在工業(yè)4.0的推動下，制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)在越來越多的傳統(tǒng)制造企業(yè)中得到利用，作業(yè)管理工藝規(guī)程自動化正隨著數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造水平的提升，將設(shè)計(jì)和工藝數(shù)據(jù)流應(yīng)用于現(xiàn)場生產(chǎn)，在離散型車間實(shí)現(xiàn)無紙化工藝得到越來越多的關(guān)注。

　　MES無紙化技術(shù)基于已有的MES系統(tǒng)，增加無紙化功能來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)文檔的自動高效傳遞和管理，采用大屏顯示對生產(chǎn)信息的可視化進(jìn)行有效展示和監(jiān)控，配置可觸摸顯示終端配以解決可視化問題。這樣大大提高了工作效率，降低了成本，進(jìn)一步提升了生產(chǎn)現(xiàn)場管理水平。

　　無紙化生產(chǎn)是一種新的生產(chǎn)模式

　　連續(xù)型生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)無紙化生產(chǎn)主要是依賴自動化的流水線;離散型生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)無紙化生產(chǎn)主要是依賴工人，需要工人能夠在無紙化環(huán)境中順利工作，其難度要大得多。在這種模式下，勢必需要改變工人在車間生產(chǎn)中的角色，工人是車間中唯一增值活動(即生產(chǎn))的主體，這點(diǎn)與醫(yī)院的外科大夫是相似的，增值最大化的結(jié)果是將大部分的生產(chǎn)管理者都逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)輔助人員，這點(diǎn)與醫(yī)院的護(hù)士是相似的。

　　無紙化生產(chǎn)正在改變MES系統(tǒng)軟件的概念

　　一般認(rèn)為MES系統(tǒng)軟件是位于上層計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層工業(yè)控制之間的、面向車間層的管理信息系統(tǒng)，為操作人員、管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設(shè)備、物料、客戶需求等方面)的當(dāng)前狀態(tài)的信息。MES系統(tǒng)軟件的信息集成對于企業(yè)的信息集成是具有決定性的?！凹垺笔切畔⒔换サ淖顐鹘y(tǒng)媒介，也是各孤島信息系統(tǒng)之間交換信息的主要途徑，因此可以認(rèn)為，無紙化MES系統(tǒng)軟件不僅意味著生產(chǎn)模式的根本變革，還體現(xiàn)了整個企業(yè)信息系統(tǒng)集成的最高水平。

　　無紙化MES系統(tǒng)軟件的功能框架

　　無紙化MES系統(tǒng)軟件劃分為9部分：車間計(jì)劃管理、生產(chǎn)準(zhǔn)備管理、工人現(xiàn)場作業(yè)管理、設(shè)備運(yùn)行管理、質(zhì)量作業(yè)管理、可視化看板管理、工時管理、生產(chǎn)履歷管理和例外管理。

　　無紙化MES系統(tǒng)軟件各部分具體功能：

　　(1)車間計(jì)劃管理：接收ERP下達(dá)的車間訂單，將其分解為工序作業(yè)計(jì)劃，將作業(yè)任務(wù)派工到現(xiàn)場。這是傳統(tǒng)MES系統(tǒng)軟件 應(yīng)當(dāng)具備的功能。

　　(2)生產(chǎn)準(zhǔn)備管理：對工裝工具、車間二級庫存和在制品進(jìn)行管理，根據(jù)工序作業(yè)計(jì)劃和派工的要求，將這些生產(chǎn)資源配送到現(xiàn)場。

　　(3)工人現(xiàn)場作業(yè)管理：圍繞著工人門戶開展現(xiàn)場作業(yè)，工人在工人門戶上接收工作指導(dǎo)書，報(bào)工序開完工，填寫加工和檢測記錄。從國外無紙化生產(chǎn)的應(yīng)用來看，工人門戶和電子工作指導(dǎo)書是離散車間實(shí)現(xiàn)無紙化MES系統(tǒng)軟件的最關(guān)鍵因素。

　　(4)設(shè)備運(yùn)行管理：管理設(shè)備維修和保養(yǎng)過程，完整記錄設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，掌握設(shè)備可用性以支持排產(chǎn)。

　　(5)質(zhì)量作業(yè)管理：管理現(xiàn)場檢驗(yàn)過程，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集，以及不合格品處理過程。

　　(6)可視化看板管理：用于生產(chǎn)現(xiàn)場的各類大屏幕看板，以及為管理提供可視化查詢功能。

　　(7)工時管理：管理定額工時和工人的實(shí)際加工工時，以及工時報(bào)表的自動生成。其中，工時數(shù)據(jù)的采集有現(xiàn)場作業(yè)模塊完成，工時數(shù)據(jù)的確認(rèn)由質(zhì)量作業(yè)模塊完成。

　　(8)生產(chǎn)履歷管理：在上述模塊的支持下，形成加工過程“人機(jī)料法環(huán)”的完整履歷。

　　(9)例外管理：處理各類例外事件，及其對生產(chǎn)計(jì)劃造成的影響，提高系統(tǒng)對生產(chǎn)例外事件的適應(yīng)能力和處理能力。

　　無紙化MES系統(tǒng)軟件的實(shí)施不單純是一個軟件系統(tǒng)的實(shí)施，還需要包括工藝和硬件水平的提升作為基礎(chǔ)，有時候一種新的產(chǎn)品型號就代表著一種全新的設(shè)計(jì)和制造模式。因此，建設(shè)無紙化MES系統(tǒng)軟件需要考慮不同產(chǎn)品型號和不同應(yīng)用階段的問題。

　　車間一般存在多型號的產(chǎn)品混線生產(chǎn)，使用同一套MES系統(tǒng)軟件適應(yīng)不同成熟度的數(shù)據(jù)成為必然的選擇，尤其是現(xiàn)場使用的工作門戶需要接收不同產(chǎn)品的工作指導(dǎo)書。因此，在無紙化MES系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)中，需要特別強(qiáng)調(diào)工人門戶和工作指導(dǎo)書的標(biāo)準(zhǔn)化，提高工人門戶的功能柔性和可配置性。

　　無紙化MES系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)不僅需要管理模式的改變，還需要許多軟硬件技術(shù)作為支持：

　　(1)物料信息

　　MES系統(tǒng)支持從第三方系統(tǒng)或自建物料信息，人員可以通過桌面系統(tǒng)、現(xiàn)場觸摸操作屏、手持移動設(shè)備調(diào)閱物料信息，系統(tǒng)自動根據(jù)操作人員的工作角色，屏蔽多余信息，只呈現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場需要的內(nèi)容。

　　(2)制造BOM

　　MES系統(tǒng)支持從PLM系統(tǒng)中導(dǎo)入生產(chǎn)制造BOM，以樹形結(jié)構(gòu)靈活展示BOM結(jié)構(gòu)，當(dāng)調(diào)整制造BOM的同時，可以通過接口將實(shí)際變動傳遞給PLM系統(tǒng)。系統(tǒng)支持在生產(chǎn)現(xiàn)場通過PAD調(diào)閱CAD設(shè)計(jì)圖紙和PDF工藝圖。

　　(3)工藝/工序

　　MES系統(tǒng)支持多版本工藝/工序管理，企業(yè)可以為同類產(chǎn)品建立基礎(chǔ)工藝/工序資料，然后利用版本復(fù)制功能快速建立多種相似產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝/工序，并可以通過調(diào)整基礎(chǔ)工藝/工序資料，迅速變化同類產(chǎn)品的工藝/工序。

　　(4)生產(chǎn)現(xiàn)場終端技術(shù)

　　生產(chǎn)現(xiàn)場終端用于顯示工作指令和工作指導(dǎo)書，操作者可以在終端上察看工作任務(wù)、報(bào)開工和完工;如果條件具備，還可以在終端上察看圖紙、工藝規(guī)程和數(shù)字化模型。

　　國外的相關(guān)應(yīng)用已經(jīng)表明便攜式的無線終端或離線終端的使用正在成為MES系統(tǒng)軟件應(yīng)用的重要方向。尤其是符合航空軍工生產(chǎn)保密安全要求的、具有無線加密傳輸功能的終端技術(shù)將成為航空MES系統(tǒng)軟件的關(guān)鍵技術(shù)。

　　無紙化車間的現(xiàn)場終端配置數(shù)量應(yīng)該能夠滿足無紙化生產(chǎn)的需要，原則上應(yīng)當(dāng)做到一臺設(shè)備或者一個操作者配置一個終端。

　　(5)物流標(biāo)識技術(shù)

　　MES系統(tǒng)軟件強(qiáng)調(diào)對物流的控制，準(zhǔn)確和快速的物流管理往往都需要采用標(biāo)識技術(shù)，包括：條碼、RFID等。物流標(biāo)識技術(shù)的應(yīng)用在無紙化的情況下又顯得更為迫切。

　　目前，微型化的激光標(biāo)刻二維碼、抗金屬干擾和腐蝕的可粘貼式RFID都是能夠適應(yīng)于離散制造需要的標(biāo)識技術(shù)，相關(guān)的國軍標(biāo)也正在預(yù)研中。

　　(6)人機(jī)交互技術(shù)

　　MES系統(tǒng)軟件管理制造的執(zhí)行過程，制造的執(zhí)行過程是充滿變化和例外的，該問題在失去紙作為記錄載體的情況下尤其突出。這也是人機(jī)交互技術(shù)對于無紙化MES系統(tǒng)軟件非常重要的原因。

　　人機(jī)交互技術(shù)一般需要物流標(biāo)識技術(shù)和自動化數(shù)據(jù)采集技術(shù)(尤其是測試數(shù)據(jù)自動采集)作為支撐，能夠?qū)崿F(xiàn)對選取錯誤批次序列號的零組件進(jìn)行提示，對BOM和工藝補(bǔ)充文件的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證和報(bào)警，對測量結(jié)果進(jìn)行自動打包和分析。國外的電子裝配MES系統(tǒng)軟件 中已經(jīng)有了人機(jī)交互的工程應(yīng)用。

　　無紙化MES系統(tǒng)給企業(yè)帶來了什么?

　　在傳統(tǒng)的制造中，需要人工統(tǒng)計(jì)調(diào)取數(shù)據(jù)，手工計(jì)算并將結(jié)果錄入報(bào)表系統(tǒng)，效率不高，操作復(fù)雜，耗費(fèi)人力卻非常容易出錯，而是用了無紙化MES系統(tǒng)，整個制造流程中的所有生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)全部有MES系統(tǒng)進(jìn)行管理調(diào)度，對產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，所有的生產(chǎn)情況一目了然，節(jié)省了大量的人工成本和時間成本。同時對于企業(yè)管理者來說，不需要直接到生產(chǎn)現(xiàn)場了解生產(chǎn)情況，直接通過電腦或著生產(chǎn)看板就能掌控生產(chǎn)進(jìn)度，更加便利。