制造業(yè)車間級管理系統(tǒng)MES及其典型結構

1、此資料來自東莞臺商信息網，大量的管理資料下載制造業(yè)車間級管理系統(tǒng)(MES)及其典型結構1、概述制造業(yè)是我國國民經濟重要的支柱產業(yè)，在第二產業(yè)中占據中心地位。伴隨中國加入WTO和經濟全球化，中國正在成為世界制造業(yè)的中心。中國的制造業(yè)企業(yè)面臨日益激烈的國內外競爭，如何迅速提高企業(yè)的核心競爭力，很重要的一點，就是以信息化帶動工業(yè)化，加快信息化進程，走新型工業(yè)化道路，實現全社會生產力的跨越式發(fā)展?？v觀我國制造業(yè)信息化系統(tǒng)的應用現狀，建設的重點普遍放在ERP管理系統(tǒng)和現場自動化系統(tǒng)(ShopFloorControlSystem,SFC)兩個方面。但是，由于產品行銷在這一、二十年間從生產導向快速地演變成市

2、場導向、競爭導向，因而也對制造企業(yè)生產現場的管理和組織提出了挑戰(zhàn)，僅僅依靠ERP和現場自動化系統(tǒng)往往無法應付這新的局面。工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystem,MES)恰好能填補這一空白。工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是近10年來在國際上迅速發(fā)展、面向車間層的生產管理技術與實時信息系統(tǒng)。MES可以為用戶提供一個快速反應、有彈性、精細化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)減低成本、按期交貨、提高產品的質量和提高服務質量。適用于不同行業(yè)(家電、汽車、半導體、通訊、IT、醫(yī)藥)，能夠對單一的大批量生產和既有多品種小批量生產又有大批量生產的混合型制造企此資料來自東莞臺商信息網，大量的管理

3、資料下載業(yè)提供良好的企業(yè)信息管理。目前國外知名企業(yè)應用MES系統(tǒng)已經成為普遍現象，國內許多企業(yè)也逐漸開始采用這項技術來增強自身的核心競爭力。2、企業(yè)計劃層與過程控制層之間的信息斷層”問題我國制造業(yè)多年來采用的傳統(tǒng)生產過程的特點是由上而下”按計劃生產。簡單的說是從計劃層到生產控制層：企業(yè)根據訂單或市場等情況制定生產計劃一生產計劃到達生產現場一組織生產一產品派送。企業(yè)管理信息化建設的重點也大都放在計劃層，以進行生產規(guī)劃管理及一般事務處理。如ERP就是位”于企業(yè)上層計劃層，用于整合企業(yè)現有的生產資源，編制生產計劃。在下層的生產控制層，企業(yè)主要采用自動化生產設備、自動化檢測儀器、自動化物流搬運儲存設備

4、等解決具體生產（制程）的生產瓶頸，實現生產現場的自動化控制。由于市場環(huán)境的變化和現代生產管理理念的不斷更新，一個制造型企業(yè)能否良性運營，關鍵是使計劃”與生產”密切配合，企業(yè)和車間管理人員可以在最短的時間內掌握生產現場的變化，作出準確的判斷和快速的應對措施，保證生產計劃得到合理而快速修正。雖然ERP和現場自動化系統(tǒng)已經發(fā)展到了非常成熟的程度，但是由于ERP系統(tǒng)的服務對象是企業(yè)管理的上層，一般對車間層的管理流程不提供直接和詳細的支持。而現場自動化系統(tǒng)的功能主要在于現場設備和工藝參數的監(jiān)控，它可以向管理人員提供現場檢測和統(tǒng)計數據，但是本身并非真正意義上的管理系統(tǒng)。所以，ERP系統(tǒng)和現場自動此資料來自

5、東莞臺商信息網，大量的管理資料下載化系統(tǒng)之間出現了管理信息方面的斷層”，對于用戶車間層面的調度和管理要求，它們往往顯得束手無策或功能薄弱。比如面對以下車間管理的典型問題，它們就難以給出完善的解決手段：?出現用戶產品投訴的時候，能否根據產品號碼追溯這批產品的所有生產過程信息？能否立即查明它的：原料供應商、操作機臺、操作人員、經過的工序、生產時間日期和關鍵的工藝參數？?同一條生產線需要混合組裝多種型號產品的時候，能否自動校驗和操作提示以防止工人部件裝配錯誤、產品生產流程錯誤、產品混裝和貨品交接錯誤？?過去12小時之內生產線上出現最多的5種產品缺陷是什么？次品數量各是多少？?目前倉庫以及前工序、中工

6、序、后工序線上的每種產品數量各是多少？要分別供應給哪些供應商？何時能夠及時交貨？?生產線和加工設備有多少時間在生產，多少時間在停轉和空轉？影響設備生產潛能的最主要原因是：設備故障？調度失誤？材料供應不及時？工人培訓不夠？還是工藝指標不合理？?能否對產品的質量檢測數據自動進行統(tǒng)計和分析，精確區(qū)分產品質量的隨機波動與異常波動，將質量隱患消滅于萌芽之中？?能否廢除人工報表，自動統(tǒng)計每個過程的生產數量、合格率和缺陷代碼？MES的定位，是處于計劃層和現場自動化系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，主要負責車間生產管理和調度執(zhí)行。一個設計良好的MES系統(tǒng)可以此資料來自東莞臺商信息網，大量的管理資料下載在統(tǒng)一平臺上集成諸如生產

7、調度、產品跟蹤、質量控制、設備故障分析、網絡報表等管理功能，使用統(tǒng)一的數據庫和通過網絡聯接可以同時為生產部門、質檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息服務。系統(tǒng)通過強調制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實時化的ERP/MES/SFC信息體系。3、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES及其功能3.1MES的定義MES是美國管理界90年代提出的新概念。美國先進制造研究機構AMR(AdvancedManufacturingResearch)通過對大量企業(yè)的調查發(fā)現現有的企業(yè)生產管理系統(tǒng)普遍由以ERP/MRPII為代表的企業(yè)管理軟件，以SCADA、HMI(HumanMachineI

8、nteface)為代表的生產過程監(jiān)控軟件和以實現操作過程自動化，支持企業(yè)全面集成的MES軟件群組成。根據調查結果，AMR于1992年提出的三層的企業(yè)集成模型(如圖1)。-州R的三層企業(yè)集成模型此資料來自東莞臺商信息網，大量的管理資料下載MESAInternational(MES國際聯合會)是以宣傳MES思想和產品為宗旨的貿易聯合會，它為了幫助其成員組織在企業(yè)界推廣MES制定了一系列研究、分析和開發(fā)計劃。MESA協(xié)會白皮書(MESAWhitePaperNo.6,1997)對MES系統(tǒng)作如下之定義：?MES系統(tǒng)在產品從工單發(fā)出到成品產出的過程中，扮演生產活動最佳化的信息傳遞者。?當事件發(fā)生變異時，

9、借著實時正確的信息、生產執(zhí)行系統(tǒng)規(guī)范、原始工作情況、資料反應及回饋，作出快速的響應以減少無附加價值之生產活動，提升工廠生產制程的效率。?MES改善生產條件及準時出貨、庫存周轉、生產毛利及現金流量效益，MES并且也在企業(yè)與供應鏈之間提供一個雙向的生產信息流。MESA協(xié)會白皮書(MESAWhitePaperNo.3,1997)中提出說明企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)、MES與控制系統(tǒng)間的作業(yè)互動與信息流模式，如圖二所示。此資料來自東莞臺商信息網，大量的管理資料下載賣時工廠普理WE5在工廠中的鼾據流制造執(zhí)行國統(tǒng)MES控罰多數幄作指令檢查葬生產作業(yè)計劃跟蹤IIP弊放生產訂卑顯示搽作員指令更新ERP系韁訂單狀亳

10、生芹歷史備員*祚，任等秋意機第，操作員優(yōu)態(tài)過程參效掛總系里【或手工用作）圖二MES在工廠中的數據流圖中左邊ERP等系統(tǒng)需隨時注意產品庫存量、客戶訂單狀況與材料需求，然后將這些信息傳送至MES,由執(zhí)行系統(tǒng)進行生產或安排庫存以滿足客戶訂單需求。對MES而言，這一層就是生產的計劃層。中間部分為MESv系統(tǒng)，負責完成產品制造工作，產品的規(guī)格、型號、參數等相關資料儲存于此系統(tǒng)中，MES將此產品相關資料轉化為作業(yè)程序提供給控制系統(tǒng)之作業(yè)人員或機器設備來使用。V右邊部分為控制系統(tǒng)，當作業(yè)程序、相關流程、文件及其它相關生產需求項目就緒，控制系統(tǒng)便運用所有工廠內相關資源（軟、硬件及人員）負責完成生產制造過程以達

11、成產品生產目標。此資料來自東莞臺商信息網，大量的管理資料下載3.2MES的功能由MES的定義可見，MES為一系列管理功能，而并非一套軟件系統(tǒng)，它完全可以是各種生產管理的功能軟件集合。MESA通過其各成員的實踐歸納了十一個主要的MES功能模塊，包括：工序詳細調度資源分配和狀態(tài)管理生產單元分配過程管理人力資源管理維護管理質量管理文檔控制產品跟蹤和產品清單管理性能分析和數據采集MES的各功能模型與企業(yè)其它信息化系統(tǒng)的關系如圖三所示實際的MES產品可能同時包含了其中一個或幾個功能模塊。此資料來自東莞臺商信息網，大量的管理資料下載三MES的各功能模型與企業(yè)其它信息化系統(tǒng)的關系4、MES的典型結構由于ME

12、S在產品從工單發(fā)出到成品產出的整個過程中，扮演生產活動最佳化的信息傳遞者”的角色，MES必然要具有多種功能并且能夠同時為生產、質檢、工藝、物流等多個部門服務，這就決定了MES的結構設計必須滿足以下原則：?MES應該是一個分布式的計算機系統(tǒng)?MES系統(tǒng)能夠與企業(yè)的其他制造信息系統(tǒng)相聯接，從而提供高效的企業(yè)管理功能?它以生產行為信息為核心，為企業(yè)決策系統(tǒng)提供直接的支持”(MESA1997)由于工廠可能會從不同的軟件供應商購買適合自己的MES模塊，或將車間現有的各種管理系統(tǒng)集成為MES功能的一部分，其結果導致許多工廠的MES系統(tǒng)實際上是一個大雜炒。每個系統(tǒng)都有各自的處理邏輯，數據庫，數據模型和通信機

13、制。又因為MES應用常此資料來自東莞臺商信息網，大量的管理資料下載常是要滿足關鍵任務的系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)就很難隨技術的更新而進行升級。一個基于統(tǒng)一軟硬件平臺的MES系統(tǒng)往往采用工業(yè)PC/PLC/HMI等設備作為車間內各生產單元（生產區(qū)域）功能站的主要構件，通過對各個生產單元的數據收集和反饋，組成覆蓋全廠或者整個流水線的、滿足閉環(huán)生產管理需要的開放式以太網絡。采用MES數據庫服務器作為系統(tǒng)核心，進行實時數據存取和比照，實現生產信息的監(jiān)視、控制和生產過程的管理。系統(tǒng)以大型關系型數據庫技術為設計基礎，便于大量實時數據的存儲、比對、運作，產生各類統(tǒng)計分析報表，并基于穩(wěn)定的Web應用，提供標準的網際網絡的

14、瀏覽查詢和遠程資料索取。當前典型的MES結構模型如圖四。在企業(yè)內部，各功能站通過局域網對MES服務器進行交互操作，同時其他各查詢終端也通過局域網查詢MES處理后提供的數據、報表和圖形。在企業(yè)外部，通過Internet可以連接到MES,在設定的權限內對系統(tǒng)進行信息發(fā)布或讀取操作。公司內部管理、外部機構以及其它相關業(yè)務單位通過MES聯系形成了一個緊密的整體，做到實時信息共享，使業(yè)務流程變得有序而高效。此資料來自東莞臺商信息網，大量的管理資料下載四MES的典型結構5、MES與ERP雖然ERP和MES在功能上具有非常良好的互補性，但是在企業(yè)信息化建設過程中，它們之間未必需要相互依賴于對方而存在。在生產

15、計劃管理、質量管理和物流管理等方面，MES和ERP系統(tǒng)的功能可以互相延伸和對接，共同構建更為完善的現代化企業(yè)信息管理體系。當企業(yè)已經存在ERP系統(tǒng)時，可以將MES與ERP系統(tǒng)進行集成，以優(yōu)化公司的信息管理，更加有力地保證商業(yè)目標的實現。MES與ERP系統(tǒng)集成的優(yōu)點體現為：?進一步改進現有的操作流程，實現企業(yè)管理層和車間管理層一體化標準運作，從而更加有效地縮短產品周期，提高勞動生產率。?進一步改造信息技術基礎設施，實現公司內部信息和數據的集此資料來自東莞臺商信息網，大量的管理資料下載中管理，從根本上減少信息和數據內部流通的時間。?配合供應鏈管理（SCM）系統(tǒng)，減少供應鏈成本，增強對顧客需求的快速反應，優(yōu)化客戶服務并提高公司的整體工作效率。?增加財務系統(tǒng)數據當日更新和管理報表即時統(tǒng)計的功能，實現當日結帳的目標。?以實時數據為依據的生成計劃更加正確及時地反映整個生產情況。6、MES的前景MES是面向車間層的生產管理技術與實時信息系統(tǒng)，它是實施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略，實現車間生產敏捷化的基本技術手段。由于MES強調控制和協(xié)調，使現代制造業(yè)信息系統(tǒng)不僅有很好的計劃系統(tǒng)，而且能使計劃落實到實處的執(zhí)行系統(tǒng)。因此短短幾年間MES在國外的企業(yè)中迅速推廣開來，并給企業(yè)帶來了巨大的經濟效益。我國企業(yè)實施以MRPII/ERP為主的企業(yè)