前言近年来，全球鞋业产量逐年递增，我国鞋类总产量已占世界总产量的66％，同时，我国制鞋工艺也处于世界领先水平。当前，我国鞋业生产、出口主要集中在东部沿海省市，已形成了广东、浙江、福建３个重要的鞋业主产区，３省合计年产量占全国总量的70％以上。此外，以成都、重庆为代表的西部鞋业产地和以河北、河南为代表的中部鞋业产地正在逐渐壮大。然而，国内大多数制鞋企业主以批量代工生产为主，随着市场消费升级，需求变化加快，个性需求逐渐增多，订单也开始由大批量、少品种向小批量、多样化转变，那么如何提升客户订单快速响应、高效协同、快速交付的能力成为鞋业企业转型亟需解决的难题。MES系统即制造执行系统是智能工厂、数字化车间建设的核心，专注于生产过程的一体化管控，在企业信息系统架构中起着上下衔接的关键作用。MES系统通过上接企业资源计划(ERP)，下达生产线设备等底层控制系统，实现上层指令的下达执行，以及底层工控数据的实时采集、反馈，对制造过程中生产计划、工艺、物料、质量、设备运行监控等业务流程进行综合管理，达到制造过程物流、信息流的统一管理的目的。MES系统在制造业的应用已40余年，能有效提升企业对车间生产的跟踪、控制和优化，提升企业市场竞争力。然而，制鞋行业作为我国民生产业和传统产业，生产工艺多而杂，企业一线人员文化水平偏低，高层领导文化素养有限，数字化专业人才储备严重不足，企业信息化应用薄弱，特别是MES系统的应用几乎空白。MES系统在制鞋行业的应用有助于提高产品制造能力、缩短产品制造周期和降低产品制造成本，而目前国内对MES系统在制鞋领域的应用研究相对较少。一、制鞋生产工艺流程分析图1制鞋生产工艺流程图１为制鞋生产工艺流程，其涵盖生产计划排程、原料仓、裁断车间、中仓、针车车间、面仓、楦头库、成型车间和成品仓等多个部门或加工中心。其主要流程如下：（１）由生产管理员以指令单的形式制定月计划，车间制定轮次计划或日计划；（２）原料统一配套后，裁断车间进行冲裁，完成后按一定规则分包；冲裁后部分裁片进行手工作业、电脑针车或委外加工，最终处理好的裁片进入中仓等待配套；（３）针车车间根据生产计划要料，中仓按照工单信息进行裁片配套后配送到针车工位；针车班组长进行派工，各员工按照派工工序领包生产，质检完成后，将鞋面打包运送至面仓；（４）面仓／大底／楦头统一配套后，各物料进入成型车间生产，质检完成后进入成品仓入库。二、鞋业MES系统的需求分析制鞋企业特别是中小企业在生产制造环节中，存在手工统计工作量大、生产排程困难、生产过程信息不透明和传递不及时等问题，企业信息化程度和设备物联情况处于较低层次。生产过程中无设备及工站数据采集接口，无法对人员、设备及在制品状态信息进行实时采集，整个生产过程都处于孤岛状态。目前生产过程中的信息统计主要通过纸质记录，层层汇总，信息传递效率低下，企业老板或生产管理者无法及时、准确掌握生产进度和生产状态信息，无法宏观了解生产线整体运转效率，无法针对生产异常状况进行及时有效处置或规避，从而使得生产交期保障、精益管理提升上无法下手。因此导致生产效率低下，造成产品质量及品质管控出现瓶颈。鞋业MES系统的研究设计与应用，有助于补齐制鞋行业信息化短板，帮助企业在生产过程中实时了解设备、订单及人员状态，实现对产品质量与订单信息的全流程追溯，推动车间、工厂效能提升，推进制鞋行业向数字化转型。三、鞋业MES系统技术架构图2系统技术架构鞋业MES系统开发框架采用SpringCloud+SpringBoot+ElementUI,基于微服务产品架构，包括服务监控应用、配置中心应用、注册中心应用、路由应用和系统管理应用。前端框架基于Vue构建，后端基于MySQL数据库，采用HDFS分布式文件存储系统，Redis作为缓存中间件，MQ消息中间件（见图２）。系统设计时预留多种接口方式，可以与企业资源计划(ERP)、仓库管理系统(WMS)、产品全生命周期管理系统(PLM)等企业管理系统对接，也可与车间设备底层管理系统完成数据采集和交互。四、鞋业MES系统建设方案鞋业MES系统致力于鞋业信息化管理体系建设，加强企业生产制造过程管理，致力于管控企业生产进度、产品质量统计和优化仓库管理等，提高企业生产管理水平。系统的主要功能模块包括工厂建模、产品设计、生产计划管理、生产管理、质量管理、设备管理、仓库管理和报表看板管理，向上可以通过系统集成或自建的方式生成作业工单、BOM表和工艺路线，向下可以与现场的生产资源进行互联互通，实时获取设备的生产数据。MES系统的主要功能模块见图３。
图3系统建设模块
4.1工厂建模工厂建模主要管理维护企业工厂基础信息，包含组织机构、岗位、人员、工种、供应商和工厂工作日历等，从而构建工厂画像，支撑生产业务的正常运行。如图４所示。图4工厂建模4.2产品设计产品设计包含鞋子部位信息、物料信息、型体管理、BOM管理和工艺流程管理等。该模块主要用于维护产品生产的基本信息，可以通过ERP系统集成，也可以在MES系统自建完成。如图５所示。图5产品设计4.3生产计划管理生产计划管理包含生产单据和计划排程等，主要管理企业的生产订单，以及下属的指令单、物料需求和订单工艺路线等。利用计划排程功能，实现指令单的可视化排程，同时系统根据排程配置，将计划进行、物料到货期、工厂交期、班组任务列表和班组日产能等做为条件约束。如图６所示。图6生产计划管理4.4生产管理生产管理包括分包管理、配套管理、生产调度、车间报工等，按照各型体各部件进行生产作业流程管理，完成从生产指令下达、到生产进度跟踪、再到车间生产统计分析的全过程管理。其中，生产指令单针对鞋业生产需要，来实现有预补数量管理；通过高效实用的流转单轻松实现对指令单生产进度追踪、车间生产统计分析、在制品分布查询分析等高能效管理。如图７所示。图7生产管理4.5质量管理质量管理包括不良原因管理、检验项目管理和质量数据等。该模块用于管控生产过程中各工序的不良情况，通过工业平板或手机端可以实时上报产品检验过程中的各种不良原因，便于后统计分析和优化。如图８所示。图8质量管理4.6设备管理设备管理包括设备台账、设备点检、设备保养和设备维修等。该模块用于统计车间生产资源信息和履历情况，在设备需要保养和维护时及时把消息推送至相关人员。如图９所示。图9设备管理4.7仓库管理仓库管理包括仓库信息、出入库管理、领料申请、盘点管理等。该模块用于管理鞋业生产过程中的中仓、面仓和大底仓，统计库存信息，同时与配套程序进行联动，实时监控各制程配套进度。如图１０所示。图10仓库管理4.8报表、看板管理报表管理包括订单齐套报表、产量报表、工序产能报表等，看板管理包括生产进度看板、质量看板等。该模块主要用于管理者分析订单执行情况、产线产能情况等，基于现场看板让一线员工实时了解生产信息和设备信息，实现可视化生产。如图11和图12所示。图11报表管理
图12看板管理五、鞋业MES系统应用创新5.1基于个性化定制和批量生产的生产调度将自动导引运输车和传感器技术用于飞织机生产配送，基于MES派工调度，完成整个鞋面的生产及配送，整个过程无人工干预，有别于传统的大批量生产，该方案在无人上传花型的情况下，通过MES系统可以在同一台设备、多台设备上下发不同鞋面花型文件进行生产，满足个性化、批量化生产需求。5.2实时数据采集的工序可视化协同鞋子各部件在加工过程中，会存在多道工序委外加工情况。通过委外报工，为供应商提供报工窗口，供应商可以根据自己的生产情况自行报工，这样生产管理员就可以直接通过系统查看配套表，解决了之前通过手机、