國(guó)際MES應(yīng)用與發(fā)展

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)化和功能組件化、模塊化的思路。這時(shí)，許多MES軟件實(shí)現(xiàn)了組件化，也方便了集成和整合，這樣用戶根據(jù)需要就可以靈活快速地構(gòu)建自己的MES。圖7是MESAinternational于1997年提出的MES功能組件和集成模型。該模型代表的11個(gè)功能模塊如同龜背一樣配置。MESA規(guī)定，只具備11個(gè)之中的某一個(gè)或幾個(gè)，也屬M(fèi)ES系列的單一功能產(chǎn)品。MES的11個(gè)功能主要如下:(1)生產(chǎn)資源分配與監(jiān)控；(2)作業(yè)計(jì)劃和排產(chǎn);(3)工藝規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)管理;(4)數(shù)據(jù)采集(裝置在線連接采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和各種參數(shù)信息，控制系統(tǒng)接口，生成生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄、質(zhì)量數(shù)據(jù)、績(jī)效信息、臺(tái)帳累計(jì))；(5)作業(yè)員工管理;(6)產(chǎn)品質(zhì)量管理;(7)過(guò)程管理(過(guò)程控制、APC、基于模型的分析與模擬、與外部解析系統(tǒng)接口)；(8)設(shè)備維護(hù)；(9)績(jī)效分析；(10)生產(chǎn)單元調(diào)度；(11)產(chǎn)品跟蹤。AMR組織則又把按著11個(gè)功能實(shí)現(xiàn)的整體解決方案稱為MESⅡ(ManufacturingExecutionSolution)。這一時(shí)期，很多團(tuán)體、政府機(jī)構(gòu)、組織也參與了MES的標(biāo)準(zhǔn)化以及標(biāo)準(zhǔn)、模型的研究和建立活動(dòng)。涉及分布對(duì)象技術(shù)、集成技術(shù)、平臺(tái)技術(shù)、互操作技術(shù)和即插即用等技術(shù)。其主要成果如下：(1)MESA提出了MES對(duì)象模型。(2)標(biāo)準(zhǔn)化組織OMG(ObjectManagementGroup)的制造分會(huì)(MfgDTF,ManufacturingDomainTaskForce)發(fā)布了RFI(RequestforInformation)文件。(3)ISA(InternationalFederationoftheNationalStandardizingAssociations)的SP95(EnterpriseControlsystemIntegration)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布了ERP與MES之間的接口標(biāo)準(zhǔn)模型。(4)發(fā)布NIIIP—SMART(NationalIndustrialInformationInfrastructureProtocols—SolutionforMESAdaptableReplicableTechnology)信息結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。(5)由半導(dǎo)體制造技術(shù)協(xié)會(huì)(SEMATECH,SemiconductorManufacturingTechnology)發(fā)表了SEMATECH/SEMICIM平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)。(6)NIST—SIMA(NationalInstituteofStandardandTechnology—SystemIntegrationofManufacturingApplications)用IDEFO描述了通用業(yè)務(wù)活動(dòng)模型(ActivityModels)。(7)日本標(biāo)準(zhǔn)化與制造科技中心發(fā)布了openMES，涉及面向?qū)ο?、平臺(tái)、功能模塊、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、CORBA等。其中，從1997年開(kāi)始的國(guó)際儀表學(xué)會(huì)(ISA)啟動(dòng)的編制ISASP95企業(yè)控制系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)和ISASP98批量控制標(biāo)準(zhǔn)的工作尤為重要，2000年發(fā)布了SP95.01模型與術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)，2001年發(fā)布了SP95.02對(duì)象模型屬性標(biāo)準(zhǔn)，2002年發(fā)布了SP95.03制造信息活動(dòng)模型(ActivityModels)標(biāo)準(zhǔn)，2003年發(fā)布了SP95.04制造操作對(duì)象模型標(biāo)準(zhǔn)。其中SP95.01已經(jīng)被IEC/ISO接受為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。SP95.01規(guī)定了生產(chǎn)過(guò)程涉及的所有資源信息及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和表達(dá)信息關(guān)聯(lián)的方法。SP95.02對(duì)第1部分定義的內(nèi)容作了詳細(xì)規(guī)定和解釋，SP95.03提出了管理層與制造層間信息交換的協(xié)議和格式。此外，許多專家學(xué)者也在MES標(biāo)準(zhǔn)化方面做出了不少成果，比如C.Gilman等人在1998年出版了《Enterpriseusingenterpriserules,intelligentagents,STEP,andworkflow》一書，總結(jié)了虛擬企業(yè)集成設(shè)計(jì)與制造以及使用的企業(yè)規(guī)則、智能代理、STEP標(biāo)準(zhǔn)和工作流程;AshokK.Nangid和MelyssaEvanson等人1997年在《IntegratingProcesscontrolwithinformationsystemsusingmanufacturingexecutionsystems》一書中總結(jié)了MES信息系統(tǒng)與過(guò)程控制系統(tǒng)的集成;JeffLoebl997年在《TheapplicationofamanufacturingexecutionandJITprinciplestoplantinformationprocesses》一書中總結(jié)了在工廠級(jí)信息處理中制造執(zhí)行系統(tǒng)和JIT原理的應(yīng)用等。所有組織和學(xué)者都倡導(dǎo)MES功能和接口的標(biāo)準(zhǔn)化，以及集成(Integration)、互操作性(Inter-operability)的重要性。系統(tǒng)之間、功能模塊之間提倡以O(shè)RB(ObjectRequestBroker)作為MES信息訪問(wèn)接口協(xié)議，實(shí)現(xiàn)MES功能組合的即插即用。另外，分部式對(duì)象技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)CORBA和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)都是開(kāi)發(fā)MES軟件的基礎(chǔ)，但是開(kāi)發(fā)成木高、系統(tǒng)性能差以及三層模型界限不明確等因素，一直影響著MES功能的組件化。1998年，AMR公司發(fā)表REPAC模型(Ready,Execute,Process,Analyze,Coordinate)，即包括準(zhǔn)備、實(shí)行、處理、分析、調(diào)整五個(gè)階段組成的過(guò)程周期，如圖9所示。該模型參考了供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)參考模型(SCOR,SupplyChainOperationReference)，把其中的"Make"作為關(guān)注焦點(diǎn)(如圖10所示)，將計(jì)劃、技術(shù)方案、調(diào)度、執(zhí)行和控制等對(duì)應(yīng)的五個(gè)信息系統(tǒng)集成連接，流程工業(yè)的REPAC模型和信息系統(tǒng)對(duì)應(yīng)關(guān)系也如圖9所示。REPAC模型不只是針對(duì)MES三層模型的中間層，而是與相應(yīng)系統(tǒng)一起連接在經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)的閉環(huán)回路中。在AMR的INTECHl994年5月號(hào)上，對(duì)MES的概念表述如下:MES是在公司的整個(gè)資源按其經(jīng)營(yíng)目標(biāo)進(jìn)行管理時(shí)，為公司提供實(shí)現(xiàn)執(zhí)行目標(biāo)的執(zhí)行手段，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)連接基本信息系統(tǒng)的理論數(shù)據(jù)和工廠的實(shí)際數(shù)據(jù)，并提供業(yè)務(wù)計(jì)劃系統(tǒng)與制造控制系統(tǒng)之間的通信功能。因此，MES不只是工廠的單一信息系統(tǒng)，而是橫向之間、縱向之間、系統(tǒng)之間集成的系統(tǒng)，即所謂經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)，對(duì)于SCP、ERP、CRM、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等近年被關(guān)注的各種企業(yè)信息系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，只要包含工廠這個(gè)對(duì)象，就離不了MES。歸結(jié)起來(lái)，MES可以概括為一個(gè)宗旨----制造怎樣執(zhí)行，兩個(gè)核心數(shù)據(jù)庫(kù)----實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，兩個(gè)通信接口----與控制層接口和與業(yè)務(wù)計(jì)劃層接口，四個(gè)重點(diǎn)功能----生產(chǎn)管理、工藝管理、過(guò)程管理和質(zhì)量管理，以及11個(gè)基本功能(包括重點(diǎn)功能和輔助功能)。近十年來(lái)，新興的業(yè)務(wù)類型不斷涌現(xiàn)，對(duì)技術(shù)革新產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)力。正是基于這一點(diǎn)，使人們對(duì)B2B以及供應(yīng)鏈給予了極大的關(guān)注。盡管B2B和供應(yīng)鏈屬于業(yè)務(wù)層的解決方案，但如果想要充分地實(shí)現(xiàn)它們，還需要得到制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)(MES)的強(qiáng)有力的支持。其結(jié)果是MES不能僅僅做成業(yè)務(wù)(Business)和過(guò)程(Process)之間的接口層，還需要建立大量可以完成公司關(guān)鍵業(yè)務(wù)的功能。這些功能無(wú)法彼此獨(dú)立，也不能通過(guò)數(shù)據(jù)交換層簡(jiǎn)單地連接，而是必須依據(jù)業(yè)務(wù)(Business)和生產(chǎn)(production)策略彼此協(xié)同。這在ISA-95委員會(huì)的文件中，有非常明確的表述。不僅描述了MES過(guò)程，同時(shí)還通過(guò)各種功能，諸如資源管理和資源分配、調(diào)度、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量保證管理、維護(hù)管理、績(jī)效分析、排程、文件控制、工時(shí)管理及物料和生產(chǎn)跟蹤等之間的交互作用來(lái)描述MES過(guò)程。二、日本的MES日本的MES起步較早、成果較多、應(yīng)用較廣，而且與中國(guó)的管理理念相近。日本的CIO雜志等3個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)490家企業(yè)，其中制造業(yè)166家的信息部門、計(jì)劃經(jīng)營(yíng)部門負(fù)責(zé)人進(jìn)行了2003年度IT投資方向的調(diào)查，劃分為16個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，從市場(chǎng)規(guī)模指數(shù)和關(guān)注程度上看，20世紀(jì)90年代中期在日本興起的ERP類應(yīng)用已經(jīng)讓位給以MES為代表的生產(chǎn)管理系統(tǒng)的實(shí)施。日本的MES特點(diǎn)如下:(1)日本有比較系統(tǒng)地研究、介紹MES的專著----《MES入門》，由中村.實(shí)和正田.耕----編著，2000年4月出版，介紹了MES的概要和發(fā)展，MES的功能、作用、軟件以及各個(gè)行業(yè)的特點(diǎn)，MES對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理、提高產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量和降低成本等方面的貢獻(xiàn)，并提供了參考文獻(xiàn)、MES網(wǎng)址和應(yīng)用案例一覽，是一本參考價(jià)值很高的入門書籍。2004年2月，中村實(shí)和中村一世又編著了《圖解MES應(yīng)用第一線一從應(yīng)用案例看引入MES的注意事項(xiàng)》，這是日本的第二本MES專著。另外，日本很多雜志，如《計(jì)裝》、《化學(xué)裝置》、《略》、《略》、《化學(xué)經(jīng)濟(jì)》、《工場(chǎng)管理》等雜志經(jīng)常舉辦MES?？蚩荕ES文章，日本生產(chǎn)管理協(xié)會(huì)、工廠自動(dòng)化推進(jìn)協(xié)會(huì)、生產(chǎn)系統(tǒng)模型專門委員會(huì)、東京實(shí)踐經(jīng)營(yíng)研究會(huì)、實(shí)踐MES研究會(huì)、工業(yè)調(diào)查會(huì)等組織經(jīng)常組織MES的調(diào)查、研究和召開(kāi)各種主題專業(yè)會(huì)議。日本標(biāo)準(zhǔn)化與制造科技中心還制訂發(fā)布了OpenMES標(biāo)準(zhǔn)。(2)對(duì)MES重新進(jìn)行了定義，其文化內(nèi)涵更接近于東方。首先，在MES的基礎(chǔ)上，提出了"制造管理系統(tǒng)"、"制造實(shí)行系統(tǒng)"、"生產(chǎn)實(shí)行系統(tǒng)"和"綜合生產(chǎn)管理系統(tǒng)"的新解。除了遵循AMR和MESA的定義和描述外，日本的學(xué)者更強(qiáng)調(diào)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種信息的時(shí)實(shí)采集與集成，將過(guò)程信息(PIMS，工廠信息管理系統(tǒng))作為MES的核心;通過(guò)CIM(計(jì)算機(jī)集成制造)將工廠系統(tǒng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行理想整合的具體化，是支撐工廠生產(chǎn)功能的骨干系統(tǒng)，是連結(jié)ERP系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)的神經(jīng)系統(tǒng)和橋梁;是根據(jù)ERP提出"生產(chǎn)什么、生產(chǎn)多少"的宏觀指令，進(jìn)行何時(shí)何分、哪條生產(chǎn)線投入何種原料、用何種工藝、完成何種產(chǎn)品的具體指令和調(diào)度;在MESA的l1個(gè)功能中，強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息數(shù)字化管理、工藝管理、物流管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)指令、進(jìn)度跟蹤管理、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)督與控制和運(yùn)維管理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的管理。(3)總結(jié)了日本企業(yè)引入MES軟件的必要步驟和注意事項(xiàng)。即計(jì)劃編制、組織組建、培訓(xùn)與準(zhǔn)備、需求定義、建模與差異分析、概要設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)、客戶化開(kāi)發(fā)與測(cè)試、設(shè)備安裝定義、軟件接口規(guī)格定義與設(shè)計(jì)、接口開(kāi)發(fā)與聯(lián)調(diào)共10個(gè)步驟和注意MES在經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)的重要地位，考慮生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息系統(tǒng)的五個(gè)要素一人、信息系統(tǒng)、業(yè)務(wù)規(guī)則、設(shè)備和產(chǎn)品，區(qū)分客戶信息的必要性、MES軟件包的適應(yīng)性，注重項(xiàng)目管理，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用效果，快速實(shí)施和投用，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)是MES成功的基礎(chǔ)等事項(xiàng)。三、國(guó)外流程工業(yè)的MESMES屬于企業(yè)管理應(yīng)用軟件的范圍，起源于離散工業(yè)，又?jǐn)U展到流程工業(yè)。據(jù)《ManufacturingSystemsMagazine》統(tǒng)計(jì)，在企業(yè)管理應(yīng)用軟件中，除ERP產(chǎn)品和廠商外，MES產(chǎn)品及其廠商Invensys、SIEMENS、EmersonProcessManagement、AS-PENTech、IndusInternational、HoneywellHi-specSolutions、RockwellSoftware、ABB、KronosInc.、GEFanucAutomation、AgileSoftwareCorp.、OSISoftware、SimSci、Wonderware、HITACHI、YOKOGAWA、TechnomatixTech、LillySoftware等公司都名列前茅。在離散工業(yè)和流程工業(yè)，生產(chǎn)管理存在著極大差異。即便是流程工業(yè)，也差異不小。例如煉油工業(yè)和化工業(yè)，雖說(shuō)像姊妹倆，但煉油卻有油品輸轉(zhuǎn)調(diào)和功能模塊，而化工則不需要。至于冶金、輕工甚至其他行業(yè)，差異就更大了。因此，目前形成了煉油工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、化纖紡織工業(yè)、機(jī)器制造業(yè)、汽車制造業(yè)、航空業(yè)、造船業(yè)、半導(dǎo)體制造業(yè)、冶金業(yè)、煉鋁業(yè)等不同行業(yè)和領(lǐng)域的MES。在石油、天然氣、石油化工領(lǐng)域，裝置之間都由配管連接，過(guò)程控制非常必要。作為工廠運(yùn)行信息系統(tǒng)的DCS從20世紀(jì)70年代開(kāi)始普及，較早地實(shí)現(xiàn)了過(guò)程監(jiān)控和自動(dòng)化，但是至今DCS和MES之間的接口還是薄弱環(huán)節(jié)。在MES中，專門設(shè)計(jì)了PIMS(工廠信息管理系統(tǒng)，PlantInformationManagementSystem)接收DCS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)績(jī)效管理和運(yùn)行數(shù)據(jù)的集成。對(duì)于流程工業(yè)，作為填補(bǔ)計(jì)劃系統(tǒng)和控制系統(tǒng)狹縫的MES的主要功能模塊，一般包括短期生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)排產(chǎn)和調(diào)度(APS)，過(guò)程控制和管理，維護(hù)管理，技術(shù)信息管理，過(guò)程優(yōu)化控制(APC)，提高質(zhì)量管理功能的LIMS以及與ERP之間的連接。還有流程工業(yè)生產(chǎn)的特殊需求，如數(shù)據(jù)調(diào)理和校正、運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、公用工程平衡管理、設(shè)備壽命預(yù)測(cè)、設(shè)備性能計(jì)算(equipmentperformancecalculations)、罐區(qū)管理、罐區(qū)平衡、物料平衡等，都作為MES的單一功能模塊，并往往集成到MES系統(tǒng)中。下面列舉國(guó)外3個(gè)針對(duì)流程工業(yè)尤其適用于石油化工工業(yè)的較為突出和優(yōu)秀的MES產(chǎn)品方案。(1)Honeywell的MES方案Honeywell公司是世界著名的自動(dòng)化儀表、過(guò)程控制和工業(yè)軟件公司，其MES產(chǎn)品從20世紀(jì)90年代末開(kāi)始，先由單一的MES功能模塊發(fā)展到整體解決方案。其MES產(chǎn)品的核心是Business.FLEXPKS。該產(chǎn)品將經(jīng)營(yíng)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)操作目標(biāo)，同時(shí)將經(jīng)過(guò)處理驗(yàn)證的生產(chǎn)績(jī)效數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，從而形成計(jì)劃管理層、生產(chǎn)執(zhí)行層和過(guò)程控制層三個(gè)層次的周期循環(huán)。該產(chǎn)品由價(jià)值鏈管理(ValueChainManagement)、先進(jìn)計(jì)劃與調(diào)度(AdvancedPlanningandScheduling)、運(yùn)行管理(OperationsManagement)、油品調(diào)和及儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化(Blending&MovementAutomation)和生產(chǎn)管理(ProductionManagement)5個(gè)應(yīng)用套件共30多個(gè)模塊組成。價(jià)值鏈管理又包括銷售預(yù)測(cè)、運(yùn)輸計(jì)劃、生產(chǎn)排產(chǎn)、原材料計(jì)劃、供應(yīng)鏈?zhǔn)录芾怼?kù)存計(jì)劃、價(jià)值鏈循環(huán)優(yōu)化和生產(chǎn)計(jì)劃管理等。先進(jìn)計(jì)劃調(diào)度包括原材料供應(yīng)及產(chǎn)品分配與優(yōu)化、原油組分分析、原油采購(gòu)計(jì)劃、原油調(diào)度優(yōu)化、生產(chǎn)實(shí)況分析、油品調(diào)和調(diào)度等。運(yùn)行管理包括操作指令下達(dá)、運(yùn)行監(jiān)控、事件監(jiān)控、實(shí)驗(yàn)室信息管理與集成、油罐組分跟蹤、產(chǎn)品規(guī)格管理、多單元生產(chǎn)運(yùn)行計(jì)劃等。油品儲(chǔ)運(yùn)及調(diào)和自動(dòng)化包括調(diào)和調(diào)度計(jì)劃、在線調(diào)和優(yōu)化、調(diào)和比率控制和調(diào)和績(jī)效統(tǒng)計(jì)、油品輸轉(zhuǎn)及庫(kù)存跟蹤、罐存計(jì)量管理、輸轉(zhuǎn)模型建立、油品輸轉(zhuǎn)控制、油品移動(dòng)路徑選擇等。生產(chǎn)管理包括物料平衡和庫(kù)存盤點(diǎn)、成本核算、組分計(jì)算與平衡、批量跟蹤與控制、原材料消耗統(tǒng)計(jì)、物料移動(dòng)跟蹤、多單元生產(chǎn)運(yùn)行計(jì)劃、操作指令下達(dá)和實(shí)驗(yàn)室信息管理等。方案如圖12所示。另外，Honeywell又將其MES解決方案與資產(chǎn)管理解決方案——SSET.MAXTM、先進(jìn)控制與區(qū)域優(yōu)化解決方案——Profit.PlusTM、生產(chǎn)信息集成平臺(tái)—Uniformance等應(yīng)用套件和信息集成平臺(tái)整合為協(xié)同生產(chǎn)管理解決方案(UnifiedManufacturingSolutions)，也可看成是其廣義的MES或者是MES功能模塊的擴(kuò)充。(2)ASPENTech的MES方案美國(guó)ASPENTech公司是化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域著名的流程模擬、先進(jìn)控制和供應(yīng)鏈管理優(yōu)化軟件公司，近幾年經(jīng)過(guò)并購(gòu)和整合，也定位在MES解決方案供應(yīng)商。它提出了企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理的理念并開(kāi)發(fā)集成了相應(yīng)的軟件產(chǎn)品。根據(jù)ASPEN的定義，企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理(EnterpriseOperationsManagement,EOM)是一個(gè)企業(yè)級(jí)的集成解決方案，把ERP層、MES層和DCS層進(jìn)行整合，高效地設(shè)計(jì)、管理和運(yùn)營(yíng)制造與供應(yīng)鏈的相關(guān)業(yè)務(wù)。根據(jù)ASPEN的觀點(diǎn)，ERP的功能是回答已發(fā)生了什么?而EOM的功能則是回答未來(lái)應(yīng)該怎么做并執(zhí)行這些決策。ASPEN公司用于過(guò)程工業(yè)運(yùn)營(yíng)管理的MES產(chǎn)品為ASPENPlantelligence，即智能工廠解決方案。ASPENTech的MES解決方案自1998年推出，并不斷發(fā)展和完善，得到了許多大型石油化工公司的采用。方案主要包括流程模擬、虛擬工廠模擬器、生產(chǎn)計(jì)劃與優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度與優(yōu)化、先進(jìn)控制與實(shí)時(shí)優(yōu)化(RT-OPT)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與信息管理、數(shù)據(jù)校正與物料平衡、績(jī)效監(jiān)控與績(jī)效管理、油品調(diào)和、生產(chǎn)指令管理與操作日志、油品移動(dòng)和罐區(qū)管理等11個(gè)功能模塊以及ASPENEnterpisePlatform(AEP)集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理與生產(chǎn)過(guò)程控制的一體化。(3)EMERSON的MES方案EMERSON公司也是一個(gè)國(guó)際知名的過(guò)程控制和企業(yè)管理軟件產(chǎn)品制造商，它針對(duì)傳統(tǒng)的集成方案中用戶界面繁雜，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、人與系統(tǒng)之間仍然不能很好的對(duì)話和協(xié)同等司題，提出了MES的集成指導(dǎo)原則，即注重提高投入產(chǎn)出效率和利潤(rùn)等業(yè)務(wù)目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作而進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放性、擴(kuò)展性、適應(yīng)性、靈活性、簡(jiǎn)易性高的技術(shù)平臺(tái)，追求系統(tǒng)的可用性、數(shù)據(jù)的一致性、安全性和可靠性，降低系統(tǒng)總擁有成本(TCO)，保護(hù)現(xiàn)有的應(yīng)用與資源等。MES的功能定位則依據(jù)SP95標(biāo)準(zhǔn)，突出企業(yè)層和控制層之間生產(chǎn)管理的5個(gè)通用功能，即生產(chǎn)調(diào)度、能耗物耗管理、維護(hù)管理、質(zhì)量保證和倉(cāng)儲(chǔ)控制。而軟件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)則包括XML(ExtensibleMarkupLanguage,擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言)、SOAP(SimpleObjectAc-cessProtocol，簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議)、WebServices(Web服務(wù))、OPC(OLEforProcessControl，面向過(guò)程控制的對(duì)象鏈接與嵌入)和.NET(微軟的一套開(kāi)發(fā)工具和代碼執(zhí)行平臺(tái))等，如圖14所示。四、國(guó)內(nèi)的MES進(jìn)展盡管在國(guó)外MES和ERP的概念同一年提出，但是ERP卻比MES的發(fā)展勢(shì)頭迅猛。因此，國(guó)內(nèi)盡管關(guān)于MES的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用只是近年來(lái)的事情，但是與國(guó)外的差距還是不大。20世紀(jì)90年代初期，中國(guó)就開(kāi)始對(duì)MES以及ERP的跟蹤研究、宣傳或試點(diǎn)，而且曾經(jīng)提出了“管控一體化”，“人、才、物、產(chǎn)、供、銷”等頗具中國(guó)特色的CIMS、MES、ERP、SCM等概念，只是總結(jié)、歸納、宣傳、堅(jiān)持或者提煉、提升不夠，發(fā)展勢(shì)頭不快。據(jù)稱，中國(guó)最早的MES是20世紀(jì)80年代寶鋼建設(shè)初期從SIEMENS公司引進(jìn)的。中國(guó)工業(yè)信息化基本上是沿著西方工業(yè)國(guó)家的軌跡前進(jìn)，只是慢半拍而已。70-80年代以工廠自動(dòng)化為主，80-90年代以管理信息化為主。進(jìn)入21世紀(jì)初，仍然以提升工廠自動(dòng)化水平，普及DCS、SCADA、PLC、FCS和提升管理信息化水平，由開(kāi)發(fā)MIS轉(zhuǎn)向推廣普及ERP為主。但是，盡管MES層仍然是斷層、殘缺環(huán)和狹縫，人們對(duì)MES的概念、MES在企業(yè)信息化的地位已不陌生，并開(kāi)始形成共識(shí)。幾乎絕大多數(shù)大學(xué)和工業(yè)自動(dòng)化研究單位，甚至于國(guó)家、省、市級(jí)政府主管部門都開(kāi)始跟蹤、研究MES，具體表現(xiàn)為開(kāi)設(shè)MES課程，培養(yǎng)MES研究生，成立工程技術(shù)研究、先進(jìn)制造扶術(shù)、制造業(yè)信息化工程等相關(guān)研究中心和實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)設(shè)MES網(wǎng)站、論壇和專欄，籌辦、主辦MES國(guó)際研討會(huì)，將MES納入國(guó)家、省、市科技發(fā)展規(guī)劃，成立MES公司和事業(yè)部，封閉開(kāi)發(fā)MES產(chǎn)品，借助國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品實(shí)施MES工程等等。真可謂是從中央到地方，從學(xué)會(huì)到協(xié)會(huì)，從IT公司到制造生產(chǎn)廠，從綜合網(wǎng)站到專業(yè)網(wǎng)站，從綜合大學(xué)到?？圃盒＃季砣肓薓ES熱潮之中。但是，從總體上看，相對(duì)于應(yīng)用來(lái)說(shuō)，仍以研究居多，而且仍處于淺層研究;就產(chǎn)品來(lái)講，自主研發(fā)才剛剛開(kāi)始，盡管有少數(shù)國(guó)內(nèi)IT公司一方面模仿國(guó)外的模式，同時(shí)也總結(jié)提煉中國(guó)工業(yè)企業(yè)MES層面的經(jīng)驗(yàn)(know-how)，但是仍以實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品居多，離商品化還有一段路程;就應(yīng)用來(lái)說(shuō)，像冶金、石化、煙草、食品等行業(yè)雖已有應(yīng)用，但仍屬拓荒者或先行者。盡管如此，仍然有一批出類拔萃者或佼佼者，下面列舉流程工業(yè)的兩個(gè)相對(duì)成型、成熟和有規(guī)模、有影響、有前途、有希望成大氣候的國(guó)產(chǎn)MES產(chǎn)品。首先是和利時(shí)公司，它很像Honeywell，開(kāi)始做儀表，后來(lái)向DCS、PLC和FCS發(fā)展，走過(guò)了硬件從單機(jī)到系統(tǒng)的歷程。在搞硬件研究生產(chǎn)的同時(shí)，又搞軟件，先是過(guò)程控制軟件，后是管理軟件，又走過(guò)了由硬件到軟件、由企業(yè)單層信息系統(tǒng)到集成信息系統(tǒng)的歷程。為了滿足工業(yè)發(fā)展需要，它研發(fā)了流程行業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)HOLLIAS-MES(ManufacturingExecutionSystem)。生產(chǎn)管理系統(tǒng)以企業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，提供實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)、質(zhì)量分析系統(tǒng)、設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)、能源消耗管理系統(tǒng)、批量管理系統(tǒng)、生產(chǎn)成本核算系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)等功能。為企業(yè)生產(chǎn)管理人員進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控與管理、保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，控制產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本提供了靈活有力的工具。HOLLIAS-MES與DCS、PLC等控制設(shè)備具有豐富的通信接口，通過(guò)OPCClient模塊與不同的控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。I/OServers支持OPC、DDE等多種通訊接口協(xié)議，可連接到由和利時(shí)、橫河、霍尼韋爾、西門子、羅克韋爾、ABB、費(fèi)希爾羅斯蒙特、日立、三菱、歐姆龍等工業(yè)自動(dòng)化廠家生產(chǎn)的DCS、PLC、RTU等設(shè)備。并提供ODBC接口，可與ERP等企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)的管理控制一體化。HOLLUAS-MES以生產(chǎn)過(guò)程信息為核心，為企業(yè)決策系統(tǒng)提供直接的支持，豐富的可靈活配置的功能模塊可以滿足不同行業(yè)的應(yīng)用要求。盡管在商品化、產(chǎn)品化、標(biāo)準(zhǔn)化方面還有很多工作要做，但該軟件可以堪稱中國(guó)式的更貼近中國(guó)企業(yè)的實(shí)用MES。其體系結(jié)婚如圖15所示。另一個(gè)國(guó)內(nèi)知名的產(chǎn)品是浙大中控的ESP-Suite—企業(yè)綜合自動(dòng)化整體解決方案。浙大中控也與和利時(shí)公司相似，也就是與Honeywell公司相似，也是由從硬件單機(jī)到DCS系統(tǒng)，從硬件系統(tǒng)到軟件系統(tǒng)，由DCS層、ERP層到MES層的模式發(fā)展起來(lái)的。ESP-Suite是面向流程工業(yè)企業(yè)的綜合自動(dòng)化整體解塊方案，包括企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)和過(guò)程控制系統(tǒng)(PCS)三個(gè)層次的軟件產(chǎn)品、工程與技術(shù)服務(wù)。ESP-Suite企業(yè)綜合自動(dòng)化整體解決方案包括以綜合信息集成軟件平臺(tái)(基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù))和實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件平臺(tái)(基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù))為核心的一系列應(yīng)用軟件。其體系結(jié)構(gòu)如圖16所示。當(dāng)然，國(guó)內(nèi)還有一些接近T-MES、I-MES和MES-Ⅱ的產(chǎn)品，不一一列舉。綜上所述，國(guó)內(nèi)的一些產(chǎn)品不能說(shuō)達(dá)到爐火純青的程度，但基本上符合AMR、MESA、ISA提出的主要定義、模型和標(biāo)準(zhǔn)。不管是國(guó)內(nèi)，還是國(guó)外，要推進(jìn)MES的推廣和普及，還任重而道遠(yuǎn)。五、MES的發(fā)展關(guān)鍵是建模技術(shù)隨著因需而變的理念提出，西門子公司為MES指出了一個(gè)全新的發(fā)展方向，它將MES建立在一種結(jié)構(gòu)(生產(chǎn)建模，ProductionModeling)之上，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，用戶可以用層級(jí)模型(HierarchicalModel),將各種專用產(chǎn)品(組件，Component)協(xié)同起來(lái)，來(lái)描述業(yè)務(wù)(Business)和生產(chǎn)作業(yè)(ProductionOperation)。這正是西門子在全面集成自動(dòng)化(TotallyIntegratedAutomation)中所展示的概念。近年來(lái)，一種新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)正在成為企業(yè)的行為規(guī)范—控制系統(tǒng)集成規(guī)范。這就是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國(guó)際電工委員會(huì)的IEC/ISO62264和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)組織/美國(guó)儀表系統(tǒng)與自動(dòng)化學(xué)會(huì)的ANSI/ISA-95，它定義了企業(yè)級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)與工廠車間級(jí)控制系統(tǒng)相集成時(shí)所使用的術(shù)語(yǔ)和模型。該標(biāo)準(zhǔn)還定義了中間層MES系統(tǒng)應(yīng)支持的生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)。很多供應(yīng)商、用戶、顧問(wèn)都參與了該標(biāo)準(zhǔn)的制定和定義。這就確保了該標(biāo)準(zhǔn)具有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)以及高度的可用性。該標(biāo)準(zhǔn)目前由三部分組成，其中第3部分定義了MES的作業(yè)活動(dòng)。它著重闡述了與生產(chǎn)(Production)、維護(hù)(Maintenance)及質(zhì)量(Quality)等有關(guān)的作業(yè)活動(dòng)。通常來(lái)說(shuō)，這些活動(dòng)都是同等重要的，不過(guò)，如果和生產(chǎn)或者生產(chǎn)作業(yè)無(wú)關(guān)的話，可能也就不需要維護(hù)作業(yè)或質(zhì)量作業(yè)了。供應(yīng)鏈的效率很大程度上受制于業(yè)務(wù)系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)的功能集成程度。MES正是以ISA-95為藍(lán)本提供了這種集成。系統(tǒng)集成的低下會(huì)導(dǎo)致制造系統(tǒng)效率低、可見(jiàn)性差。要想真正了解工廠正在執(zhí)行的情況，需要一個(gè)系統(tǒng)，它可以產(chǎn)生可配置的符合需要的生產(chǎn)報(bào)告來(lái)顯示各種KPI。這就必須將過(guò)程控制的特定數(shù)據(jù)與生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)(例如:訂貨排程、批次、人員、物料等)，以簡(jiǎn)化績(jī)效問(wèn)題分析和識(shí)別。MES可以提供生產(chǎn)流程的可見(jiàn)性，以創(chuàng)建改善生產(chǎn)流程的條件，并提高制造系統(tǒng)的效率。過(guò)程控制、MES及ERP之間的完全集成對(duì)現(xiàn)代企業(yè)的商業(yè)運(yùn)作來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。制造系統(tǒng)是由許多不同的功能相互協(xié)同而構(gòu)成的。制造系統(tǒng)的整體集成可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)一流的運(yùn)營(yíng)效率，相反，零散的解決方案將成為車間績(jī)效改善的瓶頸。軟件平臺(tái)的有效重用是實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本的關(guān)鍵。標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用產(chǎn)品通常都是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，它們包含了很多的功能。但是，當(dāng)這樣的系統(tǒng)面對(duì)千變?nèi)f化的客戶需求時(shí)，卻又往往顯得力不從心。因?yàn)?，這些系統(tǒng)很難擺脫那些已經(jīng)預(yù)先在產(chǎn)品中設(shè)置好的執(zhí)行邏輯(隱式規(guī)則法，implicitrulesapproach)。通常情況下，這些預(yù)設(shè)的執(zhí)行邏輯是無(wú)法根據(jù)特定需求去進(jìn)行修改的。隨著產(chǎn)品的升級(jí)換代和相應(yīng)應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，這種矛盾就尤為突出。對(duì)于今天的制造業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，擁有高度靈活的因需而變的應(yīng)用系統(tǒng)是企業(yè)在商戰(zhàn)中決勝的關(guān)鍵。很顯然，應(yīng)用上述的固化的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，是無(wú)法滿足企業(yè)變化需求的。因此，西門子公司提出了一種全新而獨(dú)特的范例，為制造執(zhí)行系統(tǒng)的發(fā)展開(kāi)辟了嶄新的天地。SIMATIC