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)字化設計和制造水平的提升，將設計和工藝數(shù)據流應用于現(xiàn)場生產，在離散型車間實現(xiàn)無紙化工藝得到越來越多的關注。

　　MES無紙化技術基于已有的MES系統(tǒng)，增加無紙化功能來實現(xiàn)生產文檔的自動高效傳遞和管理，采用大屏顯示對生產信息的可視化進行有效展示和監(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，進一步提升了生產現(xiàn)場管理水平。

　　無紙化生產是一種新的生產模式

　　連續(xù)型生產實現(xiàn)無紙化生產主要是依賴自動化的流水線;離散型生產實現(xiàn)無紙化生產主要是依賴工人，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中的角色，工人是車間中唯一增值活動(即生產)的主體，這點與醫(yī)院的外科大夫是相似的，增值最大化的結果是將大部分的生產管理者都逐步轉變?yōu)樯a輔助人員，這點與醫(yī)院的護士是相似的。

　　無紙化生產正在改變MES系統(tǒng)軟件的概念

　　一般認為MES系統(tǒng)軟件是位于上層計劃管理系統(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、管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設備、物料、客戶需求等方面)的當前狀態(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，因此可以認為，無紙化MES系統(tǒng)軟件不僅意味著生產模式的根本變革，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：車間計劃管理、生產準備管理、工人現(xiàn)場作業(yè)管理、設備運行管理、質量作業(yè)管理、可視化看板管理、工時管理、生產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)車間計劃管理：接收ERP下達的車間訂單，將其分解為工序作業(yè)計劃，將作業(yè)任務派工到現(xiàn)場。這是傳統(tǒng)MES系統(tǒng)軟件 應當具備的功能。

　　(2)生產準備管理：對工裝工具、車間二級庫存和在制品進行管理，根據工序作業(yè)計劃和派工的要求，將這些生產資源配送到現(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書，報工序開完工，填寫加工和檢測記錄。從國外無紙化生產的應用來看，工人門戶和電子工作指導書是離散車間實現(xiàn)無紙化MES系統(tǒng)軟件的最關鍵因素。

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

　　(5)質量作業(yè)管理：管理現(xiàn)場檢驗過程，檢驗數(shù)據的采集，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際加工工時，以及工時報表的自動生成。其中，工時數(shù)據的采集有現(xiàn)場作業(yè)模塊完成，工時數(shù)據的確認由質量作業(yè)模塊完成。

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

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

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

　　車間一般存在多型號的產品混線生產，使用同一套MES系統(tǒng)軟件適應不同成熟度的數(shù)據成為必然的選擇，尤其是現(xiàn)場使用的工作門戶需要接收不同產品的工作指導書。因此，在無紙化MES系統(tǒng)軟件的設計中，需要特別強調工人門戶和工作指導書的標準化，提高工人門戶的功能柔性和可配置性。

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

　　(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、手持移動設備調閱物料信息，系統(tǒng)自動根據操作人員的工作角色，屏蔽多余信息，只呈現(xiàn)生產現(xiàn)場需要的內容。

　　(2)制造BOM

　　MES系統(tǒng)支持從PLM系統(tǒng)中導入生產制造BOM，以樹形結構靈活展示BOM結構，當調整制造BOM的同時，可以通過接口將實際變動傳遞給PLM系統(tǒng)。系統(tǒng)支持在生產現(xiàn)場通過PAD調閱CAD設計圖紙和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)可以為同類產品建立基礎工藝/工序資料，然后利用版本復制功能快速建立多種相似產品的生產工藝/工序，并可以通過調整基礎工藝/工序資料，迅速變化同類產品的工藝/工序。

　　(4)生產現(xiàn)場終端技術

　　生產現(xiàn)場終端用于顯示工作指令和工作指導書，操作者可以在終端上察看工作任務、報開工和完工;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。

　　國外的相關應用已經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)軟件應用的重要方向。尤其是符合航空軍工生產保密安全要求的、具有無線加密傳輸功能的終端技術將成為航空MES系統(tǒng)軟件的關鍵技術。

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

　　(5)物流標識技術

　　MES系統(tǒng)軟件強調對物流的控制，準確和快速的物流管理往往都需要采用標識技術，包括：條碼、RFID等。物流標識技術的應用在無紙化的情況下又顯得更為迫切。

　　目前，微型化的激光標刻二維碼、抗金屬干擾和腐蝕的可粘貼式RFID都是能夠適應于離散制造需要的標識技術，相關的國軍標也正在預研中。

　　(6)人機交互技術

　　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。這也是人機交互技術對于無紙化MES系統(tǒng)軟件非常重要的原因。

　　人機交互技術一般需要物流標識技術和自動化數(shù)據采集技術(尤其是測試數(shù)據自動采集)作為支撐，能夠實現(xiàn)對選取錯誤批次序列號的零組件進行提示，對BOM和工藝補充文件的技術狀態(tài)進行驗證和報警，對測量結果進行自動打包和分析。國外的電子裝配MES系統(tǒng)軟件 中已經有了人機交互的工程應用。

　　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)計調取數(shù)據，手工計算并將結果錄入報表系統(tǒng)，效率不高，操作復雜，耗費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設備數(shù)據全部有MES系統(tǒng)進行管理調度，對產設備的生產狀態(tài)進行進行實時監(jiān)控，所有的生產情況一目了然，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，不需要直接到生產現(xiàn)場了解生產情況，直接通過電腦或著生產看板就能掌控生產進度，更加便利。