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製造執行系統或 MES 是一套全方位的動態軟體系統,其可監控、追蹤、記錄和控制從原料到成品的製造商品流程,並在企業資源規劃系統(ERP)和程序控制系統之間提供功能層,使決策者獲得所需的資料,進而提升工廠的效率及優化生產。
無論製造作業的規模大小為何,MES 都可協助提供製造程序資訊,以提升整體產能和獲利能力。受監管的行業如製藥、食品飲料、醫療器材、航空與太空、國防、生物科技等會特別受惠,因為受監管的企業必須遵守嚴格的規定,以確保可追溯的合規性。他們必須設立適當的程序,來建造符合規範的產品,並將這些程序都記錄下來,必要時可以輕鬆回收生產的產品。
在現今競爭激烈且瞬息萬變的製造環境中,MES 是提升最佳績效的關鍵。透明度市場調查報告指出,全球 MES 市場「到 2025 年底將創造 18.06 億美元的收入」。這種成長的動力在於,工業自動化在程序和離散製造上的使用率不斷提升,法規符合性的需求越來越大,再加上製造執行系統的部署成本也不高的關係。
MES 的 5 大效益
製造執行系統會追蹤大量資料,產生可提高生產效率並節省成本的即時洞察。MES 的其他效益包括:
- 改善品質管制:品質管制資訊會即時傳輸,因此備有 MES 的公司可在發現問題後立即停止生產,這可幫助減少廢棄物、廢料、商品過剩和重工。
- 增加運作時間:MES 會透過平衡人事、材料和設備等資源,建立實際的生產排程,並藉由整合排程和維護,將產品流程和資產利用率最大化,進而增加運作時間並改善整體設備效能(OEE)。
- 減少庫存:製造執行系統會更新生產、廢料和異常材料的庫存記錄,好讓您的採購、出貨和排程部門瞭解即時的現有材料資訊,幫助減少預先生產庫存和在製品(WIP)庫存,節省製造、運輸、儲存和庫存監控方面的花費。
- 無紙化現場:除去文書工作意味著降低人為錯誤的可能性,也代表現場作業區記錄的資料會立即提供給所有整合系統的決策者,以便即時制定決策。
- 改善產品追蹤和歷史記錄:MES 會追蹤整個生產週期,並使用對應的製造資料將最終零件或批次分組。該資料可讓製造商依照政府或產業法規來改善法規符合性。
MES 核心功能
1997年,製造企業解決方案協會(Manufacturing Enterprise Solutions Association International)或稱 MESA,定義了 11 個核心製造執行系統功能。雖然 MESA-11 模型隨著時間的推移而發展,但原有的 11 個核心功能幾乎奠定了所有工廠運行的基礎,也是現今製造執行系統不可或缺的要素。分別為:
- 資源分配和狀態:使用即時資料追蹤和分析資源狀態(包含機器、材料和人力)以進行分配調整。
- 營運/明細排程:根據優先順序和資源產能,透過排程、時間及活動排序來優化效能。
- 分派生產單位:即時管理生產資料流程,以便在生產調度中輕鬆進行快速、計算好的調整。
- 文件控制:管理和分配文件(包含工作指令、繪圖、標準作業程序、批次記錄等),以便存取跟編輯。
- 資料收集與取得:追蹤並收集流程、材料和作業的即時資料,用於制定更完善的決策並提高效率。
- 人力管理:投入較少管理時間和資源,追蹤員工排程、資格和權限,來優化人力管理。
- 品質管理:追蹤品質偏差和異常狀況,改善品質控制管理和文件。
- 程序管理:管理整個生產程序(從訂單發放至成品),並深入瞭解影響品質的瓶頸和重點,同時建立完整的生產可追溯性。
- 維護管理:使用 MES 的資料以發現潛在的設備問題,並調整設備、工具和機器維護排程,以減少停機時間並提高效率。
- 產品追蹤和歷史記錄:追蹤您的產品及其歷史記錄進度,制定周全的決策。若製造商必須遵循政府或產業法規,完整的產品歷史資料會相當實用。
- 績效分析:比較結果和目標,找出整體流程的優點和劣勢,並使用該資料使系統更有效率。
MES 標準的演進
儘管 MESA-11 模式專注於 MES 的核心功能,但國際自動化學會(ISA)認為需要一致的術語和一致的資訊模型來定義和整合企業與控制系統之間的活動,所以他們在 90 年代後期開發了 ISA-95 標準。透過將術語標準化,ISA-95 使供應商與製造商等利害關係人之間能更容易進行有效的溝通,而一致的模式也可降低製造據點與商業系統整合時的錯誤風險。
ISA-95 定義了控制與企業功能之間的介面,以建立技術和企業流程的層級。該層級的簡化模型將製造執行系統分到第三層,介於商業規劃與物流和程序控制系統之間:
- 第 4 級 – ERP:商業規劃與物流
- 第 3 級 – MES:製造作業管理
- 第 2 級 – 程序控制系統:批次控制
- 第 1 級 – 程序控制系統:持續控制
- 第 0 級 – 程序控制系統:間斷式控制
MES 和 ERP 整合
MES 趨勢和新技術
先進技術推動製造執行系統不斷演進,使其成為服務導向、模組化、連通化。
雲端連線是智慧工廠的支柱,可讓先進的製造系統、裝置、產品和設備自動互動。供應鏈上的 IIoT(工業物聯網)裝置和感測器會不斷收集和產生資料,而即時共享資料可協助智慧工廠持續改善營運,讓工作流程更加自動化、自訂產品和服務,並隨著時間增加智慧且更有效率。
MES 軟體也可協助製造商在製造執行系統的演進中,掌握關鍵趨勢:客製化生產。您的智慧工廠不需要大量生產,而是可以大量個人化產品,同時能快速且實惠地滿足低成本、高度量身訂製產品的需求。
個人化讓製造流程更加複雜,但先進技術可協助製造系統即時反應並扭轉局勢。人工智慧(AI)可改善生產效率、處理預測性維護並減少浪費。若能掌握機器學習功能,生產線將越來越聰明且有效率。透過虛擬實境(VR),製造商可以模擬流程並找出可能改善的地方。此外還能整合擴增實境(AR)解決方案,減少生產停機、優化現場作業。
這些先進的技術和能力讓企業在數位世界中的競爭力更高,使用成本較低、品質較高的客製化產品,就能快速準確地回應需求。
優化您的製造執行
透過 MES 軟體改善能見度、資產和設備利用率等。