运用MES扩展精益制造
·MES介绍目录：
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精益介绍
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定义精益领先地位
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什么是MES?
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MES:支持变更的系统
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MES+BPM=可持续的流程改进
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在全球制造企业中扩展精益理念
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纸质看板对比电子看板
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检测绩效提升
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MES:推进质量控制机制发展
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精益=环保
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结论
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关于达索系统的制造领域业务
本文将借助第三方研究和真实客户反馈，来展示制造执行系统(MES)能够发挥的作用， 以及MES怎样配合并支持消除运营流程浪费的工作。目前业界已经认识到，并验证出：在精益计划中集成软件正是最佳实践的使能因素，能够涵盖变更管理与持续改进的系统化框架。绝大多数绩效最好的一流制造商都采用MES系统支持其精益计划，并通过实施最佳实践、 检测绩效、改进流程，持续推进面向运营流程消除浪费的工作。
A、精益介绍
精益制造始于丰田汽车公司开发的丰田生产系统(TPS)。丰田工程师们从亨利·福特(装配流 水线发明者)、弗雷德里克·泰勒(现代化管理技术和工业工程学发明人)和W.爱德华兹·戴 明博士(现代质量管理之父)身上找到灵感，去了解如何提高工作效率和质量，并在全球汽车市场中获得领先地位。
该种方法获得了成功。日本工厂的生产力和质量超越了北美工厂，美国人措手不及地应对这一 局面。W.爱德华兹·戴明博士以及他的麻省理工学院的国际汽车项目团队发现了丰田TPS与欧洲汽车行业体系以及美国传统体系之间的关键差异，并提出了“精益制造”这个专有名词，鼓励各方采用TPS方法。这个名词随后扩展成为“精益思维”，强调提高服务机构的生产力。
直到不久以前，精益运动大都以七十年代的制造业和流程改进成果为基础，当时自动化和软 件的发展水平仍处于襁褓阶段。过去20年，自动化和软件技术领域见证了巨大飞跃。用软件支持精益项目的想法此前还是闻所未闻的，在精益圈子里此前根本没有软件的位置。
现在，情况发生了变化。
B、定义精益领先地位
ARC管理研究发现，业界领先者能改善首次通过率、库存周转、履行交付承诺、废品率和返工率，并实现整体设备效率(OEE)，这些都是精益观点下分析整体绩效的标准参数。研究报告进一步分析领先者实现上述成果所采取的不同行为和最佳实践。ARC将精益领先者定义为在人员、流程、技术与参数四大领域建立起最佳实践的机构。表1给出了有关实践总结。
表1
不过最重要的，或许是报告定义了精益领先者所共有的最重要特点，该特点反映在所有最佳实践中，领先者能成功利用技术力量来支持持续改进计划，受访者表示有关计划中最重要的就是精益和六西格玛计划。具体而言，调查的受访者中有77%表示采用MES“加速”了持续改进计划。
本文随后将进一步详细介绍精益领先者如何充分利用MES来支持和改进精益计划。
C、什么是MES?
MES是术语“制造执行系统”的英文缩写，指的是管理工厂生产的计算机系统。该系统通常用于集成车间运营和企业资源规划(ERP)应用。
如今，随着制造商不断扩展全球存在，亟需规模更广泛的解决方案，也就是所谓的制造运 营管理(MOM)解决方案，能够涵盖超越单纯制造本身的、更丰富的功能组合，要包括多处 地点的质量、仓储、维护和人员运营。
就本文而言，我们只使用MES这个术语，以避免混淆。不过我们这里讨论的所有理念也同样适用于MOM解决方案。达索系统同时是MES解决方案的供应商。
D、MES:支持变更的系统
成功推广并维持精益举措的一大关键就是制造商能方便轻松地真正改变流程。静态流程无法通过新式最佳实践来避免浪费，因此不能支持精益计划。一个工厂实施的流程不能推广到多个部门和不同地理位置，即使在最理想情况下也无法将减少浪费的效果推广到整个机构。
换言之，我们要解决的挑战不是应该改变哪些流程，而是明确哪些流程可以被改变，哪些应当保持不变。评估可能的流程改进时，可先在白板上将流程写下来，就实施工作达成共识。也可先采取一定工作，先手动运行有关流程改进，测试新流程运行情况，看看能否实现收益， 至少短期内能否实现收益。这里的挑战在于，精益实施项目经理或外部咨询师离开后，在人们对精益项目的关注减退后，人们还能否继续接纳和落实改变。此外，手动流程也有一定挑战性，因此也不难看出为什么许多精益计划都归于失败了。
在不同位置实施流程变更，复杂性和挑战会成几何级数般递增。流程变更会影响多个工厂， 会超出某家工厂经理通常了解信息的范围，这时流程变化就可能无法延续下来，特别是在当事方不能意识到流程没有长期实施下来的时候。很快真相就会水落石出，手动流程改进无法高效推进，在全球化运营环境中更是如此。该难题的解决方案就是实施自动化的流程改进， 从而减少人们对变更的抵触而造成的摩擦。
如果业务流程变化涉及很大的复杂性，需要编程或其他技能等重大变更，那么流程管理系统变更就会面临阻力障碍。流程可能涉及许多系统、设备厂商用户界面乃至复杂的XML或其他 Web编程技术。另外，乐于接纳变更的制造商认识到业务流程管理(BPM)系统投资能带来 巨大的回报，将会支持频繁的变更或更新需求。该系统要做到简单易用，否则就不能体现出其相对于现有静态系统的优势。此外，该系统还应避免必需在外部咨询专家或IT员工的帮助下才能进行的复杂编程工作，因为这往往达不到即需即用的速度。
E、MES+BPM=可持续的流程改进
成功的精益之路应该涵盖制造企业的所有方面，包括整个价值流，从订单到制造再到现金记账。MES系统涉及精益计划对运营流程影响的方方面面，因此有望成为理想的解决方案。但 是MES系统同时还应轻松地支持流程变更和执行，同时自动化推进精益流程改进。
领先者选用的MES系统涵盖整套运营流程，能够实现精益计划优势事半功倍的潜在效果。将一体化自动化业务流程融入机构之中，能让MES应对制造运营管理和精益计划中最具挑战性的要素之一，那就是强制实施并坚持预先定义的流程。
MES系统采用高效BPM框架，能够理想地支持新精益流程的实施，并监控现有新流程，确保及时执行和合规性。换言之，精益技术提供了优化业务流程的方法，采用BPM的MES系统则提供高效的系统基础设施来实施精益效率，并长期保持这种高效性。
BeyondLean.com咨询师Paul Swift在《精益步进指南》一书中指出：“许多企业都尝试获得或保持精益变革带来的收益，但大多数都不成功。精益制造带来了根本性的变化，大多数企业采用战术化的方式对待精益计划，而不是采用战略化的方式 …许多公司采用的方法是实施一系列快速措施，带来短期收益，但并不具备长期可持续性。此外，许多公司不愿从整体上考虑公司业务，而是只关注某些运营或制造方面，这只会导致失败 。”
采用IT系统配合一体化业务流程，这能确保不同功能和地点的运营一致性，有利于员工、设备和设施采取行动，而减少差异正是持续改进项目的关键理念。图1显示了业务流程嵌入到 IT系统中随着时间推移的绩效改进情况(与手动执行相同任务对比)。
图1 MES和IT系统中嵌入BPM，持续实现流程改进。
优化变更实施和调整流程有助于制造商实现更大的成功。通过推进一套高效、成功的精益计划，制造商能实施更多改进，而不光是在理论上进行推论。业界已经难以接受特设业务流程。现在的流程是有意规划的，并实现了标准化，能够减少浪费、节约资金，同时确保推出高质量产品和服务。流程能够以一致的方式立即得到实施，而最重要的是，流程要能长期持续下去。
F、在全球制造企业中扩展精益理念
早在1970年代，“全球化”的概念与如今相比截然不同。在1970年，能够将产品进行包装并发往欧洲销售就算是实现了全球化。如今，这涉及更精妙的产品差异化、新型包装，还要满足本地化的法规要求。
为了降低成本、加速产品投放市场进程、提高产品创新、促进产品在当地市场的接纳程度，制 造商在海外建立起了业务，采用全球化的外包战略。不过，全球不同工厂的业务集成非常困难。除了明显的语言和本地化问题之外，全球化制造还会让复杂性呈几何级数增加，而且需要适应和应对不断变化的全球市场动态格局。
如今我们强调全球化采购、分布式生产，以及与供应商发货同步的准时化生产，这将制造业推向了一个全新的精益水平。对运营范围广阔的企业来说，要实现最佳绩效，就要随着市场和供应来源的变化频繁调整和重新安排产能位置。精益化制造运营能更好地适应这类调整。
在当今的全球化经济中，精益领先者认识到，如果将精益项目仅局限在单一位置的壁垒之 中，那是短视的行为。必须从尽可能多的流程中消除浪费。这些流程现已得到扩展，并覆盖供应链和运营，也涵盖不同的分布式生产站点。
有远见的精益机构会脱离固有思路，扩展并集成流程，在全球、在整个企业跨不同运营领域，如销售、工程、产品开发、采购、客户服务和人力资源等，推进精益实践。
在分布式全球化企业中实施精益理念时，MES发挥着关键作用，能支持并优化工厂、供应商、经销中心和客户之间的信息流。它能提供发现、捕捉和复制企业中最佳实践的系统，能支持 多样化制造方法以及不同的地点、文化和市场，从而实现持续改进计划。
全球制造企业信息流帮助企业在优化商业流程时做好企业治理、风险管理和合规性等必要性战略工作。
《制药处理》行业杂志总编辑Mike Auerbach在其主持精益制造、提高效率和保持车间合 规性网络研讨会的发言稿中指出：“传统上认为，合规性和精益计划其实一直相互矛盾，因为合规会造成很沉重的压力。但是有了IT解决方案之后，它们的设计目的旨在将大多数工作流 程实现自动化，这样我们就能从工作压力中解放出来，从而确保满足合规要求，现在合规已经成为了工作流程的一部分。”
G、纸质看板对比电子看板
看板卡是传统的精益项目标准组成部分，通过卡片发出材料在制造生产设施中移动的信号， 或发出材料从外部供应商移动到生产设施中的信号。
传统的纸质看板项目通常在单一设施中加以采用，因此“现场”排单序列的这个说法确实非 常理想。但当您的业务分布于不同地点，并采用第三方外包厂商时，纸质看板系统的作用就会开始显现不足。
实施MES系统能卓有成效地应对上述不足，通过电子看板信号提醒库存不足需要补充，或者在生产流程准备就绪时提醒应该提供下一种原材料。高级IT系统能够与所有运营领域开展集成，从生产到仓储到质量保证，从而将闲置库存控制在最低，甚至彻底避免任何多余的库 存，同时还为集成化MES系统带来了更多的功能。
H、检测绩效提升
即便不是精益专家，您也清楚必须采用某种跟踪报告系统，这有助于发现哪里存在最佳实践 以及实施流程变更能得到哪些量化收益。
对运营绩效进行量化测试是发现未来绩效改进空间的好办法。建立起全面的报告系统，总结 运营成果，凸显出改进领域，如比较不同工厂之间的绩效或某个工厂与整个行业的平均绩效进行比较。
同样，设计和实施良好的MES系统就能完成上述任务，为一致性绩效检测提供平台，跟踪相 关性最大的运营数据，以确保实现最高的绩效。同样，实施新的全球最佳实践流程也很有帮助，这个全球系统能测试关键绩效指标(KPI)，进一步了解企业运营绩效，快速凸显出无法提供期望成果的业务流程，并为卓越运营设置新的标准。
I、MES:推进质量控制机制发展
传统意义上，质量管理应用与ERP和MES分开实施，但如今的制造商采用了更加整体化的方法，将质量视为核心业务流程的有机组成部分，而不是额外的部分。
精益制造系统中的质量控制管理至关重要。在精益环境中，质量控制管理从以检查为主导的方法转变为缺陷预防为主。这就意味着要在生产流程所有阶段中都进行检查，包括材料采购、交付、库存、供应处理等，而不像传统的检查流程仅涉及生产开始、过程中和结束。
为了提供最优质量控制支持，需要使用数据采集和报告流程来发现改进起点，并在流程细化 的时期跟踪进展。许多公司在离线系统(通常是微软的Excel)中手动采集数据并进行报告，这就会造成时间和精力的浪费，也会增加出错的可能性。
ARC指出，领先者们为员工提供更大的工作便利，帮助他们获得实时数据，从而改善决策， 使其能对精益方法所发现的变更做出更好的评估。举例来说，近一半的领先者采用MES系统来计算首次通过产量的相关参数。如果首次通过产量较高，那么这个参数反映出机构成功 消除了制造浪费和缺陷，做到了“一次性正确”。
MES为员工、监管人员和工厂管理层提供了实时仪表板的可视性，重点关注KPI，能监控整 个企业、业务线路、功能和流程，还能深入分析任何数据点获得不同层面的细节。
此外，该种系统还能在发生失控问题时立即通知用户，这样流程所有者和流程专家就能找到问题根源，采取纠正措施，或者确保最佳实践的实施。这就能让人们利用正确的信息更好地 开展工作，从而发现问题，并采取适当的纠正措施。
J、精益=环保
过去20年来，企业面临着越来越大的压力，必须更加关注产品、服务以及流程对环境和资源造成的影响。能源成本不断提升，这也使得这方面的举措势在必行。为了实现可持续的运营， 保护自然资源、减小环境足迹，制造商正想方设法进一步通过精益计划消除能源浪费，提高质量(一次性正确)，并通过优化运营来限制资本开支扩张。
可持续性超越了“一次性正确”的层面，不仅要保护环境，还要积极保持竞争优势，降低成本，确保客户满意度。制造商认识到，随着材料和能源成本不断攀升，有关成本会占总成本中 更大的比重，目前有关成本已经占据了七成的比例，具体比例取决于具体行业，某些行业比例 会更高。制造商必须立即实施高效的可持续战略。
实施精益制造是制造商在所有不同业务流程中确保可持续性的方法之一。改进计划的关注重点可加以扩展，涵盖可持续性主题，包括在可持续性改进计划中推广精益工具和技术方法。精益制造有助于发现整体要求，协调产能与需求，从而确保生产线得到优化，最大限度体现能效，并充分利用原始产品。
精益与“环保”之间存在紧密联系，制造工程师协会(SME)成立了从精益到环保可持续性技 术组，这正是密切关系的实证。技术组帮助成员直面全球制造可持续未来的挑战，通过精益经验来推行整个行业的学习和创新，SME表示 ，采用持续改进等精益原理的企业能够发现什么是有价值的，知道如何消除浪费，并嵌入每天可用的学习周期。
这种对可持续性的强调推进了精益发展，能提高整个机构的绩效和效率。一般来说，精益和 “环保”计划之间整体存在协同发展的关系，专注于消除浪费的可持续举措尤其能为精益制造带来巨大收益。
可持续性计划通常是涵盖整个企业的计划，影响企业各处的流程。因此，在选择MES系统时，应支持全球最佳实践的实施和更新，这一点至关重要。最后，目前环保运动仍处于早期发展阶段，可持续运营的最佳实践仍在不断变革之中。因此，要确保您的MES系统能支持快速流程变更，跟上可持续/环保运动领域的巨变步伐。
K、结论
在当前复杂的全球化供应链、不断变化的产品组合和需求不稳定性日益加大的环境中，业界已经认识到MES正是实现精益制造成功不可或缺的组成部分。MES能够带来持续改进、减少浪费、加速响应、推进可持续性计划，因此精益领域的领先者都采用MES，将实时工厂环境的需求与业务系统的交易环境需求进行集成。
MES支持精益最佳实践应用，同时为精益计划带来增值，涵盖的流程涉及运营的方方面面。通过高效建立并维护业务流程(理想情况下通过BPM框架实现)，并采集生产、供应链、仓储和维护管理计划执行过程中的运营数据，我们能够实现成本更加优异的持续改进计划，从而节约时间和资源，进一步保持和优化业务运营绩效。
L、关于达索系统的制造领域业务
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