制造执行系统（MES）系统

制造执行系统（MES）系统

用户需求说明书

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版本	1.2

参考文档

#	Document 文档	Ver. 版本	Released 发布日期	Company 公司
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术语TERMINOLOGY

Terminology 术语	Description 描述
ERP	Enterprise Resource Planning 企业资源计划系统
MES	Manufacturing Execution System 制造执行系统
SIT	SIMATIC IT 西门子MES品牌名
UOM	Unit Of Measure 单位
BOM	Bill of Material 物料清单
PPR	Product Production Rule 产品生产规则
PS	Process Segment 流程片段
PDefM	Product Definition Management 产品定义管理
PLM	Product Lifecycle Management 产品生命周期管理
POM	Production Order Management 生产工单管理
MM	Material Management 物料管理
Work Order 工单	A working process for one order in production line 工单，MES工单与ERP工单一一对应
Work Operation / Entry 工序	A working step in production line 工序、工艺点，在工位上执行的工作内容，多个工序线性组合成工艺路线
工位	工序的执行地点，一条产线有多个工位组成
工艺路线	又称为工艺路径，由工序组成，现实的工艺路线则非常细致，MES仅关心关键工序，MES的工艺路线由MES管控的工序组成，ERP的工艺路线通常是为财务成本统计而设立的，一般很简短
ESOP	Electronic Standard Operation Procedure 电子标准作业程序指导
FPY/FTY	First Pass Yield / First Time Yield 首次通过率，直通率
PDA	数据采集终端
SN	Serial Number 序列号、制造编号、制造编码，一个产品一个SN，一个唯一管控的关键件也对应一个SN
PN	Part Number 物料编码、物料号、料号
关键件	关键物料，需要有唯一条码或批次条码作为追溯码，需要工人在操作中扫描
OEE	综合设备效率，OEE = 时间稼动率 X性能稼动率 X合格率
时间稼动率	时间稼动率反映了设备的时间利用情况
性能稼动率	性能稼动率反映了设备的性能发挥情况
合格率	合格率反映了设备的有效工作情况
不良现象	操作员或检验员在操作中发现了不良，初步判断得到不良现象
不良原因	经过维修检查，确定了不良的原因
维修动作	经过维修，所用的维修动作
不良责任归属	经过维修检查，确定了不良的责任归属部门
工单发料清单	工单生产时所需的物料明细
供应商	外购原材料或成品的提供商
条码编码规则	制造编码（SN)或原材料条码的编码规则
原材料仓	原材料的存储仓库
线边仓	原材料根据工单发料清单配送至线体后存储仓库

1、文档说明

本文档将着重说明在厦门建霖MES项目中用户需求信息，对在该项目范围内的需求进行细化与明确。

本次项目的整体目标为:

• 作业可视化
• 以工位看板的方式，实现车间现场作业的可视化，包括工艺加工过程、图纸与文档、工序、作业安排
• 实现车间管理与计划调度的可视化，包括车间的作业可视化与工号产品的生产进度可视化
• 资源条码化
• 实现物料、工位、区域与设备、人员等生产资源条码化管理
• 数据结构化
• 产品制造过程数据，包括设备、人力资源、检验表、试验报告等有关文档数据结构化、电子化、标准化
• 记录电子化
• 车间现场记录电子化、实时化，记录文档的数据化
• 过程可追溯化
• 实现产品的制造过程追溯，并可提供质量分析报表
• 设备集成网络化
• 对数字化设备、检验试验装置进行集成，收集、实时显示运行状态，实现集中控制与远程预警，实现结构化的数据进行分析能力
• 系统集成体系化
• 构建开放、集成的系统，构建与PLM、ERP相互集成的系统框架
• 决策分析智能化
• 构建智能化、图形化的制造数据分析平台，达到对制造过程计划、生产、质量、物料、人员、设备、工艺等各KPI指标进行系统化分析的能力

2、工厂布局与产品

（待填写）

2.1、产品描述

本次项目涉及到建霖灌口一厂、建霖灌口产品描述有：

No.	产品名称
1	龙头
2	花洒
3	莲蓬头
4	组装组件
5	汽车家电
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表1：产品描述

2.2、产线&工作站描述

本次项目涉及到建霖灌口一厂、建霖灌口五厂产线及工作站有：

No.	产线&工作站	描述	产线类型	备注
1	注塑工作站1	注塑	一厂
2	注塑工作站2	注塑	一厂
3	B/E线抛光	B/E线抛光	抛光	一厂
4	电镀B线	电镀B线	电镀	一厂
5	电镀C线	电镀C线	电镀	一厂
6	电镀E线	电镀E线	电镀	一厂
7	拉丝	拉丝	PVD	一厂
8	移印	移印	浴室产品线	五厂
9	热板焊接	热板焊接	浴室产品线	五厂
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表2：生产线列表

2.3、工艺路径流程

本次项目涉及到建霖灌口一厂、建霖灌口五厂工厂工艺流程有：

2.3.1、注塑工艺流程

该工艺流程特点：完工点记录工单完工数量。

2.3.2、抛光工艺流程

该工艺流程特点：完工点记录工单完工数量。

2.3.3、电镀工艺流程

该工艺流程特点：

• 全检点记录不良现象
• 下挂点记录下挂数量
• 完工点记录工单完工数量

2.3.4、拉丝工艺流程

该工艺流程特点：完工点记录工单完工数量。

2.3.5、套络工艺流程

该工艺流程特点：

• 全检点记录不良现象
• 下挂点记录下挂数量
• 完工点记录工单完工数量

2.3.6、PVD/喷漆工艺流程

该工艺流程特点：

• 全检点记录不良现象
• 下挂点记录下挂数量
• 完工点记录工单完工数量

2.3.7、装配工艺流程

该工艺流程特点：

• 功能检点记录不良现象
• 完工点记录工单完工数量
• 检验(FQC)点进行FQC质检
• 完工(入库) 点进行入库记录

3、项目范围

编号	需求分类	功能需求	功能描述
100	系统管理	用户及组织架构权限的维护
101	用户	用户维护	用户信息维护
102	权限	权限设置	用户权限的分配
103	菜单	菜单维护	用户可定义及维护系统菜单
104	组织结构	组织结构维护	企业的组织架构维护（包括公司、工厂、工作中心）
200	基础数据维护	MES系统与ERP系统的基础数据集成（包括物料、关键件BOM、工位、工单）
201	物料	物料信息下载	维护物料的基本资料信息，主要基础数据信息主要维护在ERP系统，MES的物料信息主要从ERP下载。MES不能创建、删除和修改，但可以修改MES的客制化参数。
202	工单	工单信息下载	将ERP工单信息下载到MES，MES不能创建、删除和修改工单。
203	工厂日历	工厂日历	定义工厂生产时段、班次、作息时间、班制。
204	生产计划	生产计划	将ERP最新版次的生产计划以工单形式同步到MES系统
205	产品BOM	关键件BOM下载	物料的关键件BOM会从ERP系统中下载到MES系统
关键件BOM修改	工艺人员可在MES修改工单发料清单信息。
206	工艺路径	工序维护	维护各产品在各线体生产的工序信息，包括工序上的各类工艺参数
工位关联维护	工序、工位（采集点）关联
工艺流程定义	定义工艺流程（产品途程）
207	生产布局	车间维护	维护生产工厂的车间。
线体维护	维护各线体信息。
采集点（工位）定义	维护工位（采集点）信息
208	关键部品维护	关键部品维护	将ERP关键部品信息同步到MES，MES不能创建、删除和修改，但可以修改MES的客户化参数。
209	不良（异常）代码	不良（异常）代码维护	根据品保和生技对现场和不良问题的定义，制定代码规则
210	产品工时	产品工时维护	标准工序及标准工时形成数据库，并支持将标准工时导入MES系统，可后台维护。
211	条码规则	条码规则定义	定义产成品、原材料的条码规则。
300	生产计划
301	生产计划执行	生产计划执行	① 实现工单从ERP系统抓取，通过工单进行组织生产，调取生产产品BOM,关联物料信息，通过扫描，记录生产产品的各类信息，实时监控工单完成情况。
② 快速反映生产现场的紧急情况。
400	文档管理
401	ESOP	作业指导书及其他现场作业文件维护

1. 场作业文件（作业指导书、品质管理工程表等）录入系统管理，支持作业指导书等文件现场电子化显示；

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1. 建立作业指导书库，工艺人员可不定时更新添加作业指导书，并关联相应机型

501	生产过程数据	生产基础数据采集	①实时产量、生产实时进度采集，累计生产产量与计划对比并实时反馈计划执行情况；
②在制品信息；
③生产未关闭工单、不良信息、直通率等信息；
④人员在岗情况
502	停产数据	停产数据采集	①停产数据涵盖：缺料、技术问题、设备停机、不良品、短暂停等原因；
②停产时间给出停产时间，可人工维护停产准确数据
503	检验信息	检验数据采集	不良信息手动扫描枪扫描录入
504	条形码	条形码管理	可根据工单、日计划及公司编码规则自动生成条码，下发产线、原材料库
505	在制品WIP	在制品WIP	可显示各工序在制品数量
506	产量统计	产量统计管理	针对部件以及产品可以统计对应的日/周产量信息
600	质量管理

| 601 | 直通率管理 | 直通率信息分析 | ① 结合生产量和不良信息计算直通率：
统计时间间隔可以选择每日、每月、每年；
统计范围可以分为班组、产线、产品，可选择具体的不良分类；
根据选择计算出直通率和直通率趋势图。 |

② 对于不良数量，根据选择计算规定格式的不良分布、排列图等。

1. 直通率达成、不良分布和基础数据可导出Excel报表。

② 生成线体不良率图表、不良指标报表
③ 生产不良问题排列图，可按条件查询
④ 对于不良数量，根据选择计算规定格式的不良分布

1. 抽检不良率达成、不良分布和基础数据可导出Excel报表

② 生成现场不良分析报表，可按线体、产品、时间查询
③ 根据选择计算规定格式的不良数量分布、排列图、柏拉图等。
④ 不良分布和基础数据可导出Excel报表。
700	维修管理
701	维修站管理	维修站管理	产线中被判定成不良的情况时，会扫入不良代码，并进入维修待修状态，修理结束后，提供输入修理结果不良原因、维修现象等，修理结果分为修理完成与报废处理两种
702	维修报废	维修报废	维修后如果产生报废，需要形成报废台账
800	物料管理
801	入库管理	入库管理	① 对供方的合格物料入库接收、入库确认；
② 对车间退料入库（退料入库、合格退料入库等）的接收、确认；
③ 关键物料的条码管理，便于追溯；
802	出库管理	出库管理	① 按生产计划产生物料需求，以指导仓库或供应商的出库等业务；
② 非生产计划、临时增补料的需求，根据实际的业务形态类型，以指导仓库的出库等业务；
803	PDA管理	PDA管理	入库、出库信息查阅、 出库确认、物料配送、物料交接等可通过PDA操作，提高其数据采集的实时性
804	物料加载	物料加载	扫描物料Lot ID（批次号），验证物料正确性，当物料出现与bom不一致状况时，及时报警，提醒物料用错
900	模具管理
901	模具档案	模具档案	建立模具台账，厂内设备统一编号，建立模具基础信息档案库，对模具进行编号，分门别类管理模具档案
902	模具出入库	模具出入库	模具台账，厂内模具统一编号，模具的入库、领用、使用系统化管理
903	模具保养维护	模具保养维护	对模具设定保养计划，维护活动实时跟踪，对维护任务的记录，分析和评估
1000	设备管理
1001	设备档案	设备档案	建立设备台账，厂内设备统一编号，建立设备基础信息档案库，对设备进行编号，分门别类管理设备档案
1002	设备维护	设备维护	根据维护计划进行设备日常维护，记录设备的维护记录
1003	设备OEE	设备OEE	从SCADA系统中采集设备的良率、运行时间、产量等信息，系统计算出设备OEE
1004	备品备件管理	备品备件管理	备品备件编码并别类，维护备品备件库存库位信息，进行备品备件出入库账务记录
1005	设备巡检	设备巡检	自定义设备巡检项目，登记设备巡检记录，录入巡检结果，如有异常记录异常描述
1006	设备维修	设备维修	当设备经过维修后，记录设备的维修台帐信息，包括更换什么部件、维修方法、设备故障原因等
1100	系统集成
1101	ERP集成	ERP集成	与ERP系统集成，接收生产计划（生产工单）、物料、物料BOM、工作中心等基础数据信息，反馈生产完工确认信息
1200	报表与看板
1201	报表	报表	提供计划、制造、质量、工艺、物料、设备相关报表，报表数量不超过20张
1202	看板	看板	提供各产线的计划产量、实际产量、计划达成率与差异、直通率看板

表3：功能列表

4、详细需求描述

4.1、用户角色

• MES用户角色划分如下：

用户角色	描述
系统管理员	维护MES系统的基础数据、用户及权限信息，缺陷代码等。
计划员	负责ERP工单导入，工单创建或修改
工艺设计员	负责工艺路径的定义，工序定义，关键物料的定义
生产主管	在制品查看，生产相关操作权限
生产班长	员工资料，产线生产信息查看
质量主管	质量缺陷查看，质量相关操作权限
生产操作员	负责常规生产岗位扫描，组装、维修岗位
质量操作员	负责SQC、IQC、PQC、FQC、OQC岗位
标签打印员	负责原厂没有原材料标签的标签打印
生产配料员	负责生产配料，将物料从仓库下架，配料至物料车或某物料容器
生产物料配送员	负责将配料完毕的物料车送至产线

表4：MES用户角色列表

4.2、ERP数据同步

4.2.1、物料主数据与工单数据的同步

目前ERP中维护了物料主数据、仓库数据、其他单据数据，包括：

1. 主数据：物料、库别、机台、客户主数据、供应商主数据、成本中心数据
2. 工单发料关键BOM、工单发料清单(按定额)
3. 仓库数据，如原材料仓、线边仓、备件仓、成品仓等

4.3、生产计划管理

• 业务流程（ASIS）
  

图1：生产计划下达流程（现状）

4.3.1、计划下达

业务流程(AS IS )

1. 销售业务部门根据客户订单，录入到ERP系统；
2. 客户工单一般提前3-4周提供；工单类型可分为【正常】、【返工】、【拆解】、【试产】、【试模】这5大类型；各类型的工单通过编码来识别，流程一样；销售部门需在ERP系统中指定发货日期；
3. ERP系统根据发货日期和设定的前置期，自动计算生产完工日期；
4. 计划部门根据实际的生产情况，在ERP系统调整生产完工日期；
5. ERP系统根据生产完工日期、生产节拍、自动生成生产开工日期；
6. ERP工单根据BOM架构，自动拆分到工作中心，前工作中心工单的完工日期就是后工作中心工单的开工日期，此工单的开工、完工日期比较粗略，只是用来计算物料采购需求和生产报工，不是作为实际生产和配送的依据。
7. 计划员根据实际生产情况，每日14：00前，通过EXCEL编制下一日的生产计划并下达计划到车间及仓库，作为生产和物料配送的依据，但前后工作中心由不同的人员编制，导致半成品的库存无法掌控，影响生产执行。

流程单据（AS IS）

图2：ERP粗计划

图3：EXCEL日计划

业务流程(To Be)

图4：生产计划下达流程（将来）

业务说明(To Be)

目前的计划下达流程操作中，工单计划只是作为采购和完工的依据，并没有真正的能指导生产和配送，而人工编制的EXCEL计划，前后计划由不同的人员编制，导致前后计划脱节，更不能在系统中分析计划的执行情况和生产进度，信息流断层。

通过优化流程，引入APS高级计划排程系统，可以很好的解决生产计划和实际生产的一致性，取消了EXCEL手工操作，节约了人员工时，提高了效率，实现了前后关联的工单透明化，再通过和MES、ERP等系统的对接，实现了完整的信息流，可以实时的监控计划的实际完工情况，为将来的数字化工厂建设提供数据支持。以下为优化后的流程说明：

1. 销售业务部门根据客户订单，录入到ERP系统；
2. 客户工单一般提前3-4周提供；工单类型可分为【正常】、【返工】、【拆解】、【试产】、【试模】这5大类型；各类型的工单通过编码来识别，流程一样；销售部门需在ERP系统中指定发货日期；
3. ERP系统根据发货日期和设定的前置期，自动计算生产完工日期；
4. 计划部门根据实际的生产情况，在ERP系统调整生产完工日期；
5. ERP系统根据生产完工日期、生产节拍、自动生成生产开工日期；
6. ERP工单根据BOM架构，自动拆分到工作中心，前工作中心工单的完工日期就是后工作中心工单的开工日期。
7. ERP中的工单同步到APS系统，由APS系统来分析现状的生产情况和未来的计划安排，详情查看APS业务流程。
8. 通过MES系统和APS系统的对接，APS计划自动下达到MES系统。

4.3.2、计划执行

业务流程(AS IS )

图5：生产计划执行流程（现状）

1. 计划部门根据EXCEL编制的日计划，打印配送单，同时扣减ERP库存；
2. 仓库人员收到打印出来的配送单后，进行物料配送；
3. 生产部门根据计划部门下发的EXCEL日计划和实际配送的物料，进行生产，进入生产流程；
4. 每日现场账务人员根据生产日报表，在ERP中录入生产完工信息，主要包括成品/半成品料号、数量、机台、工单号、模具等；ERP根据录入的信息，自动生成产量、工时、模具寿命、不良率等统计数据；
5. FQC根据生产完工数量，进行抽检，若合格，进行入库；若不合格，返工，继续进入生产流程；
6. 仓库保管员根据FQC检验合格的成品/半成品，在ERP进行入库操作，同时ERP自动扣减物料的在制量。

流程单据（AS IS）

图6：电镀厂日计划

图7：电镀厂负荷表

图8：注塑日计划

图9：注塑负荷表

业务流程（To Be）

图10：生产计划执行流程（将来）

业务说明(To Be)

目前的计划执行流程操作中，先进行扣帐再发料，库存数据不时同步，生产报工是先通过纸质的生产日报表，再录入ERP系统，增加了重复的工作，无法准确的监控生产的实时数据，生产数据不透明，无法快速准确的了解到实际的生产情况。

通过优化流程，用PDA进行配送并同步过账，提高了仓库数据的实时准确，由车间根据生产任务触发配送任务，减少了原材料的在制库存数，在生产现场安装生产终端和看板，可根据完工数据，扫码实时报工，减少了账务录入人员的工作，而且还提高了数据的的及时性，为管理人员提供了精确的数据参考，实现了SOP的电子化，可在看板上随时查看生产数据，实现了生产数据的透明化。以下为优化后的流程说明：

1. 生产车间人员，根据APS同步到MES的计划，可以在现场看到每日的生产任务，再根据配送的时间，触发配送任务。
2. 当车间人员触发配送任务后，仓库人员可以在看板和PDA上收到信息，进入物料配送流程；
3. 配送完成后，通过SAP接口，SAP自动扣减仓库库存；
4. 生产部门根据工单和配送物料，开始生产，进入生产流程；
5. 生产完工后，由车间人员扫描产品条码，根据实际的完成情况，在生产终端上进行完工操作，同时数据同步到SAP和看板，可实时查看生产情况；
6. FQC根据生产完工数量，在MES系统中进行抽检，进入检验流程，若合格，进行入库；若不合格，返工，继续进入生产流程；
7. 仓库保管员根据FQC检验合格的成品/半成品，在PDA上进行入库操作；
8. PDA入库数据同步到ERP系统，ERP系统自动扣减物料的在制量，增加成品/半成品数量。

4.3.3、计划结案

业务流程(AS IS )

1. 当完工数量大于等于工单数量时，ERP系统会默认可以结案，此时需要计划员手工点击结案；
2. 若完工数量小于工单数量时，计划员需要人为的判断，是否可以结案。
3. 当工单结案后，生产还可以在ERP进行报工，但仓库不能发料、入库操作。

业务说明(To Be)

计划结案还是按现有流程，在ERP系统中操作，但需要ERP把结案的工单状态传到APS和MES系统，APS和MES系统根据工单的状态，过滤掉结案工单，不进行运算排产和配送。

1. 当完工数量大于等于工单数量时，ERP系统会默认可以结案，此时需要计划员手工点击结案；
2. 若完工数量小于工单数量时，计划员需要人为的判断，是否可以结案。
3. 当工单结案后，生产还可以在ERP进行报工，但仓库不能发料、入库操作。
4. ERP把工单状态传到APS和MES，APS不进行排产及释放该工单占用的资源，MES不进行配送。

计划变更

业务流程(AS IS )

1. 大部分工单变更都在计划下发前；
2. 在计划下发后的变更，若物料变更，现场多发的物料进行退料操作，修改发料清单，保管员继续发正确的物料。
3. 若生产日期变更，现场退多余料，修改EXCEL生产计划。

流程单据（AS IS）

图11：ERP粗计划

图12：EXCEL日计划

业务流程（To Be）

图13：车间退料流程（将来）

业务说明(To Be)

目前计划变更退料由仓管员退料确认，再由账务人员做帐，优化后流程为由仓管员直接退料并数据同步到SAP，减少了账务人员的工作量。

1. 当计划变更在工单下发前，在APS中调整工单，工单同步到MES，生产和配送按同步的更新的工单执行；
2. 在工单下发到生产后进行的计划变更产生的物料变更，由车间人员在ERP上申请物料退料操作；再由检验人员确认所退的物料是否是合格的物料；
3. 当所退物料为不合格的物料时，信息流退回到车间，走报废流程；当所退物料为合格物料时，同步到仓库人员的PDA上，仓库人员进行退料；
4. 计划员修改发料清单，保管员继续发正常配送流程进行物料配送。
5. 车间按更新过的工单生产。

4.4、生产工艺管理

各个产线的生产工艺路径各不相同，同一产品系列的工艺路径也有区分；在MES中只管理关键的工序，所以各个产品系列分别预定义出几条代表性的工艺路径。

生产工艺路径需在工单创建前预先定义出来，工单信息中包含了唯一产品物料编码信息，产品物料编码仅关联一条标准工艺路径。

工序必须要扫描一个唯一的序列号关联操作的对象，如果没有则无法在MES中管控，MES中只管控关键的工序，并不是所有的工序。

4.4.1、工艺路径变更处理

生产工艺路径需在工单创建前预先定义出来，工单信息中包含了唯一产品物料编码信息，产品物料编码仅关联一条标准工艺路径，但再实际的生产过程中，存在个别工单的工艺路径和标准工艺路径有差别，MES支持对某个工单做临时的工艺路径变更处理。

4.4.2、工序类型

过站完工点 ：只记录过站过完工信息

完全检查点： 完全QC点，可登记缺陷

抽样检查点 ：可选工序，可登记缺陷

测试点 ：记录测试数据，可与设备集成

维修点 ：针对不良做维修，系统默认维修完返回到原工序,可人工指定返回前工序

报工点： 记录工单报工点，可记录工单报工数量、消耗、工时信息

4.4.3、工艺路径维护

生产工艺路径需在MES预先定义出来，工艺路径可新增、修改，工单信息包含唯一的产品物料编码信息，产品物料编码仅关联一条标准工艺路径。返修产品的工艺路径由工艺在MES系统手动指定。

4.4.44、标准工时和标准节拍维护

• 标准工时：根据产品定义标准工时，支持Excel导入以及更新标准节拍：根据线体、产品定义标准节拍，以完工下线点做为节拍采集点

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