，有巡线人员百叶窗进行检查监督。

5）、不重视管理权限，有随意的把自己的密码透露给他人的现象，导致了数据的正确性打折扣等问题。对此，企业除了进行教育，明确了MES系统在管理中的重要性外，还对个别人进行了处罚。

6）、部门工作相互没有链接沟通好，导致系统数据不正确。要求部门相互监督，如发现该类问题，均按处罚条款处理。

7）、部分模块查询、打印功能不够完善。要求各相关部门根据自己实际使用提出查询需求，根据需求进行合理增补。

8）、系统原来的质量分析功能不能适应SMT行业的特点，艾克斯特配合企业将实际的质量分析需求进行研究，结合MES系统的功能，提出了可行的解决方案。如增加了数据导入、导出功能、增加了按客户分类汇总分析功能等，满足了企业实际的需要。

9）、系统功能不完善。根据企业实际需求，增加了“工单比对、料架管理、上料比对”三个模块，提高了工单比对、料架管理和上料比对的工作效率和正确性。

除上所述外，还有更多的是软件系统的Bug等等，都按日常整理成档，逐一解决处理，一步步完善。

基于动态质量控制的生产管理信息系统在湖州生力全面使用后，企业方面一致认为该系统架构合理，配置灵活，运行稳定，适合PCBA生产制造的实际情况。系统运行以来，在生产数据采集、质量数据采集、生产数据分析、质量数据分析、生产线监控、设备状态监控、生产管理等多方面得到了有效的运用，目前该系统功能满足使用要求，为企业的日常生产管理发挥了一定的作用。系统软件界面简洁, 操作方便。通过系统使用，客观上提升了生产效率和产品质量。通过MES系统的实施和应用,公司的整体信息化水平跨上了一个新的台阶,增强了公司的综合实力。

导入MES系统后，在公司内部办公电脑与生产线自动化设备的控制电脑之间建立了有机的信息集成与共享，减少了信息传递和转换时间，实现了制造全过程的信息实时采集、统计分析和预警控制，从而快速发现各工序质量异常和质量隐患，及时采取对策，使制造过程的质量受到动态控制。

项目实施后生产制程信息收集和处理的速度加快，异常信息能够提前发现和消除，使生产异常停线时间大大减少。在该项目实施前生产制程信息多是手工采集录入，工作量大，误差率高，完成速度慢。通过这一项目的实施，生产制程信息可以由电脑自动定时采集分析，并提供异常报警信号。与实施前相比,极大地提高了工作效率，提高了核算数据的准确性，提高了核算报表的统计质量， 降低了员工的劳动强度。

存在问题及对策

MES系统运行以来，取得了良好的效果，目前系统运行稳定。目前主要存在的问题和对策如下：

运行中的问题，主要是直接作业人员的心不够，造成系统运行的困难，如忘记开启数据采集功能、随便泄露权限密码、碰断信号线等，有待后续加强运行管理规定的实施监督，督促员工养成良好的作业习惯。

系统有待补充新的模块，增加新的功能，发挥更大的作用。如增加物料扫描追溯功能、贴片程式正确性检查功能、生产线平衡功能、CAD/CAM数据转换功能等，这些都是SMT生产过程中非常有用的功能，有待后续继续开发。

实施心得

一把手重视,常抓不松懈：企业实施信息化是一把手工程，一把手对公司实施信息化的重视程度直接此前的自修复聚合物在高湿度环境下表现不佳关系到信息化的实施和推广应用。湖州生力实施信息化始终受到各级领导的高度重视，明确了实施的目标和具体内容，确定了投资额度，投资方案提交股东大会讨论通过，为实施信息化提供了有效的组织和财力支持。

效率明显提高。在建立MES系统以后，信息的高度共享能够最大化地减少信息的传递时间，提高信息的实时性。从而为决策者节省了大量的获取信息的时间，有更多的时间去处理异常。

促进了信息实效性的提高。信息实终究构成1个用于参与匹配的查询词表效性的提高可以改善企业对生产异常信息的灵敏反应能力。

信息化成功的关键

需求来自企业本身。企业上信息化不是做“面子工程”，应该是来自企业自身的竞争压力，为了最大限度缩短产品生产周期，降低生产成本，快速响应客户需求，提高管理的效率和企业竞争能力。这是制造业信息化原动力，只有这个原动力才是真实的、永恒的。

软件选型应理性。不要有攀比心理，应按企业的需求选择软件，“只买对的，不买贵的”。

投资应合理。不要重硬件轻软件轻服务。

不要技术主导要管理主导。搞信息化不能由点歌系统技术人员负责，不能由信息中心或计算中心牵头。而应是督促企业方面一把手负责，主管副总日常领导。

经济效益

综合起来看，企业信息化带来的效益是深远的,越来越多的企业开始意识到这一点。湖州生力电子有限公司实行企业信息化工程以后，其直接经济效益也是十分可观的,每年为公司创造直接经济效益可达130多万元。 同时企业的信息化管理也具有深远的社会效益，主要体现如下几方面：

信息化系统的实施，规范了企业的基础管理和企业的运作方式，使企业能建立起科学的管理体系和快速反应的机制争，推动了生产一线管理流程的规范化、制度化。

提供丰富的查询功能，企业领导可以在每一台计算机上查询生产车间的生产状况和质量状况，为领导决策提供了可靠的信息来源。

提高了产品质量，增强了市场的竞争能力。生产和质量数据的自动采集、自动分析、自动报警，使很多质量异常信息被及时发现、及时消除，极大地提高了制程质量的稳定性，制程DPMO持续下降。

减少了停机时间，提高了生产效率。实时采集到的生产数据信息，让生管第一时间了解到产量异动情况，及时调整生产计划安排，避免了临时的异常换线；让ME第一时间了解到生产设备性能变化趋势和异常情况，将设备保养维护到最佳状态。以上，使生产线异常停机时间大大减少，生产效率有了明显提高，生产成本进一步降低，使企业竞争力增强。

提高了企业的信誉，通过MES系统实施，提升了SMT生产制造过程的控制水平，从而实现以最快的速度向用户提供质优价低的产品。使客户从容应对瞬息万变的市场竞争。

具有极其广泛的推广价值，本项目在湖州地区电子行业推广使用，可以使制造过程完全受控，符合ISO9000质量管理体系注重过程质量的理念，可以快速提高生产效率，提升产品质量，降低生产成本，显著增强中小型企业的竞争力和市场应变能力，经济效益非常明显。还可以在机械、烟草等行业的自动化程度比较高的企业中，起借鉴推广的作用。(end)