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(yùn)轉(zhuǎn)的工廠：自動(dòng)分揀、自動(dòng)裝卸、自動(dòng)搬運(yùn)、一體化生產(chǎn)流水線，實(shí)時(shí)抓取并監(jiān)控產(chǎn)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?yàn)檎麄€(gè)流水線實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的全自動(dòng)運(yùn)行，所以黑燈工廠其實(shí)也叫智能工廠。

成千上萬的傳感器監(jiān)測每一臺(tái)機(jī)器的狀態(tài)變化，而這一切的背后，正是MES系統(tǒng)在承擔(dān)“指揮官”的角色。

上一期《半導(dǎo)體CIM系統(tǒng)到底是什么》一文中提到，想要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全面自動(dòng)化，首先需要建立起一個(gè)"千眼"般的感知系統(tǒng)，能夠?qū)囬g各環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)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(zhuǎn)型都是從MES等系統(tǒng)著手：搭建一套管理和優(yōu)化生產(chǎn)執(zhí)行過程的信息系統(tǒng)。但其實(shí)在未理清公司整體建設(shè)思路和規(guī)劃藍(lán)圖時(shí)，盲目上各種系統(tǒng)會(huì)適得其反，今天就來聊聊關(guān)于MES的一些知識(shí)。

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(dǎo)體工廠中，負(fù)責(zé)監(jiān)測生產(chǎn)進(jìn)度、收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)、協(xié)調(diào)生產(chǎn)流程，并與EAP、ERP等系統(tǒng)交互，確保生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行。

這里有兩個(gè)注意點(diǎn)：

1、MES是對(duì)整個(gè)車間制造過程的優(yōu)化，并根據(jù)生產(chǎn)瓶頸進(jìn)行合理的產(chǎn)能調(diào)配

2、MES與EAP系統(tǒng)配合，EAP實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，MES根據(jù)后臺(tái)卡控規(guī)則將生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)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(duì)MES系統(tǒng)的要求不僅僅是追溯流程，而是關(guān)注制造執(zhí)行過程中跟蹤和管控關(guān)鍵工序的人機(jī)料，保證生產(chǎn)是按照工藝要求進(jìn)行的，從而達(dá)到生產(chǎn)質(zhì)量提高、自動(dòng)化程度提高，品質(zhì)損失降低、生產(chǎn)費(fèi)用降低的效果。

中國工業(yè)MES起始于上世紀(jì)80年代中期，開始的定位是為了解決生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)管理需求的單一生產(chǎn)記錄型系統(tǒng)，經(jīng)歷了近40年的發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)化為全方位的企業(yè)級(jí)生產(chǎn)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(dǎo)體工廠的信息化架構(gòu)為例，一般包含：企業(yè)管理層（決策層）-控制層-生產(chǎn)制造層-設(shè)備接口層-設(shè)備層，其中企業(yè)管理層由ERP等系統(tǒng)構(gòu)成，生產(chǎn)制造層由MES、WMS等系統(tǒng)或平臺(tái)構(gòu)成，設(shè)備接口層由EAP等系統(tǒng)構(gòu)成。

該工廠此前已經(jīng)存在多種系統(tǒng)，但廠內(nèi)的生產(chǎn)、人力、財(cái)務(wù)、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(chǎn)系統(tǒng)上，存在了斷層，導(dǎo)致工廠在人財(cái)物上都會(huì)有一定程度的損失與信息滯后。

EAP是是工廠自動(dòng)化不可缺少的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，它在工廠的設(shè)備和MES系統(tǒng)之間搭起一座橋梁，使設(shè)備有能力將數(shù)據(jù)傳輸?shù)組ES，也能將MES及關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的資料下發(fā)給設(shè)備。

ERP涵蓋了企業(yè)管理的各個(gè)方面，從財(cái)務(wù)管理到供應(yīng)鏈、生產(chǎn)、銷售、人力資源和項(xiàng)目管理，可幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效的運(yùn)營和管理。MES向ERP提供實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，ERP則將相關(guān)的財(cái)務(wù)、物流等信息傳遞給MES。

ERP的業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)拸V，但管理顆粒度不夠，精細(xì)度不足，無法對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)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(shí)別的延滯會(huì)影響生產(chǎn)信息的透明性，制造類企業(yè)需要提供產(chǎn)品可追溯性，同時(shí)滿足客戶對(duì)追溯性的要求，例如用條碼追溯生產(chǎn)日期、設(shè)備參數(shù)，這時(shí)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(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同和集成，就會(huì)實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)、定制化生產(chǎn)，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(gè)工廠的標(biāo)準(zhǔn)不同，生產(chǎn)的產(chǎn)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(dǎo)體行業(yè)是對(duì)MES依賴程度最高的行業(yè)之一。

國內(nèi)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(dāng)被問到企業(yè)為什么需要MES的時(shí)候，負(fù)責(zé)人說：“確實(shí)做到了生產(chǎn)自動(dòng)化，降本增效是肯定的，MES 將生產(chǎn)周期縮短了35%-40%，自然也就提高了效率。”

生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的競爭力等，都是大量企業(yè)建設(shè)MES系統(tǒng)實(shí)踐后得出的結(jié)論，所以先進(jìn)半導(dǎo)體工廠必須需要MES系統(tǒng)。

國內(nèi)MES市場可謂是百花齊放，但是聚焦到半導(dǎo)體行業(yè)，MES系統(tǒng)研發(fā)出來是一方面，能否實(shí)際投產(chǎn)又是另一方面，從8英寸產(chǎn)線到12英寸產(chǎn)線，工序、復(fù)雜度都增加了好幾個(gè)量級(jí)，所以很少有企業(yè)會(huì)選擇自研MES，一般會(huì)和深耕半導(dǎo)體領(lǐng)域的廠商進(jìn)行合作。

一座量產(chǎn)的12英寸晶圓廠需要投入800億元以上，在進(jìn)行MES系統(tǒng)選擇的時(shí)候，會(huì)從功能清單、集成性、開發(fā)難度、實(shí)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(xiàng)目爛尾。芯享科技的推進(jìn)方法是：先以先進(jìn)制造所需功能為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、開發(fā)及測試，接下來進(jìn)行產(chǎn)能提升壓力模擬測試，然后再推進(jìn)到產(chǎn)量規(guī)劃較少的12英寸晶圓廠，經(jīng)過一系列的驗(yàn)證成熟之后再推進(jìn)至量產(chǎn)型的12寸晶圓廠，用甲方的思維推進(jìn)甲方的智能制造，這樣可以極大概率保證項(xiàng)目和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

以芯享科技的MES系統(tǒng)為例，提供B/S、C/S架構(gòu)，支持客戶端或?yàn)g覽器形式進(jìn)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(zāi)錯(cuò)架構(gòu)，一旦需要升級(jí)，可在不中斷系統(tǒng)的情況下進(jìn)行。

下面給大家說明MES是如何幫助實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、自動(dòng)化的生產(chǎn)流程的：

（1）生產(chǎn)管理：

生產(chǎn)建模、品質(zhì)管理、批次管理、在制品管理、載具管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品制造過程中的全線跟蹤

• 登記產(chǎn)能，并且根據(jù)產(chǎn)能進(jìn)行工單批次排產(chǎn)，設(shè)備計(jì)劃改機(jī)
• MES從ERP系統(tǒng)同步工單信息，卡控生產(chǎn)工序，實(shí)時(shí)追溯生產(chǎn)數(shù)據(jù)
• 掃碼自動(dòng)綁定生產(chǎn)信息

（2）設(shè)備管理：

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、備件管理、設(shè)備效率、設(shè)備參數(shù)監(jiān)控、設(shè)備維修等

• 實(shí)時(shí)監(jiān)測異常設(shè)備
• 實(shí)時(shí)更新出入庫記錄，追蹤備件領(lǐng)用記錄

（3）品質(zhì)管理：

產(chǎn)品追溯、IQC/PQC/OQC 檢測、巡檢、返工/報(bào)廢、制程能力等

• 支持對(duì)接SPC，進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測分析
• 自動(dòng)攔截異常批次
• 定義生產(chǎn)過程中的間隔周期、固定周期、批次過站周期

（4）報(bào)表分析：

• 豐富多樣的控制圖及報(bào)表功能，完成生產(chǎn) KPI 報(bào)表及過程分析報(bào)表
• 數(shù)據(jù)來源清晰，可自由形成分析維度

同時(shí)，僅僅關(guān)注MES也是不夠的！

MES和其他系統(tǒng)的集成協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)；以MES為基礎(chǔ)導(dǎo)入戰(zhàn)情中心、RCM、OCR、RPA、EBOM、EPT等系統(tǒng)來提升生產(chǎn)效能及降低生產(chǎn)成本；應(yīng)用YMS、DDMS及機(jī)器學(xué)習(xí)等大數(shù)據(jù)分析加速良率的提升，也是一個(gè)先進(jìn)的半導(dǎo)體工廠該考慮的重中之重，這也是芯享科技最擅長的事情。