MES系統發展趨勢

    MES系統從誕生發展到現在，其理念更加成熟，功能更加豐富。但是隨著科技的進步，企業對管理方式的需求也不斷變化，MES系統在未來的發展又會呈現何種趨勢呢？

    先進的MES系統通過自動操作工作流和集成車間技術來簡化過程集成和數據收集，利用一個準確實時的車間生產藍圖來增強ERP系統，這個藍圖可以提供智能訂單和運輸計劃。通過基于因特網技術和虛擬工廠模型的創建，下一代MES系統能提供一個未來的框架結構，以應對快速變化并降低成本。

    制造業正在全球化，你現有的MES系統全球化了嗎？

    制造執行管理系統(MES)依然是半導體制造業的重要組成部分。過去的15到20年，半導體企業已在MES應用軟件上進行了巨大的投資。其收益也是顯而易見的：減少了周期時間、縮短了引導時間、降低了勞動成本、擁有更準確及時的數據、使WIP存貨最小化、提高設備利用率和產品首次通過率。

    然而，同樣在這15到20年間，商業需求已發生了翻天覆地的變化－事實上，變化仍在繼續。供應鏈的鏈接越來越緊密，因特網共享信息的能力也正越來越強。新的競爭壓力使得實時信息成為提高利潤所必需的。外購已成為事實，并使制造企業越來越全球化。由此可見，制造商正在運行一個虛擬的企業，它跨度多個工廠、多語言、多地區和多個供應商。如果一個企業它的設計研發中心在加利福利亞，元件生產在亞利桑那，組裝工廠在上海并且遍布世界各地的分銷中心，這一點也不奇怪，這樣的多點生產企業已越來越普遍。

    這樣的多點模型使生產管理變得復雜。過去，工程師可以到車間、工廠和有問題的生產線那解決問題。現在，生產線太遠了，可能在另一個洲。手工方法已不可行。但快速解決問題的要求卻沒有變。

    當制造生產和公司管理系統發生巨大變化時，絕大多數現有MES系統卻跟不上了。這些系統不僅不能適應半導體制造業的變化本質，而且他們會妨礙運營的發展。

    現有MES結構和新型MES結構

    支持復雜過程和追蹤

    你不能使用過去的工具來支持未來的制造生產。比如：一個簡單的元件正在三個不同的焊線機上處理，同時每個焊線機由不同的操作者運行。舊的MES系統將不能回答下列問題：

    ·哪個操作者與元件有關？

    ·哪個操作者需要培訓？

    ·哪個焊線機將會被MES系統記錄？

    ·哪個金屬線軸在組裝元件時被使用？

    ·如果金屬絲有缺陷，哪個部分需要重做？

    ·當金屬絲拖拉檢測進行時，哪臺設備是作為信息源頭被記錄的？

    ·工程師怎樣知道哪個工具需要維護?

    ·工程師怎樣使用設備來檢測那些沒有記錄的問題？

    新型MES結構提供元件轉移的靈活追蹤，此轉移獨立于設備行為。結果是輸入事務變得簡單了，但全面的記錄和分析卻變得更多了。有關自動生產、周期時間和參量數據收集的過程信息被剛好獲得了，這些信息來自操作者、設備、生產線、元件和產品。

    容易集成

    現有系統簡單的假設制造生產是在一個“四面墻”包圍的工廠內。他們建立在已有技術上，而不是一個開放標準的，需要客戶與其他系統進行點對點的集成的系統上。他們傳送給那些重要的操作指示器沒有目標的有限信息，比如多制造地點實時排隊能力之類。而依靠現有的APIs集成模塊來和其他的商業應用軟件進行集成，代價是很高的。

    聯合多地點工廠及其操作

    早期引用的AMR報告指出：“MES系統的最終價值是幾乎實時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時的分析方法，并立即采取必要行動。那些不能為廣泛分布的工廠及時提供此功能的MES系統，只適用于單個工廠。”這不僅僅是為現有應用軟件增加特殊模塊的問題。你需要的是一個MES架構，它從基礎設計開始就為了適應快速變化環境。

    下一代MES系統結構的特殊要求

    ITRS（國際半導體技術藍圖）勾畫了制造商今天所面對的競爭：增加的復雜性、工廠和過程最優化需求以及擴展能力、靈活性和規模化需要。

    不斷增加的復雜性來自于商務領域的許多方面。首先就是業務需求和客戶需要的動態本性。其次是正在市場化的產品和過程變得越來越復雜。支持技術（比如更大的晶片和載體）也正變得越來越難，而業務運作卻越來越需要依靠信息和控制系統。

    工廠和生產過程最優化需求體現在方方面面：客戶要求更高的及時傳送能力、要求降低晶元和產品成本、要求提高產品全球競爭力、要求剛啟動就能實現高產量。今天的制造業正在不斷擴張以確保獲得可重復使用的信息和控制系統，獲得能支持快速過程和技術變化的靈活性以及實現規模化以適應新工廠、生產和商業合作伙伴。

    今天的分布式生產需求是為了功能一致化，使分散的工廠就像是一個工廠。此“虛擬工廠”要求有一套應用軟件，使得現場生產信息（時間安排、產品數據、工廠數據和狀態）能實現同步，并使供應鏈自始至終都能獲得這些信息。

實際全球應用

    AMD

    工業巨頭AMD在先進MES系統方面進行了巨大的投資。這家每年有50億美元收益的工業巨無霸開發和制造出了革命性的微處理器，它們被廣泛應用于高級計算機和蜂窩電話等各個領域。AMD以顧客為中心，提供創新服務來幫助他們更有效的滿足市場需要，并積極響應顧客的各種要求。

    在超過15 年的時間里，此公司一直依靠自己的現有MES系統來維持在亞洲、歐洲和北美快速發展的生產。直到2000年，AMD才認識到了它的動態商業需求已超過了這個為公司服務了15年的MES系統的承受能力。

    AMD需要尋找一種系統：

    ·信息和過程可重復使用

    ·有在線快速帶來新工廠、生產和商業合作者的能力

    ·有管理亞洲多語言、多文化工廠的靈活性

    ·支持未來需求，比如滿足先進自動化和SPC

    而且，AMD要求此系統已經得到在復雜環境中證明可靠，并易于學習和使用。同時，AMD需要此系統能適應并增強現有的IT軟件系統，包括它的SAP ERP系統、Adexa 計劃和時間安排系統。Camstar的InSite(TM) MES方案為AMD提供了AMD認為最重要的應用性能，包括虛擬工廠結構、網絡技術基礎和一套創造性結構模塊。而且，Camstar作為半導體制造商的軟件供應商和一個有著悠久的歷史和良好的口碑服務網絡。

    AMD希望迅速在InSite 的投資上獲得回報則是更有效的生產和更好的商業決策。高透明度和改進的通信能力將提高AMD在復雜的多工廠環境中解決問題的速度。AMD還希望通過減少產品周期、提高內部質量和復制標準過程來降低成本。最后，AMD相信新系統能在生產實踐中主動進行改進，不斷發展，從而發揮越來越大的作用。

    創建下一代MES的框架協議

    不斷發展的MES系統提供一個特別設計的框架結構來代替靜態功能模塊，這種設計專門用于半導體制造業的動態特性。此結構框架建立在虛擬工廠的概念上，在這里供應鏈的操作和生產就像在一個工廠里。而且，它建立在現行標準和基于網絡的技術上。因特網為相互聯系的世界提供一個“撥號音”。任何新的軟件設計必須建立在網絡協議基礎上，并提供相似網絡瀏覽器訪問。

    下一代MES系統綜合了6個基本技術：

    ·虛擬工廠模型

    ·網絡服務標準

    ·基于對象的開發

    ·XML語言

    ·瘦客戶端應用

    ·工作流管理

    虛擬工廠模型是一個架構，一套專門設計用于供應鏈間實時透明、生產信息交換和同步結構應用軟件，包括時間安排、產品數據、車間數據和狀態等。它還支持多語言和多時區。

    網絡服務標準為內外部主機應用程序提供直接和因特網相互響應的方法。它簡化了不同平臺、操作系統和語言間應用軟件的互用性。

    基于對象的標準簡化了維護工作，并減少客戶的編碼需要，這是通過將信息和商業功能描述成自包含“對象”（比如，返工路徑）來實現的，此“對象”可以在不影響系統其他操作的前提下被修改。用于過程對象的方法是對象本身，例如，增加新的返工路徑。對象容易被重新用于強化軟件設計。

    XML使用通用標準來開放企業信息，并以普通的、用戶化的和因特網的形式來交換應用軟件間的數據。它允許系統和網絡瀏覽器不用網絡編碼就能共享信息，包括運行在不同操作系統、結構和數據庫上的系統。AMR清楚的闡述了此需求：“擁有清晰、可完成策略和標準并基于XML語言的MES結構，為用戶提供嚴格同步公司和工廠過程的方法。”

    瘦客戶端使得系統維護可以離開車間和它所在的IT部門。通過網絡傳送應用軟件，而不是在本地運行，軟件可以被快速展開，以便減少維護成本、增加IT效率和降低每一點對昂貴的IT運行的需求。同時因為應用軟件被高度集中，變化和改進可以被迅速一致的實施。

    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構，以便控制全球生產過程、集成商務應用軟件和獲得多工廠間的透明度。

實際世界應用

    PHILIPS半導體

    為控制成本并不斷擴大產能和改進設備，Philips半導體制造公司依靠Camstar的InSite MES系統來實現有效追蹤和管理多個制造工廠間不同產品的大規模生產。作為世界上主要的半導體供應商，Philips半導體制造公司通過技術革新和制造實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品。

    因為公司每年需要生產幾千種產品，并運送上百億的元件，所以它的制造過程是非常復雜的。過去，公司依靠自己研制的車間控制應用軟件來管理，一些工廠甚至沒有系統主要依靠簡單的文件記錄系統來管理生產。不同的ERP、倉庫和控制系統使得應對變化和訪問實時制造信息變得很困難。而且，公司還得維護每個工廠里不同的專業IT系統。

    公司需要將車間應用軟件標準化為一個系統，以便跟上變化，并簡化公司運營解決方案的接口。Philips要求完全透明化以便在不干擾生產的前提下實施調整生產過程、監視和分析產品信息和維護每一產品的完全可追溯性。公司所關注的是通過減少設備測試中的手工操作，來保護生產流程和鑒定。簡而言之，Philips尋找一種方案，它能支持所有工廠和設備的大容量、高質量生產，同時整個費用不超過他們的預算。

    在評估了InSite MES系統后，Philips認為Camstar方案能在降低整體費用的同時滿足他們的需要。

    2001年，第一個InSite執行系統建在了亞洲并擴展至三個工廠。此系統的模型和結構靈活性使得InSite通過簡單的設計，就能滿足許多復雜的操作需求。這意味著每個工廠都能在強化單一MES系統的同時維持其自治權。接下來在每個工廠的實施變得水到渠成。

    效果是明顯的。InSite的標準化使得Philips減少了支持和實施成本。同時，Philips可以設計出一個靈活的方案來傳送實時信息，減少設備測試時的手工操作，并將過程差錯降到最低。

    每個地點的本地化功能為每個制造的產品提供全部系列譜，還能提供條形碼閱讀器以簡化操作者進入，同時它還能自動從設備收集過程數據、透明分配訂單。低端客戶要求減輕了維護和支持負擔，同時對基本對象模型和GUI組件的集中支持減少了對廠內資源的需求。它能通過網絡直接得到性能報告。

    在日復一日的生產中，InSite對工廠間的后端制造過程進行流水線設計，并和公司現有ERP、倉庫和質量管理系統集成，以便提供一個信息的閉環。一個工廠已經在測試設備報告上說，其手工編碼和訂單過程的任務量已經從80％降到了4％。Philips公司希望其他工廠也能這樣。

結 論

    下一代MES系統采用現代技術，為操作上的改進和開發提供了新的機遇。使用簡單、透明度更高才會有更好的商業機遇。結果證明在改進的生產商和供應商關系里，是系統本身給了供應商實時透明度以改變生產計劃、客戶訂單和新要求，并自動和供應商計劃進行了集成。有了透明度，供應商成為了合作伙伴。

    先進的MES系統通過自動操作工作流和集成車間技術來簡化過程集成和數據收集。他們支持對中央控制系統進行直觀的、不間斷的改進，此中央系統對方案、設備和實踐提供改進。而且，它不會出現差錯和延遲。

    先進的MES系統利用一個準確實時的車間生產藍圖來增強ERP系統，這個藍圖可以提供智能訂單和運輸計劃。他們利用一個框架結構創建和基于對象的方法來降低執行風險，此方法增加了系統功能性以取代大規模應用軟件替換。他們公開使用的標準和新功能可以很容易的集成到現有環境中。

    當每個人都能看到供應鏈的行為，結果將增加使用機構的響應速度，使其能應對半導體制造商今天所面臨的變化。通過基于因特網技術和虛擬工廠模型的創建，下一代MES系統能提供一個未來的框架結構，以應對快速變化并降低成本。

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