中國已經(jīng)成為全球較大的移動通信市場。據(jù)工業(yè)和信息部統(tǒng)計，我國移動電話用戶總數(shù)在今年1月前達到6.49億戶，凈增長848.5萬戶。如此龐大的用戶群體對手機制造企業(yè)也提出了更高的要求。尤其是同時生產(chǎn)幾十個型號的大型手機廠商，如何控制產(chǎn)品質(zhì)量成為關鍵。顯然，僅僅依靠ERP和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)無法應付這種新局面。
MES系統(tǒng)能夠填補這一空白。MES系統(tǒng)可以為用戶提供一個快速反應、有彈性、精細化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)減低成本、按期交貨、提高服務質(zhì)量等。
有鑒于此，筆者所在企業(yè)決定采用一套手機生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES系統(tǒng)以保障生產(chǎn)系統(tǒng)的準確性，提高手機的產(chǎn)品質(zhì)量。
目標需求
本企業(yè)是一家大型的合資工廠，原有的系統(tǒng)和應用比較多，MES系統(tǒng)軟件需要盡可能與系統(tǒng)交互通信。
所以，我們研制MES系統(tǒng)軟件的目標是：與車間內(nèi)的其他系統(tǒng)通信，與已有的異構系統(tǒng)相兼容；實現(xiàn)流程控制，包括產(chǎn)品和包裝管理等；結(jié)合BOM，適應靈活多變的產(chǎn)品類型；使用工單控制，掌握生產(chǎn)數(shù)據(jù)流的走向。
除此之外，系統(tǒng)能控制用戶權限，能夠快速生成各種統(tǒng)計報表。界面要易于操作。具體有幾個方面：
1.ERP負責整個企業(yè)的物流、訂單和財務系統(tǒng)。MES系統(tǒng)軟件需要給ERP預留接口，目標是使客戶訂單可以轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)工單，然后由計劃部門直接分配到生產(chǎn)部門。
2.對手機直接測試的底層軟件F1裝在生產(chǎn)線的客戶端電腦中。測試站檢測的各種參數(shù)上傳到系統(tǒng)中，并與預設的參數(shù)值進行比較，如果不在要求的范圍內(nèi)，程序會報錯，并且立即中止后面的測試。對于整個MES系統(tǒng)軟件來說，F(xiàn)1是重要的手機數(shù)據(jù)來源。
3.Vcheck和Package兩個軟件與F1一樣，是為系統(tǒng)提供手機參數(shù)的客戶端程序。手機不僅要通過測試儀器對其電子電路信號的自動檢測，還要通過外觀的檢查。當然，外觀檢查還無法由機器設備來完成，要由操作工人工完成并且按照固定的格式記錄在Vcheck里。
Package是用在包裝上的重要客戶端程序。操作工需要在Package的頁面里輸入手機的序列號(MSN)、重量、入網(wǎng)號(MII)、IMEI號等信息。這些信息會與序列號綁定，然后儲存在全球數(shù)據(jù)庫中。當客戶買到手機時，也會得到相應的MSN、MII和IMEI等信息。這對于客戶來說是維修和索賠的的依據(jù)；對于企業(yè)來說，也是產(chǎn)品質(zhì)量追蹤和提供相應服務的依據(jù)。
Package的另一個重要功能是打印包裝標簽。當序列號被上傳到MES系統(tǒng)軟件中后，系統(tǒng)按照預先制定的包裝方式給每一個MSN分配包裝箱號，打印箱標。這也是保證發(fā)貨正確的重要依據(jù)。
MES系統(tǒng)軟件控制流程
幾個大體步驟，MES系統(tǒng)軟件主要是對這個過程進行控制：
1.手機生產(chǎn)的核心是電路板，所以在流程上，首先要對供貨商提供的電路板進行各種信號測試;
2.操作工在通過測試的電路板上進行各種配件的組裝，包括鍵盤、邊框、屏幕和攝像頭等;
3.手機運到包裝車間后，還要從服務器下載程序，包裝，入庫;
4.與手機發(fā)貨的實體操作相對應，所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)要發(fā)到全局數(shù)據(jù)庫中保存，以備以后的查詢、維修或者返廠修理時用。如上所述，生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)不可能單獨存在于企業(yè)之內(nèi)，還需要其他系統(tǒng)或者軟件的配合。
流程控制的核心有兩個：一是測試站，二是測試路徑。首先要根據(jù)實際測試儀器的情況，在系統(tǒng)中創(chuàng)建相應的測試站。各類測試站都有一些特性，比如手機不能通過板級測試站，就要到板級維修處理；不能通過功能測試的，要返回生產(chǎn)線修理工修理；一些測試站測試完成后會改變工單的數(shù)量，還有的測試站并不返回測試數(shù)據(jù)，而是由修理工直接修改信息。
在測試站上可以進行一些特定的設置。當測試結(jié)果滿足一定的要求時，手機會根據(jù)情況選擇下一步的路徑。比如一個手機測試失敗有可能并不是手機本身的問題，這種情況操作工可以重新測試一遍。往往第二遍測試就沒問題了，這即是一個失敗到重測的邏輯路徑。
根據(jù)實際生產(chǎn)，需要制定手機經(jīng)過各種測試儀器的順序，不能提前，也不能跳過。測試失敗的手機要按照一定的順序進行維修，否則不能進行下一道工序。對于不同產(chǎn)品型號的手機來說，由于一開始的設計不同，所以測試站的先后順序以及維修流程都是不相同的。不同產(chǎn)品應該在MES系統(tǒng)軟件中有僅僅屬于自己的控制流程(workflow)。物理流程中包含所有的測試站，系統(tǒng)的流程控制中也應該包含所有的測試站信息。如果不按照事先設定的順序走，MES系統(tǒng)軟件會通知測試站停止測試程序。
MES系統(tǒng)軟件控制產(chǎn)品結(jié)構
由于產(chǎn)品要銷售到不同的國家和地區(qū)的不同經(jīng)銷商，所以手機安裝的軟件、箱子上的標簽、IMEI/IEEE號段以及包裝方式都不相同。這些內(nèi)容要分門別類歸屬到product family下的product number下，所產(chǎn)生的樹型的結(jié)構如圖2所示。
手機需要根據(jù)自己所屬的product number，從系統(tǒng)得到相應信息，然后完成下載軟件，寫入對應的IMEI/IEEE號段等操作。不同型號的手機相關參數(shù)不同。比如每種電路板的設計不同，對應的測試標準也是不同的。每種軟件下載的軟件、IMEI號段、包裝的方式也都是不同的。這些內(nèi)容需要流程工程師進行添加、更改等維護。系統(tǒng)再根據(jù)手機的序列號判斷型號，會在相應的工序中把安裝軟件、IMEI號段和包裝方式綁定。
每一種型號都定義一個單獨的product family，每一種物料包括手機軟件(一個手機里有幾個不同功能的軟件)、電路板型號、包裝方式、成品手機版本、標簽、IMEI號都需要在系統(tǒng)中分別定義。歸到相應的product family下面。因為產(chǎn)品型號的應用都要體現(xiàn)在工單里，所以對于維護的工程師來說，確保物料版本的正確是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵之一。
MES系統(tǒng)軟件控制工單
工單是對一個批次手機的追蹤和生產(chǎn)管理。生產(chǎn)線的工人負責工單的創(chuàng)建、控制和管理。工單定義的內(nèi)容包括工單名、產(chǎn)品類型(Product Family)、版本號、數(shù)量、發(fā)貨單號和包裝方式。工單被分配到邏輯生產(chǎn)線上，開始生產(chǎn)后，只要在用戶界面處選擇相應的邏輯生產(chǎn)線，就可以看見所有未關閉的工單。還可以監(jiān)控工單的名字、開始數(shù)量、結(jié)束數(shù)量和正在維修中的數(shù)量等信息。
在實際生產(chǎn)中，當前生產(chǎn)的數(shù)量會記錄在優(yōu)先級別高的工單上。所用的物料如果不符合第一位工單所包含的物料信息，系統(tǒng)會給出錯誤提示。工單檢查與實際數(shù)量檢查相結(jié)合，確保保證手機數(shù)量與各種物料的數(shù)量相互一致。
對于維修操作來說，操作工在客戶端界面查詢該手機以前的維修記錄，并且記入本次修理的方法和問題的原因。這樣便于其他維修者了解歷史維修情況，加快維修手機的速度。
解綁功能是把需要維修的手機從工單中解綁出去，這樣原來工單的完成數(shù)量會減掉一個數(shù)。同時，手機原來所在箱的數(shù)量也會減掉一個數(shù)，直到維修結(jié)束后再重新記入工單數(shù)量。這與上一個功能密切相關。流程是確定測試站的先后順序，規(guī)定手機在各種情況下的流動路徑。而邏輯生產(chǎn)線在于把物理設備與系統(tǒng)連接起來，使物理設備在系統(tǒng)中有確實的位置，真正使數(shù)據(jù)的傳輸有邏輯上的對應關系。
完整的工單數(shù)據(jù)會保存在企業(yè)的存儲器中，可供隨時調(diào)用，以利于日后的查詢、維修，非常方便。
MES系統(tǒng)軟件分析
F1、Vcheck和Package是系統(tǒng)重要的數(shù)據(jù)來源，每一步測試站的標記、測試操作和測試值都要返回系統(tǒng)。
流程工程師通過web界面對生產(chǎn)的邏輯和產(chǎn)品信息進行維護。由于不同型號和功能的手機設計理念不同，所以對應的生產(chǎn)過程也不相同，測試的物理流程也不同。因此，工程師對流程的邏輯設計也就有相應的變化。
對生產(chǎn)進行監(jiān)控也是操作工通過web界面操作來實現(xiàn)的，包括工單數(shù)量、測試結(jié)果和維修記錄等。
系統(tǒng)管理員通過web界面或者第三方工具直接更改系統(tǒng)的邏輯，他是系統(tǒng)的幕后維護者。
當生產(chǎn)完成后，每個工單的手機信息可以按照一定的格式從生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫倒入到文本文件中。這種文件是生產(chǎn)信息的重要依據(jù)之一。產(chǎn)品結(jié)構文件是產(chǎn)品結(jié)構的文本形式，可以通過倒入的BOM產(chǎn)生。通過對產(chǎn)品結(jié)構文件管理，使維護工作更加清楚和簡單。
MES系統(tǒng)軟件體系結(jié)構與環(huán)境配置
系統(tǒng)采用典型的B/S結(jié)構。所有的維護和管理工作都可以在客戶端上通過Web的形式進行，大大地利用企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)。
MES系統(tǒng)軟件組成
應用服務器(Application Server)：包含MES系統(tǒng)軟件的應用程序和應用邏輯。用戶可以使用預制的對象模塊管理流程邏輯。這些預制的對象模塊包括可配置數(shù)據(jù)對象(CDO)和可配置邏輯流程(CLF)。
與數(shù)據(jù)庫通信時，采用ODBC接口把系統(tǒng)邏輯轉(zhuǎn)化成對數(shù)據(jù)庫的操作。對于系統(tǒng)管理員來說，只需要考慮數(shù)據(jù)對象和方法問題，不需要直接面對復雜的數(shù)據(jù)庫編碼。
在與客戶端通信時，應用服務器通過XML端口，使用XML文件格式與客戶端程序通信。系統(tǒng)會一直偵聽并解析發(fā)送過來的XML文件。
MQ server：測試設備(測試站)在進行測試過程中要不斷和系統(tǒng)交互，接受啟動或者終止測試的命令，或者發(fā)送測試開始和完成的信息，把結(jié)果發(fā)送回系統(tǒng)。車間中可能有幾千個手機在測試，所以由測試站發(fā)送的信息需要先發(fā)送到MQ Server。經(jīng)過排序后再發(fā)送到應用服務器進行處理。
客戶端：一種是測試站通過發(fā)送消息到MQ server;另一種Vcheck和Package是發(fā)送XML格式直接到應用服務器。
用戶界面：流程工程師和操作工都使用基于Web的界面進行配、操作和控制。Web客戶端通過Windows 2000 IIS服務器訪問服務器。
系統(tǒng)的管理：對于系統(tǒng)邏輯和數(shù)據(jù)的更改，管理員可以通過Web界面對底層數(shù)據(jù)進行更新。
MES系統(tǒng)軟件環(huán)境配置
軟件環(huán)境：數(shù)據(jù)庫采ODBC driver;App Server和MQ Server操作系統(tǒng)采用Windows Server系列版本；MME的管理工具需要安裝.NET Framework;
系統(tǒng)邏輯上可以分成三個層次：數(shù)據(jù)層主要由Oracle數(shù)據(jù)庫擔當，負責存儲數(shù)據(jù);
業(yè)務層實現(xiàn)大部分的業(yè)務邏輯，主要由各種應用邏輯來實現(xiàn)；應用層是用戶界面，直接受用戶的操作，進行數(shù)據(jù)的收集和顯示。
從功能上劃分，集成MES系統(tǒng)主要包括用戶與安全管理、流程控制管理、包裝與出貨管理、工單管理、產(chǎn)品結(jié)構管理等幾個模塊。除系統(tǒng)邏輯維護模塊外，其它各個模塊都有獨立的數(shù)據(jù)庫，各模塊之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系通過LINK SEREVR和STORE PROC。
