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上海天马MES实施与应用

[日期:2012-05-08] 来源:e-works  作者:MES沸腾网收集 [字体: ]

关于上海天马微电子有限公司:

    上海天马微电子有限公司由深圳中航集团股份有限公司(深交所H股上市公司)、上海张江(集团)有限公司、上海国有资产经营有限公司、上海工业投资(集团)有限公司共同出资建设。上海天马微电子有限公司于2006年4月注册成立于上海浦东新区张江高科技产业东区,注册资本10.3亿元人民币。公司专注于TFT-LCD液晶显示器及相关产品的研发设计、制造与销售。公司目标市场定位于10.4英寸以下的中小尺寸平板显示市场,目标产品为移动电话、消费性电子、车载显示、工业仪表用显示屏及模块。

    公司计划项目一期投资32.9亿元人民币,在上海浦东新区建设国内第一条4.5代TFT-LCD生产线,自主掌握TFT-LCD设计与制造等关键技术,形成自主知识产权和自主创新技术能力,并促进国家大、中、小尺寸平板显示完整产业链形成,为国家信息产业发展和地区经济增长做出重要贡献。

    项目一期设计产能为月加工730mm&tiMES;920mm TFT-LCD玻璃基板3.0万张,模块200~400万块,目标市场定位于10.4英寸以下全球中小尺寸显示市场,其液晶显示屏及模块产品主要应用于移动终端、车载显示、娱乐显示、工业仪表等。项目于2007年第4季度试生产,2008年第1季度量产。

一、MES选型和实施

    作为天马微电子股份有限公司的子公司,上海天马承载着天马建设“全球显示领域的一流企业”第一步的重要使命。上海天马决策层以战略的眼光看到TFT-LCD中小尺寸所积聚的爆发性的增长潜能,对上海天马提出业界最快的建厂和量产速度。上海天马MES系统理所应当遵照高层的要求快速完成MES系统建设。

    TFT-LCD产品制造工艺流程可主要分为前段TFT阵列制造(Array)、中段成盒制造(Cell),以及后段模块组立(Module)三大部分。由于上海天马是国内第一条4.5代TFT-LCD生产线,产品也定位在中小尺寸,产量多而产品价值低,因此整条生产线就具有了以下特点:阵列和成盒前段都是使用全自动化的智能生产设备和全自动化的物流搬运设备,成盒后段和模块主要使用半自动和手工的生产设备和人工搬运设备。生产线的特点决定了上海天马的MES系统要同时兼容这两种完全不同的生产方式。

    在与业界多个知名供应商进行长时间技术交流和商务谈判后,我们选中了HP+AIM组合,即由HP承担项目总包,负责项目管理和系统集成,AIM负责分包的MES系统的商务模式。HP拥有规范且富有成效的项目管理能力、丰富的系统集成经验,AIM具有富有经验的MES系统顾问和实施人员、优秀的 TFT-LCD制造行业MES产品。AIM的MES产品具有良好的模块化结构,总体分为产品核心和客制化程序;产品核心具有稳定、灵活、可配置的特点;客制化程序的源代码对客户开放,极大地满足了用户特定的需求。成功的商务模式和产品选型为上海天马MES系统的实施创造了良好的条件。

    2007年1月底,总包合同签订,MES顾问和MES系统实施团队进驻上海天马租借的临时办公楼,开始了初步的项目安排、团队成员磨合以及收集上海天马的需求。由于上海天马生产线的特点和制造部组织架构安排,MES规划中上海天马需要建立两个MES系统:阵列+成盒段(FAB MES)、模块段(module MES)。MES项目组为整个项目设立了里程碑,为两个MES系统分别划分了项目阶段。
 

    2007年4月初,项目进入系统设计阶段。上海天马的两个MES系统(FAB MES、module MES)将分别使用不同的MES客制化程序,但是共享服务器和数据库资源。MES实施团队在之前收集到的需求的基础上,对客制化程序按照功能进行模块划分,划分成为:

  • 设备自动化程序(EAP)接口
  • 自动物料搬送系统(AMHS)接口
  • 企业资源规划(ERP)接口
  • 用户操作处理程序
  • SPC处理程序
  • 消息广播处理程序
  • 物料自动派送程序
  • 日志记录程序

    等模块以便日后的升级维护。

    2007年6月初,为了加快项目进度,此时项目的设计阶段还没有完全结束,对已经确认的需求的编码工作已经开始。HP在上海天马中心机房尚未完成装修、订购的服务器设备尚未起运的情况下,提供了开发用和测试用的服务器,在上海天马的临时办公楼搭建起了MES的开发、测试环境。

    2007年8月中旬,MES系统的开发工作基本结束,HP、AIM和上海天马的MES团队进入了紧张的功能测试工作。各种问题不断被发现、记录和解决。关联用户和操作人员的几轮培训工作也在此时展开。同时,中心机房刚刚装修完毕,服务器搬入、操作系统安装、软件配置工作有条不紊地进行着。服务器和数据库的各类测试完成后,团队全体人员转战中心机房,在机房中完成了MES系统的整合测试。

    2007年9月中旬,FAB MES系统的手动生产功能和module MES系统对外宣告上线启用。MES系统实现了操作人员在使用MES客户端程序时,实现各种账务信息处理,包含流程、站点、设备、载具、数据收集、信息查询等各种功能。

    2007年11月底,FAB MES系统的半自动生产功能上线启用。半自动生产是在手动生产的基础上,再结合了物料搬送系统接口、设备自动化程序接口,操作员在MES系统中向物料搬送系统接口发送载具搬送命令,载具搬送到达后MES系统设备自动化程序接口下达设备工艺参数名,以此来实现半自动生产。

    2008年3月底,FAB MES系统的全自动生产功能上线启用。全自动生产是在半自动生产的基础上,再加上MES系统的载具自动派送模块自动向物料搬送系统接口发送载具搬送命令。载具搬送命令可以是MES系统按照事先设定好的各种规则,结合设备状态、在制品分布、工厂生产指令等现实情况自动为某个设备准备好下一个需要加工的产品。加工完成后,结合各个储位的拥挤情况、下一个设备群中设备的生产情况,自动下达搬送到储位或者直接搬送到下一个加工的设备的载具搬送命令。全自动生产功能可以使工厂在最大程度上减少工人的使用,仅需留少量人员进行设备保养或处理异常情况。

    至此,MES项目所有工作按计划完成。项目进入了为期一年的系统维护阶段,这期间AIM需要周期性发布MES新版本以解决之前系统中存在的各种bug。MES系统客制化程序的交接培训工作也同时展开。经过一系列的源代码培训之后,上海天马的MES开发团队开始自行开发用户新提出的系统变更申请并且自行发布MES系统的新版本。

二、MES系统持续改善

    上海天马的MES项目启动和进度都先于ERP项目,MES项目实施中涉到的公司运营层面的问题在实施ERP项目时得到了进一步的深入思考。2008年1月初,按照ERP项目的日程安排,MES系统与ERP系统的项目团队开始就两个系统之间的接口进行接触讨论。直到这时,两个系统的项目团队才开始从原先的直接无视对方系统的存在转而开始把对方系统纳入到自己的考虑范围。之后,一系列的问题逐渐冒了出来,MES系统迎来了成功上线运行之后第一个大的挑战。

    物料编码:由于ERP项目的开展,公司高层开始对集团的物料编码进行重新梳理,要求新的物料编码能够适用于整个天马集团。物料编码中的成品和半成品编码对MES系统的影响最大。新的成品半成品编码规则与原先MES项目组确定的成品半成品命名规则在编码方式和长度上完全不同,并且没有考虑到半成品和成品编码在制造时的应用。比如厂别区分、产品版本区分等。MES项目组经过了解,阵列厂的某个重要日本进口设备只能支持之前MES项目组制定半成品编码长度,转而支持新的半成品编码需要支付高昂的软件改造费用。MES系统与ERP系统的接口工作因为这个问题而陷入了僵局。僵持了几个月之后,公司高层出面协调,修改新的半成品编码规则,增加了厂别、版本信息和预留位,编码长度恰好使日本进口设备能够支持。

    MES系统开始改用新的成品半成品编码规则。MES系统的代码并没有与成品半成品编码规则绑定,无需做任何修改。但是由于从2007年9月中旬起,工厂已经在使用旧的成品半成品编码进行试生产。新的成品半成品编码生效后,公司高层希望原先的产品都使用新的产品命名。MES项目组不得不通过更新数据库的方式,按照新旧品名对应关系更新了所有产品信息。

    生产管理:与物料编码的问题一样,MES项目实施时公司相关职能部门并没有太多考虑量产后的生产管理方式。因此我们接受了AIM顾问提出的FAB MES系统使用Lot管理方式,Module MES系统使用Lot管理+工单管理的方式。AIM提出这个建议是基于他们前一个TFT-LCD项目:BOE北京5代线。经过了解,SVA-NEC的5代线使用的也是类似方式。随着ERP项目的开展,结合各方面的因素,公司的生产管理确定三个工厂都要使用工单管理方式,并且要求MES系统也要能够支持这一方式。MES系统又迎来了一次大修改。不过这次修改系统的重任落到了上海天马自己的系统维护团队。维护团队借鉴Module MES系统的工单管理方法,在FAB MES系统中加入了完整的工单管理功能。之后,我们又把涉及工单的一系列信息加入到MES与ERP系统的接口中,实现了MES与ERP工单信息的集成。现在来看,在FAB MES系统中加入工单管理功能是恰当的,能够很好满足工厂和运营部门的需要。

    上海天马是个新公司,也是一个求新求变的公司。除了以上提及的这些,公司还总是会有新的业务模式出现,比如:

  • 混排、不贴片出货、中片出货、中片薄化、大张薄化等等,这些新业务的变化都需要MES系统不断进行更新以支持新业务的开展;
  • 上海天马新建中国第一条AMOLED生产线;
  • 新客户特别是大客户经常会要求提供定制化的内外包装标签、出货标签;
  • 生产线因为提高产能的需要而进行工艺整合也对MES系统提出了新的要求;
  • 平时出现的各种奇奇怪怪的设备异常、人员操作异常,都需要依靠系统进行防呆处理;
  • 系统的bug修复

    以上这些加总起来,从上线到现在的3年多时间里,上海天马的MES系统维护团队总共完成由用户和MES系统维护团队提出的600多项新增功能和系统变更请求。MES系统也以2周发布一个版本的速度进行更新。

三、4年后的回顾

    从项目启动到现在已经有4年多了,回顾这段从选型、实施到不断改进的历程,确实有很多可以总结的教训和经验。

    选择了一个一个拥有良好的稳定性、可用性、可维护性、可扩展性的MES系统就意味着项目成功了一半。再加上一个有着丰富的同行业业务和项目实施经验的项目顾问、良好项目管理能力的甲方、乙方项目经理、良好的项目组织架构和实施人员,项目的成功就为期不远了。

    以上海天马实施MES项目4年、维护MES系统3年多的经验来看,保持一致能够自行维护MES系统的队伍是至关重要的。很难想象如果没有取得MES系统的客制化源代码、没有能力够强的系统维护队伍,而单靠外包的方式实现MES系统维护,MES经理在这3年多的时间中受到多少来自于cost down和业务变化而带来的各种挑战。

    从项目的完成结果来看,上海天马MES项目总体结果是令人满意的:MES项目的工作内容按照合同约定全部达成;各阶段的完成时间严格按照事先排定的时间表实施;项目的质量也在可控范围之内,并没有出现影响全局或者造成用户抱怨的系统bug;供应商的总成本小于固定总价合同额,成本得到很好控制。

    从项目组织结构来看,MES项目的组织架构由基本上由甲方的MES职能部门和供应商的项目团队组成。甲方的MES项目的项目经理由MES部门的职能经理担任。项目实施过程中有需要确认的需求,都是由MES系统的担当找相关职能部门开会或者面对面确认。这个组织架构有两个缺陷:

  • 没有把公司和工厂的高层加入到项目组的领导机构中,高层对MES项目执行情况动态比较难掌握,不知道期间遇到的各种问题;
  • 没有把公司其他职能部门的成员加入到项目组中,很难发挥相关职能部门成员的积极性,也很难让他们对MES系统有一个深入的了解;

    国内关于MES系统实施的资料很少谈及MES项目组织结构。而ERP项目很重视项目组织结构,他们都把高层和用户摆在一个非常重要的位置,重要性甚至关系到项目的成败。现在看来,这个问题确实是MES项目实施过程中比较重要的一环。项目组织结构理顺了,很多重要的需求如:工厂布局、设备特性、设备作业模式、生产管理方式、重要的基础信息等都可以让用户主动收集并提交,并且尽早考虑与MES日后运营相关的问题。

    MES系统实施,通常涉及到计算机人员、企业管理人员、车间现场操作人员和具体业务人员等方面。不仅涉及面广,而且各类人员的文化水平、业务能力、计算机应用水平也参差不齐。因此,为了保证MES的顺利实施,必须对相关人员进行足够的培训。对不同类型、不同层次人员的培训方式应有所不同。实际上,在整个MES实施过程中,培训工作是贯彻始终的。不仅要在实施准备阶段进行原理培训,而且在实施准备、模拟运行与试运行、切换运行、新系统运行过程中也要进行有关培训,如软硬件产品培训、系统管理员培训和持续扩大培训等。只有企业员工对MES软硬件产品有了一定的了解,才能够保证系统最终的顺利实施和应用。

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