深圳市比亚迪电子部品件有限公司（以下简称“比亚迪部品件”）成立于2005年，公司主要业务范围包括LCD、触摸屏、FPC柔性线路板、SMT表面贴装、摄像头模组等。产品广泛应用于通讯设备、移动电话、消费电子、家用电器、办公设备、数码产品、汽车电子、工业控制、仪器仪表、智能穿戴、安防等诸多领域。
作为电子装配行业的典型代表，面对不断压缩的利润空间和来自华为等重要客户日益严苛的品质要求，比亚迪部品件深刻认识到需要通过信息化的建设，来进一步提高生产效率、提升产品质量，打造企业的核心竞争力。
2017年9月，北京机械工业自动化研究所有限公司（以下简称“北自所”）联合比亚迪部品件，在国家智能制造新模式应用项目资金支持下，面向摄像头模组制造工厂，大力推进MES系统建设，揭开车间生产信息管理的“黑箱”，助力企业提升制造管理能力，为企业智能制造转型升级、打造信息化环境下的核心竞争能力奠定基础。
二、剖析需求 明确目标
(一) 基于产品特性 梳理MES需求
摄像头模组的生产属于典型的大批量制造生产，电子产品更新迭代快，生命周期短，产品工艺相对固定，通常以客户需求为第一驱动，交期变更较为频繁，对产品质量追溯要求较高。基于产品特性，综合企业现状，北自所将比亚迪部品件对MES系统的需求进行梳理，具体如下：
1、生产排程管理需求
比亚迪部品件摄像头工厂以流水线形式组织生产，不同品种产品同时生产。受到客户需求变动影响，需支持动态的生产排程管理，能够依照在制情况滚动编制产线计划，以最大限度满足交期。
2、制程管理透明化需求
车间同时生产不同品种的产品，各个产品的装配工艺、质量要求、检测流程均存在差异。需要通过系统管理，规范现场操作，实时监控车间物料、人员、工艺、装备的运转情况，对产品投料上线、生产加工、完工下线、包装等各个环节进行控制和记录，从而提升作业效率，保证产品品质。
3、产品质量追溯需求
终端主机厂发现质量异常时，需要及时获取各个装配部件的质量信息，确认溯源的范围，以便于及时召回，减少损失。这就要求电子装配企业应用MES系统，对产品建立批次/单件追溯档案，记录好相关生产过程。
4、数据采集需求
产品生产加工实时性高，测试数据累积量大。应通过条码、与设备集成等方式，自动和手工采集各类生产数据，对生产过程中的物料进行追踪，对检测的结果进行记录，为后续的追溯和分析打好基础。
5、数据统计与报表管理需求
根据采集到的生产车间数据，自动生成报表，如进度报表、质量报表、设备运行稳定性报表；采用图表的形式根据获取的生产进度数据、质量数据、设备运行状态数据等进行图表展示，使用户直观地了解生产过程信息。
6、系统集成需求
一方面，需要实现MES与ERP、PLM、WMS等信息化系统的集成，另一方面，需要提升与智能装配装备、智能检测装备等硬件设备的集成，减少人工操作带来的失误，提升作业效率。
(二) MES系统建设目标
1、通过MES系统实施，建立生产管理信息平台使企业现场控制层与管理层之间信息互通；
2、提高各生产部门的协同办公能力，提升工作效率，降低成本；
3、优化现有车间计划的排程方式，提高生产计划与车间实际能力的一致性，提升过程控制能力；
4、提高生产数据收集的准确性和及时性，迅速掌握生产实情，提升生产防错能力和管理人员的应变能力；
5、为产品的质量检验和产品追溯提供高效操作途径和规范的管理支持。
三、实施MES 疏通生产
为实现预期目标，本着“总体规划、分步实施、效益驱动、重点突破”的原则，将项目实施划分为功能建设、系统集成和统计分析三个阶段。
(一) 功能建设
主要实现生产建模、物料管理、现场作业管理、质量管理与追溯、预警报警管理等基础模块建设。
1、生产建模
为了满足MES系统的运行需要，北自所协助企业对制造BOM进行重新梳理，进一步构建车间的数字化生产模型。生产模型涵盖物料属性、生产工位、加工路径、加工方法、加工资源、定额工时、质量标准、相关约束（如最小批量）等。
图1 生产模型创建
2、生产排程与调度管理
针对电子装配行业产品节拍快、交期短、插单频繁的特点，规划了车间-产线联动的动态排程方式，以交期为导向，考虑在制和产能，实现有限能力排产。同时，结合交期的变化，支持计划的滚动编制及对计划临时进行调整。
在生产线计划基础上，编制与之配套的物料配送计划，保证物料的及时供应。
图2 车间-产线计划编制示意图
3、车间物料在制管理
应用托盘，实现物料配送的标准化管理，并通过扫码操作完成分拣确认、交接、投料等操作的记录和准确性控制。建立物料在制和产品在制账，以便实时查看原料的投入、消耗以及产品产出情况，保证物流和信息流的同步。
图3 在制管理功能示意图
4、现场作业监控
主要包含如下几个方面：用户登录、生产流转过程管理、投料管理、文档管理、完工汇报、现场品质控制、生产时效性管理、条码应用、托盘管理及异常报警预警管理。
（1）用户登录：系统应支持刷卡登录和用户名密码登录两种模式，进入系统操作平台；
（2）生产流转过程管理：依照预先设定的格式，产生作业流转卡，通过流转卡条码进行批次跟踪，记录生产过程，管控产品过站；
（3）投料管理：对投料进行校验管理，实时把控物料消耗。对特定保质期的物料，提供叫料功能；
（4）文档管理：在工位机或其他操作页面上，可以链接查看生产所需图文档；
（5）完工汇报：记录完工信息，对跳站进行管控，并提供多维度的生产进度报表；
（6）现场品质控制：记录检测结果，防止不良品混入，并设置一次校验合格率，出现品质异常时，能够及时报警；
（7）生产时效性管理：对锡膏、胶水、敏感元器件等原材料进行管控；对烘烤、固化等工序的加工时间进行管控；对前序和后序间的完工与上料间隔时间进行管控；
（8）条码应用：支持为工具工装、产品、托盘、流程管控卡、包装编码，并依照条码进行追踪和记录。
（9）托盘管理：对物料托盘和产品流转托盘进行管理，记录物料配送、接收和产品流转信息；
（10）异常预警报警管理：系统根据采集到的生产数据，在后台进行数据计算和指标核对。当数据与设定目标数据有差异时，通过电子看板提示操作工和生产管理人员注意生产异常，并及时处理，保障车间的正常生产。
5、品质管理
应用MES系统帮助品质人员控制并完成产品的检验，形成产品单件档案，记录产品生产过程中各工序检验到产品最终检验、包装的全部过程，发现品质问题、分析故障原因、及时反馈问题，并采用必要的手段处理品质问题，从而有效地控制产品品质，提高品质管理水平。包括品质基础数据管理、品质数据采集、控制及预警、品质统计分析、追溯管理等。
6、设备管理
在系统中建立设备台账，并对设备的运行、报警、故障维修等进行记录，形成设备履历。管理设备点检、设备维修保养工作，降低设备风险。实施监控设备运行状态，并通过电子看板让车间管理人员、设备维护人员实时掌握设备的运行情况。
（二）系统集成
设计工艺人员在PLM系统将工艺路线、制造BOM等维护完毕后，传递给ERP系统。ERP系统连同物料数据一起，下传给MES。当有生产任务下达时，MES从ERP系统中获取生产工单，并向ERP系统提出领料需求，进一步开展生产，并对生产过程中的人、机、料、法、环进行全面记录和控制。生产完工后，将完工信息反馈给ERP系统，令工单管理形成闭环。
另一方面，应用中间表、SCADA等技术，项目实现了MES与智能装配与检测设备的互联互通，实现防跳站控制以及测试过程的海量数据采集。减少人员操作，提升自动化集成水平，提高生产效率，提升产品一致性。
（三）统计分析
依托于MES系统运行积累的宝贵数据，项目组连同比亚迪部品件IT团队，将企业生产制造核心资源的数据进一步精细和丰富，通过看板和报表等方式进行了展现。
1、看板管理
车间现场管理的情况复杂、多变，因此为了能够提高车间所有人员的业务协同能力，让所有人员及时了解车间生产现状，例如任务完成进度，领料情况，生产异常等。系统为各个部门所关注的看板需求提供统一定制管理平台。依托于系统采集的数据源，进行定制化开发。
2、报表管理
依托于报表工具，实现电子装配行业生产加工过程中记录的多个数据源关联，集中各相关业务数据于一张报表，便于管理者实施掌握企业信息，及时进行业务管控和管理改善。项目形成了生产达成率、工站良率、WIP等多张管理报表，体现工业互联、大数据的价值。
四、MES系统建设成效
在北自所项目组与比亚迪部品件项目团队的共同努力下，实现了项目预期目标，在成本控制、良率改善等方面均有提升，具体指标如下：
1、企业生产效率提高37.5%。通过MES系统提高计划排产的有效性，降低了生产准备周期，并通过与自动化设备的集成，大大提升生产效率，将原有生产线节拍400PCS/H提升至550PCS/H。
2、产品不良率降低76%。系统的应用确保了生产过程中的工艺参数实时掌控，做到提前预防，及时报警，减少人工干预，大幅减少了各个工艺阶段产生的不良品数量，不良率由30%降低到7.2%。
3、企业运营成本降低26.9%。MES实施之后，每班次减少人员15人，人日成本由占总成本的7.3%降低到了5.2%；耗材成本由占总成本的7.2%降低到了5.6%，能源消耗费成本由占总成本的1.1%降低到了0.6%。
五、总结
在北自所项目组与比亚迪部品件项目团队通力合作下，MES项目顺利完成建设，帮助企业实现了车间生产流程实时数据采集与可视化、车间管理和控制的透明化，为企业提升制造管理能力、优化企业综合实力提供助力，为企业智能制造转型升级、打造信息化环境下的核心竞争能力奠定基础。MES项目的成功实施，让比亚迪部品件通过信息化、智能化建设深刻体会到了切实增长的经济效益，这充分的体现了北自所秉承的“提供增值服务，提升客户效益”的服务理念。此外，MES系统的实施应用保证了比亚迪部品件的生产能力和信息化水平始终处于行业领先地位，赢得了华为等高端客户的认可。
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