這兩年刮起了“黑燈工廠”的熱潮，顧名思義就是不開燈也可以運轉的工廠：自動分揀、自動裝卸、自動搬運、一體化生產流水線，實時抓取并監(jiān)控產品庫存、訂單數(shù)量、交貨情況等數(shù)據(jù)信息……每處都體現(xiàn)著智能化，因為整個流水線實現(xiàn)了機器的全自動運行，所以黑燈工廠其實也叫智能工廠。
成千上萬的傳感器監(jiān)測每一臺機器的狀態(tài)變化，而這一切的背后，正是MES系統(tǒng)在承擔“指揮官”的角色。
上一期《半導體CIM系統(tǒng)到底是什么》一文中提到，想要實現(xiàn)生產過程的全面自動化，首先需要建立起一個"千眼"般的感知系統(tǒng)，能夠對車間各環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)進行全方位監(jiān)測，而MES系統(tǒng)（CIM系統(tǒng)中的核心）正是這一"千眼"的中樞大腦。
很多制造企業(yè)的數(shù)字化轉型都是從MES等系統(tǒng)著手：搭建一套管理和優(yōu)化生產執(zhí)行過程的信息系統(tǒng)。但其實在未理清公司整體建設思路和規(guī)劃藍圖時，盲目上各種系統(tǒng)會適得其反，今天就來聊聊關于MES的一些知識。
01
MES的概念
MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）是一種軟件系統(tǒng)，旨在監(jiān)控、控制和優(yōu)化制造過程。在半導體工廠中，負責監(jiān)測生產進度、收集生產數(shù)據(jù)、協(xié)調生產流程，并與EAP、ERP等系統(tǒng)交互，確保生產計劃的執(zhí)行。
這里有兩個注意點：
1、MES是對整個車間制造過程的優(yōu)化，并根據(jù)生產瓶頸進行合理的產能調配
2、MES與EAP系統(tǒng)配合，EAP實時收集生產過程數(shù)據(jù)，MES根據(jù)后臺卡控規(guī)則將生產數(shù)據(jù)進行相應的分析和處理
一般來說，如果一家企業(yè)選擇使用MES系統(tǒng)，那他們對MES系統(tǒng)的要求不僅僅是追溯流程，而是關注制造執(zhí)行過程中跟蹤和管控關鍵工序的人機料，保證生產是按照工藝要求進行的，從而達到生產質量提高、自動化程度提高，品質損失降低、生產費用降低的效果。
中國工業(yè)MES起始于上世紀80年代中期，開始的定位是為了解決生產過程的數(shù)據(jù)管理需求的單一生產記錄型系統(tǒng)，經(jīng)歷了近40年的發(fā)展，已經(jīng)進化為全方位的企業(yè)級生產執(zhí)行系統(tǒng)。
02
MES與EAP、ERP
以芯享科技合作過的某頭部半導體工廠的信息化架構為例，一般包含：企業(yè)管理層（決策層）-控制層-生產制造層-設備接口層-設備層，其中企業(yè)管理層由ERP等系統(tǒng)構成，生產制造層由MES、WMS等系統(tǒng)或平臺構成，設備接口層由EAP等系統(tǒng)構成。
該工廠此前已經(jīng)存在多種系統(tǒng)，但廠內的生產、人力、財務、采購等系統(tǒng)數(shù)據(jù)孤島的情況一直存在，比如訂單數(shù)量金額發(fā)生了變化，但這種變化并沒有反映到生產系統(tǒng)上，存在了斷層，導致工廠在人財物上都會有一定程度的損失與信息滯后。
EAP是是工廠自動化不可缺少的自動化控制系統(tǒng)，它在工廠的設備和MES系統(tǒng)之間搭起一座橋梁，使設備有能力將數(shù)據(jù)傳輸?shù)組ES，也能將MES及關聯(lián)系統(tǒng)的資料下發(fā)給設備。
ERP涵蓋了企業(yè)管理的各個方面，從財務管理到供應鏈、生產、銷售、人力資源和項目管理，可幫助企業(yè)實現(xiàn)高效的運營和管理。MES向ERP提供實時的生產數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，ERP則將相關的財務、物流等信息傳遞給MES。
ERP的業(yè)務領域寬廣，但管理顆粒度不夠，精細度不足，無法對生產現(xiàn)場進行有效的管控。底層的車間數(shù)據(jù)反饋和ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)識別的延滯會影響生產信息的透明性，制造類企業(yè)需要提供產品可追溯性，同時滿足客戶對追溯性的要求，例如用條碼追溯生產日期、設備參數(shù)，這時候MES系統(tǒng)的作用就顯而易見了。
在工業(yè)4.0的背景下，將各業(yè)務系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)同和集成，就會實現(xiàn)快速生產、小批量生產、定制化生產，這也是現(xiàn)代工業(yè)所需要的。
03
中國工業(yè)為什么需要MES
由于行業(yè)特征比較明顯，每個工廠的標準不同，生產的產品不同，原材料不同，半成品不同，所以沒有通用的MES系統(tǒng)，半導體行業(yè)是對MES依賴程度最高的行業(yè)之一。
國內某8英寸廠是芯享科技的客戶，從建廠初期就選擇了芯享的解決方案，當被問到企業(yè)為什么需要MES的時候，負責人說：“確實做到了生產自動化，降本增效是肯定的，MES 將生產周期縮短了35%-40%，自然也就提高了效率?！?/strong>
生產過程的實時監(jiān)控和管理，提高生產效率和質量，降低生產成本，提高企業(yè)的競爭力等，都是大量企業(yè)建設MES系統(tǒng)實踐后得出的結論，所以先進半導體工廠必須需要MES系統(tǒng)。
國內MES市場可謂是百花齊放，但是聚焦到半導體行業(yè)，MES系統(tǒng)研發(fā)出來是一方面，能否實際投產又是另一方面，從8英寸產線到12英寸產線，工序、復雜度都增加了好幾個量級，所以很少有企業(yè)會選擇自研MES，一般會和深耕半導體領域的廠商進行合作。
一座量產的12英寸晶圓廠需要投入800億元以上，在進行MES系統(tǒng)選擇的時候，會從功能清單、集成性、開發(fā)難度、實施能力等方面考慮。傳統(tǒng)的乙方都是以現(xiàn)有的系統(tǒng)去推銷給客戶，但客戶買入后往往不太懂如何使用或無法讓系統(tǒng)效益化最大化，可能直接造成項目爛尾。芯享科技的推進方法是：先以先進制造所需功能為基礎設計、開發(fā)及測試，接下來進行產能提升壓力模擬測試，然后再推進到產量規(guī)劃較少的12英寸晶圓廠，經(jīng)過一系列的驗證成熟之后再推進至量產型的12寸晶圓廠，用甲方的思維推進甲方的智能制造，這樣可以極大概率保證項目和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
以芯享科技的MES系統(tǒng)為例，提供B/S、C/S架構，支持客戶端或瀏覽器形式進入系統(tǒng)；提供可直觀的建模功能，主要功能模塊支持二次開發(fā)；高可用的容災錯架構，一旦需要升級，可在不中斷系統(tǒng)的情況下進行。
下面給大家說明MES是如何幫助實現(xiàn)規(guī)范化、自動化的生產流程的：
（1）生產管理：
生產建模、品質管理、批次管理、在制品管理、載具管理，實現(xiàn)對產品制造過程中的全線跟蹤
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登記產能，并且根據(jù)產能進行工單批次排產，設備計劃改機
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MES從ERP系統(tǒng)同步工單信息，卡控生產工序，實時追溯生產數(shù)據(jù)
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掃碼自動綁定生產信息
（2）設備管理：
設備狀態(tài)監(jiān)控、備件管理、設備效率、設備參數(shù)監(jiān)控、設備維修等
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實時監(jiān)測異常設備
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實時更新出入庫記錄，追蹤備件領用記錄
（3）品質管理：
產品追溯、IQC/PQC/OQC 檢測、巡檢、返工/報廢、制程能力等
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支持對接SPC，進行質量監(jiān)測分析
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自動攔截異常批次
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定義生產過程中的間隔周期、固定周期、批次過站周期
（4）報表分析：
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豐富多樣的控制圖及報表功能，完成生產 KPI 報表及過程分析報表
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數(shù)據(jù)來源清晰，可自由形成分析維度
同時，僅僅關注MES也是不夠的！
MES和其他系統(tǒng)的集成協(xié)同運轉；以MES為基礎導入戰(zhàn)情中心、RCM、OCR、RPA、EBOM、EPT等系統(tǒng)來提升生產效能及降低生產成本；應用YMS、DDMS及機器學習等大數(shù)據(jù)分析加速良率的提升，也是一個先進的半導體工廠該考慮的重中之重，這也是芯享科技最擅長的事情。
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