MES系統(tǒng)發(fā)展趨勢

    MES系統(tǒng)從誕生發(fā)展到現(xiàn)在，其理念更加成熟，功能更加豐富。但是隨著科技的進(jìn)步，企業(yè)對(duì)管理方式的需求也不斷變化，MES系統(tǒng)在未來的發(fā)展又會(huì)呈現(xiàn)何種趨勢呢？

    先進(jìn)的MES系統(tǒng)通過自動(dòng)操作工作流和集成車間技術(shù)來簡化過程集成和數(shù)據(jù)收集，利用一個(gè)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的車間生產(chǎn)藍(lán)圖來增強(qiáng)ERP系統(tǒng)，這個(gè)藍(lán)圖可以提供智能訂單和運(yùn)輸計(jì)劃。通過基于因特網(wǎng)技術(shù)和虛擬工廠模型的創(chuàng)建，下一代MES系統(tǒng)能提供一個(gè)未來的框架結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對(duì)快速變化并降低成本。

    制造業(yè)正在全球化，你現(xiàn)有的MES系統(tǒng)全球化了嗎？

    制造執(zhí)行管理系統(tǒng)(MES)依然是半導(dǎo)體制造業(yè)的重要組成部分。過去的15到20年，半導(dǎo)體企業(yè)已在MES應(yīng)用軟件上進(jìn)行了巨大的投資。其收益也是顯而易見的：減少了周期時(shí)間、縮短了引導(dǎo)時(shí)間、降低了勞動(dòng)成本、擁有更準(zhǔn)確及時(shí)的數(shù)據(jù)、使WIP存貨最小化、提高設(shè)備利用率和產(chǎn)品首次通過率。

    然而，同樣在這15到20年間，商業(yè)需求已發(fā)生了翻天覆地的變化－事實(shí)上，變化仍在繼續(xù)。供應(yīng)鏈的鏈接越來越緊密，因特網(wǎng)共享信息的能力也正越來越強(qiáng)。新的競爭壓力使得實(shí)時(shí)信息成為提高利潤所必需的。外購已成為事實(shí)，并使制造企業(yè)越來越全球化。由此可見，制造商正在運(yùn)行一個(gè)虛擬的企業(yè)，它跨度多個(gè)工廠、多語言、多地區(qū)和多個(gè)供應(yīng)商。如果一個(gè)企業(yè)它的設(shè)計(jì)研發(fā)中心在加利福利亞，元件生產(chǎn)在亞利桑那，組裝工廠在上海并且遍布世界各地的分銷中心，這一點(diǎn)也不奇怪，這樣的多點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)已越來越普遍。

    這樣的多點(diǎn)模型使生產(chǎn)管理變得復(fù)雜。過去，工程師可以到車間、工廠和有問題的生產(chǎn)線那解決問題。現(xiàn)在，生產(chǎn)線太遠(yuǎn)了，可能在另一個(gè)洲。手工方法已不可行。但快速解決問題的要求卻沒有變。

    當(dāng)制造生產(chǎn)和公司管理系統(tǒng)發(fā)生巨大變化時(shí)，絕大多數(shù)現(xiàn)有MES系統(tǒng)卻跟不上了。這些系統(tǒng)不僅不能適應(yīng)半導(dǎo)體制造業(yè)的變化本質(zhì)，而且他們會(huì)妨礙運(yùn)營的發(fā)展。

    現(xiàn)有MES結(jié)構(gòu)和新型MES結(jié)構(gòu)

    支持復(fù)雜過程和追蹤

    你不能使用過去的工具來支持未來的制造生產(chǎn)。比如：一個(gè)簡單的元件正在三個(gè)不同的焊線機(jī)上處理，同時(shí)每個(gè)焊線機(jī)由不同的操作者運(yùn)行。舊的MES系統(tǒng)將不能回答下列問題：

    ·哪個(gè)操作者與元件有關(guān)？

    ·哪個(gè)操作者需要培訓(xùn)？

    ·哪個(gè)焊線機(jī)將會(huì)被MES系統(tǒng)記錄？

    ·哪個(gè)金屬線軸在組裝元件時(shí)被使用？

    ·如果金屬絲有缺陷，哪個(gè)部分需要重做？

    ·當(dāng)金屬絲拖拉檢測進(jìn)行時(shí)，哪臺(tái)設(shè)備是作為信息源頭被記錄的？

    ·工程師怎樣知道哪個(gè)工具需要維護(hù)?

    ·工程師怎樣使用設(shè)備來檢測那些沒有記錄的問題？

    新型MES結(jié)構(gòu)提供元件轉(zhuǎn)移的靈活追蹤，此轉(zhuǎn)移獨(dú)立于設(shè)備行為。結(jié)果是輸入事務(wù)變得簡單了，但全面的記錄和分析卻變得更多了。有關(guān)自動(dòng)生產(chǎn)、周期時(shí)間和參量數(shù)據(jù)收集的過程信息被剛好獲得了，這些信息來自操作者、設(shè)備、生產(chǎn)線、元件和產(chǎn)品。

    容易集成

    現(xiàn)有系統(tǒng)簡單的假設(shè)制造生產(chǎn)是在一個(gè)“四面墻”包圍的工廠內(nèi)。他們建立在已有技術(shù)上，而不是一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)的，需要客戶與其他系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的集成的系統(tǒng)上。他們傳送給那些重要的操作指示器沒有目標(biāo)的有限信息，比如多制造地點(diǎn)實(shí)時(shí)排隊(duì)能力之類。而依靠現(xiàn)有的APIs集成模塊來和其他的商業(yè)應(yīng)用軟件進(jìn)行集成，代價(jià)是很高的。

    聯(lián)合多地點(diǎn)工廠及其操作

    早期引用的AMR報(bào)告指出：“MES系統(tǒng)的最終價(jià)值是幾乎實(shí)時(shí)的透明性和高水平的制造性能。管理者需要的途徑是幾乎是實(shí)時(shí)的分析方法，并立即采取必要行動(dòng)。那些不能為廣泛分布的工廠及時(shí)提供此功能的MES系統(tǒng)，只適用于單個(gè)工廠?！边@不僅僅是為現(xiàn)有應(yīng)用軟件增加特殊模塊的問題。你需要的是一個(gè)MES架構(gòu)，它從基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開始就為了適應(yīng)快速變化環(huán)境。

    下一代MES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特殊要求

    ITRS（國際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖）勾畫了制造商今天所面對(duì)的競爭：增加的復(fù)雜性、工廠和過程最優(yōu)化需求以及擴(kuò)展能力、靈活性和規(guī)?；枰?。

    不斷增加的復(fù)雜性來自于商務(wù)領(lǐng)域的許多方面。首先就是業(yè)務(wù)需求和客戶需要的動(dòng)態(tài)本性。其次是正在市場化的產(chǎn)品和過程變得越來越復(fù)雜。支持技術(shù)（比如更大的晶片和載體）也正變得越來越難，而業(yè)務(wù)運(yùn)作卻越來越需要依靠信息和控制系統(tǒng)。

    工廠和生產(chǎn)過程最優(yōu)化需求體現(xiàn)在方方面面：客戶要求更高的及時(shí)傳送能力、要求降低晶元和產(chǎn)品成本、要求提高產(chǎn)品全球競爭力、要求剛啟動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量。今天的制造業(yè)正在不斷擴(kuò)張以確保獲得可重復(fù)使用的信息和控制系統(tǒng)，獲得能支持快速過程和技術(shù)變化的靈活性以及實(shí)現(xiàn)規(guī)模化以適應(yīng)新工廠、生產(chǎn)和商業(yè)合作伙伴。

    今天的分布式生產(chǎn)需求是為了功能一致化，使分散的工廠就像是一個(gè)工廠。此“虛擬工廠”要求有一套應(yīng)用軟件，使得現(xiàn)場生產(chǎn)信息（時(shí)間安排、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工廠數(shù)據(jù)和狀態(tài)）能實(shí)現(xiàn)同步，并使供應(yīng)鏈自始至終都能獲得這些信息。

實(shí)際全球應(yīng)用

    AMD

    工業(yè)巨頭AMD在先進(jìn)MES系統(tǒng)方面進(jìn)行了巨大的投資。這家每年有50億美元收益的工業(yè)巨無霸開發(fā)和制造出了革命性的微處理器，它們被廣泛應(yīng)用于高級(jí)計(jì)算機(jī)和蜂窩電話等各個(gè)領(lǐng)域。AMD以顧客為中心，提供創(chuàng)新服務(wù)來幫助他們更有效的滿足市場需要，并積極響應(yīng)顧客的各種要求。

    在超過15 年的時(shí)間里，此公司一直依靠自己的現(xiàn)有MES系統(tǒng)來維持在亞洲、歐洲和北美快速發(fā)展的生產(chǎn)。直到2000年，AMD才認(rèn)識(shí)到了它的動(dòng)態(tài)商業(yè)需求已超過了這個(gè)為公司服務(wù)了15年的MES系統(tǒng)的承受能力。

    AMD需要尋找一種系統(tǒng)：

    ·信息和過程可重復(fù)使用

    ·有在線快速帶來新工廠、生產(chǎn)和商業(yè)合作者的能力

    ·有管理亞洲多語言、多文化工廠的靈活性

    ·支持未來需求，比如滿足先進(jìn)自動(dòng)化和SPC

    而且，AMD要求此系統(tǒng)已經(jīng)得到在復(fù)雜環(huán)境中證明可靠，并易于學(xué)習(xí)和使用。同時(shí)，AMD需要此系統(tǒng)能適應(yīng)并增強(qiáng)現(xiàn)有的IT軟件系統(tǒng)，包括它的SAP ERP系統(tǒng)、Adexa 計(jì)劃和時(shí)間安排系統(tǒng)。Camstar的InSite(TM) MES方案為AMD提供了AMD認(rèn)為最重要的應(yīng)用性能，包括虛擬工廠結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)和一套創(chuàng)造性結(jié)構(gòu)模塊。而且，Camstar作為半導(dǎo)體制造商的軟件供應(yīng)商和一個(gè)有著悠久的歷史和良好的口碑服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

    AMD希望迅速在InSite 的投資上獲得回報(bào)則是更有效的生產(chǎn)和更好的商業(yè)決策。高透明度和改進(jìn)的通信能力將提高AMD在復(fù)雜的多工廠環(huán)境中解決問題的速度。AMD還希望通過減少產(chǎn)品周期、提高內(nèi)部質(zhì)量和復(fù)制標(biāo)準(zhǔn)過程來降低成本。最后，AMD相信新系統(tǒng)能在生產(chǎn)實(shí)踐中主動(dòng)進(jìn)行改進(jìn)，不斷發(fā)展，從而發(fā)揮越來越大的作用。

    創(chuàng)建下一代MES的框架協(xié)議

    不斷發(fā)展的MES系統(tǒng)提供一個(gè)特別設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)來代替靜態(tài)功能模塊，這種設(shè)計(jì)專門用于半導(dǎo)體制造業(yè)的動(dòng)態(tài)特性。此結(jié)構(gòu)框架建立在虛擬工廠的概念上，在這里供應(yīng)鏈的操作和生產(chǎn)就像在一個(gè)工廠里。而且，它建立在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和基于網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)上。因特網(wǎng)為相互聯(lián)系的世界提供一個(gè)“撥號(hào)音”。任何新的軟件設(shè)計(jì)必須建立在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基礎(chǔ)上，并提供相似網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問。

    下一代MES系統(tǒng)綜合了6個(gè)基本技術(shù)：

    ·虛擬工廠模型

    ·網(wǎng)絡(luò)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)

    ·基于對(duì)象的開發(fā)

    ·XML語言

    ·瘦客戶端應(yīng)用

    ·工作流管理

    虛擬工廠模型是一個(gè)架構(gòu)，一套專門設(shè)計(jì)用于供應(yīng)鏈間實(shí)時(shí)透明、生產(chǎn)信息交換和同步結(jié)構(gòu)應(yīng)用軟件，包括時(shí)間安排、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、車間數(shù)據(jù)和狀態(tài)等。它還支持多語言和多時(shí)區(qū)。

    網(wǎng)絡(luò)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi)外部主機(jī)應(yīng)用程序提供直接和因特網(wǎng)相互響應(yīng)的方法。它簡化了不同平臺(tái)、操作系統(tǒng)和語言間應(yīng)用軟件的互用性。

    基于對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)簡化了維護(hù)工作，并減少客戶的編碼需要，這是通過將信息和商業(yè)功能描述成自包含“對(duì)象”（比如，返工路徑）來實(shí)現(xiàn)的，此“對(duì)象”可以在不影響系統(tǒng)其他操作的前提下被修改。用于過程對(duì)象的方法是對(duì)象本身，例如，增加新的返工路徑。對(duì)象容易被重新用于強(qiáng)化軟件設(shè)計(jì)。

    XML使用通用標(biāo)準(zhǔn)來開放企業(yè)信息，并以普通的、用戶化的和因特網(wǎng)的形式來交換應(yīng)用軟件間的數(shù)據(jù)。它允許系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器不用網(wǎng)絡(luò)編碼就能共享信息，包括運(yùn)行在不同操作系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫上的系統(tǒng)。AMR清楚的闡述了此需求：“擁有清晰、可完成策略和標(biāo)準(zhǔn)并基于XML語言的MES結(jié)構(gòu)，為用戶提供嚴(yán)格同步公司和工廠過程的方法?！?/span>

    瘦客戶端使得系統(tǒng)維護(hù)可以離開車間和它所在的IT部門。通過網(wǎng)絡(luò)傳送應(yīng)用軟件，而不是在本地運(yùn)行，軟件可以被快速展開，以便減少維護(hù)成本、增加IT效率和降低每一點(diǎn)對(duì)昂貴的IT運(yùn)行的需求。同時(shí)因?yàn)閼?yīng)用軟件被高度集中，變化和改進(jìn)可以被迅速一致的實(shí)施。

    使用“托放式”功能的工作流管理使其易于被定義、修改和控制。它的靈活性使得客戶免于編碼的煩惱。

    這些都是制造商今天必須使用的框架結(jié)構(gòu)，以便控制全球生產(chǎn)過程、集成商務(wù)應(yīng)用軟件和獲得多工廠間的透明度。

實(shí)際世界應(yīng)用

    PHILIPS半導(dǎo)體

    為控制成本并不斷擴(kuò)大產(chǎn)能和改進(jìn)設(shè)備，Philips半導(dǎo)體制造公司依靠Camstar的InSite MES系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)有效追蹤和管理多個(gè)制造工廠間不同產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)。作為世界上主要的半導(dǎo)體供應(yīng)商，Philips半導(dǎo)體制造公司通過技術(shù)革新和制造實(shí)踐已獲得了驕人的成績。公司在東南亞許多工廠組裝、測試和包裝他們的產(chǎn)品。

    因?yàn)楣久磕晷枰a(chǎn)幾千種產(chǎn)品，并運(yùn)送上百億的元件，所以它的制造過程是非常復(fù)雜的。過去，公司依靠自己研制的車間控制應(yīng)用軟件來管理，一些工廠甚至沒有系統(tǒng)主要依靠簡單的文件記錄系統(tǒng)來管理生產(chǎn)。不同的ERP、倉庫和控制系統(tǒng)使得應(yīng)對(duì)變化和訪問實(shí)時(shí)制造信息變得很困難。而且，公司還得維護(hù)每個(gè)工廠里不同的專業(yè)IT系統(tǒng)。

    公司需要將車間應(yīng)用軟件標(biāo)準(zhǔn)化為一個(gè)系統(tǒng)，以便跟上變化，并簡化公司運(yùn)營解決方案的接口。Philips要求完全透明化以便在不干擾生產(chǎn)的前提下實(shí)施調(diào)整生產(chǎn)過程、監(jiān)視和分析產(chǎn)品信息和維護(hù)每一產(chǎn)品的完全可追溯性。公司所關(guān)注的是通過減少設(shè)備測試中的手工操作，來保護(hù)生產(chǎn)流程和鑒定。簡而言之，Philips尋找一種方案，它能支持所有工廠和設(shè)備的大容量、高質(zhì)量生產(chǎn)，同時(shí)整個(gè)費(fèi)用不超過他們的預(yù)算。

    在評(píng)估了InSite MES系統(tǒng)后，Philips認(rèn)為Camstar方案能在降低整體費(fèi)用的同時(shí)滿足他們的需要。

    2001年，第一個(gè)InSite執(zhí)行系統(tǒng)建在了亞洲并擴(kuò)展至三個(gè)工廠。此系統(tǒng)的模型和結(jié)構(gòu)靈活性使得InSite通過簡單的設(shè)計(jì)，就能滿足許多復(fù)雜的操作需求。這意味著每個(gè)工廠都能在強(qiáng)化單一MES系統(tǒng)的同時(shí)維持其自治權(quán)。接下來在每個(gè)工廠的實(shí)施變得水到渠成。

    效果是明顯的。InSite的標(biāo)準(zhǔn)化使得Philips減少了支持和實(shí)施成本。同時(shí)，Philips可以設(shè)計(jì)出一個(gè)靈活的方案來傳送實(shí)時(shí)信息，減少設(shè)備測試時(shí)的手工操作，并將過程差錯(cuò)降到最低。

    每個(gè)地點(diǎn)的本地化功能為每個(gè)制造的產(chǎn)品提供全部系列譜，還能提供條形碼閱讀器以簡化操作者進(jìn)入，同時(shí)它還能自動(dòng)從設(shè)備收集過程數(shù)據(jù)、透明分配訂單。低端客戶要求減輕了維護(hù)和支持負(fù)擔(dān)，同時(shí)對(duì)基本對(duì)象模型和GUI組件的集中支持減少了對(duì)廠內(nèi)資源的需求。它能通過網(wǎng)絡(luò)直接得到性能報(bào)告。

    在日復(fù)一日的生產(chǎn)中，InSite對(duì)工廠間的后端制造過程進(jìn)行流水線設(shè)計(jì)，并和公司現(xiàn)有ERP、倉庫和質(zhì)量管理系統(tǒng)集成，以便提供一個(gè)信息的閉環(huán)。一個(gè)工廠已經(jīng)在測試設(shè)備報(bào)告上說，其手工編碼和訂單過程的任務(wù)量已經(jīng)從80％降到了4％。Philips公司希望其他工廠也能這樣。

結(jié) 論

    下一代MES系統(tǒng)采用現(xiàn)代技術(shù)，為操作上的改進(jìn)和開發(fā)提供了新的機(jī)遇。使用簡單、透明度更高才會(huì)有更好的商業(yè)機(jī)遇。結(jié)果證明在改進(jìn)的生產(chǎn)商和供應(yīng)商關(guān)系里，是系統(tǒng)本身給了供應(yīng)商實(shí)時(shí)透明度以改變生產(chǎn)計(jì)劃、客戶訂單和新要求，并自動(dòng)和供應(yīng)商計(jì)劃進(jìn)行了集成。有了透明度，供應(yīng)商成為了合作伙伴。

    先進(jìn)的MES系統(tǒng)通過自動(dòng)操作工作流和集成車間技術(shù)來簡化過程集成和數(shù)據(jù)收集。他們支持對(duì)中央控制系統(tǒng)進(jìn)行直觀的、不間斷的改進(jìn)，此中央系統(tǒng)對(duì)方案、設(shè)備和實(shí)踐提供改進(jìn)。而且，它不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)和延遲。

    先進(jìn)的MES系統(tǒng)利用一個(gè)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的車間生產(chǎn)藍(lán)圖來增強(qiáng)ERP系統(tǒng)，這個(gè)藍(lán)圖可以提供智能訂單和運(yùn)輸計(jì)劃。他們利用一個(gè)框架結(jié)構(gòu)創(chuàng)建和基于對(duì)象的方法來降低執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)，此方法增加了系統(tǒng)功能性以取代大規(guī)模應(yīng)用軟件替換。他們公開使用的標(biāo)準(zhǔn)和新功能可以很容易的集成到現(xiàn)有環(huán)境中。

    當(dāng)每個(gè)人都能看到供應(yīng)鏈的行為，結(jié)果將增加使用機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度，使其能應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體制造商今天所面臨的變化。通過基于因特網(wǎng)技術(shù)和虛擬工廠模型的創(chuàng)建，下一代MES系統(tǒng)能提供一個(gè)未來的框架結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對(duì)快速變化并降低成本。

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