制造业车间级管理系统MES及其典型结构.doc

《制造业车间级管理系统MES及其典型结构.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制造业车间级管理系统MES及其典型结构.doc（9页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、制造业车间级管理系统MES及其典型构造1、概 述 制造业是我国国民经济重要的支柱产业，在第二产业中占据中心地位。伴随中国参加WTO和经济全球化，中国正在成为世界制造业的中心。中国 的制造业企业面临日益剧烈的国内外竞争，如何迅速提高企业的核心竞争力，很重要的一点，就是以信息化带开工业化，加快信息化进程，走新型工业化道路，实现全社会生产力的跨越式开展。 纵观我国制造业信息化系统的应用现状，建立的重点普遍放在ERP管理系统和现场自动化系统Shop Floor Control System, SFC两个方面。但是，由于产品行销在这一、二十年间从生产导向快速地演变成市场导向、竞争导向，因而也对制造企业生

2、产现场的管理和组织提出了挑战，仅仅依靠ERP和现场自动化系统往往无法应付这新的局面。 工厂制造执行系统Manufacturing Execution System, MES恰好能填补这一空白。工厂制造执行系统MES是近10年来在国际上迅速开展、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES可以为用户提供一个快速反响、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低本钱、按期交货、提高产品的质量和提高效劳质量。适用于不同行业家电、汽车、半导体、通讯、IT、医药，能够对单一的大批量生产和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业提供良好的企业信息管理。目前国外知名企业应用MES系统已经成为普遍现象

3、，国内许多企业也逐渐开场采用这项技术来增强自身的核心竞争力。 2、企业方案层与过程控制层之间的信息“断层问题 我国制造业多年来采用的传统生产过程的特点是“由上而下按方案生产。简单的说是从方案层到生产控制层：企业根据订单或市场等情况制定生产方案生产方案到达生产现场组织生产产品派送。企业管理信息化建立的重点也大都放在方案层，以进展生产规划管理及一般事务处理。如ERP就是“位于企业上层方案层，用于整合企业现有的生产资源，编制生产方案。在下层的生产控制层，企业主要采用自动化生产设备、自动化检测仪器、自动化物流搬运储存设备等解决具体生产制程的生产瓶颈，实现生产现场的自动化控制。 由于市场环境的变化和现代

4、生产管理理念的不断更新，一个制造型企业能否良性运营，关键是使“方案与“生产密切配合，企业和车间管理人员可以在最短的时间内掌握生产现场的变化，作出准确的判断和快速的应对措施，保证生产方案得到合理而快速修正。虽然ERP和现场自动化系统已经开展到了非常成熟的程度，但是由于ERP系统的效劳对象是企业管理的上层，一般对车间层的管理流程不提供直接和详细的支持。而现场自动化系统的功能主要在于现场设备和工艺参数的监控，它可以向管理人员提供现场检测和统计数据，但是本身并非真正意义上的管理系统。所以，ERP系统和现场自动化系统之间出现了管理信息方面的“断层，对于用户车间层面的调度和管理要求，它们往往显得束手无策或

5、功能薄弱。比方面对以下车间管理的典型问题，它们就难以给出完善的解决手段： 出现用户产品投诉的时候，能否根据产品号码追溯这批产品的所有生产过程信息？能否立即查明它的：原料供给商、操作机台、操作人员、经过的工序、生产时间日期和关键的工艺参数？ 同一条生产线需要混合组装多种型号产品的时候，能否自动校验和操作提示以防止工人部件装配错误、产品生产流程错误、产品混装和货品交接错误？ 过去12小时之内生产线上出现最多的5种产品缺陷是什么？次品数量各是多少？ 目前仓库以及前工序、中工序、后工序线上的每种产品数量各是多少？要分别供给给哪些供给商？何时能够及时交货？ 生产线和加工设备有多少时间在生产，多少时间在停

6、转和空转？影响设备生产潜能的最主要原因是：设备故障？调度失误？材料供给不及时？工人培训不够？还是工艺指标不合理？ 能否对产品的质量检测数据自动进展统计和分析，准确区分产品质量的随机波动与异常波动，将质量隐患消灭于萌芽之中？ 能否废除人工报表，自动统计每个过程的生产数量、合格率和缺陷代码？ MES的定位，是处于方案层和现场自动化系统之间的执行层，主要负责车间生产管理和调度执行。一个设计良好的MES系统可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能，使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息效劳。系统通过

7、强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，协助企业建立一体化和实时化的ERP/MES/SFC信息体系。 3、制造执行系统MES及其功能 31 MES的定义 MES是美国管理界90年代提出的新概念。美国先进制造研究机构AMR(Advanced Manufacturing Research)通过对大量企业的调查发现现有的企业生产管理系统普遍由以ERP/MRPII为代表的企业管理软件，以SCADA、HMI(Human Machine Inteface)为代表的生产过程监控软件和以实现操作过程自动化，支持企业全面集成的MES软件群组成。根据调查结果，AMR于1992年提出的三层的企业集成模型

8、如图1。 MESA International (MES国际联合会)是以宣传MES思想和产品为宗旨的贸易联合会，它为了帮助其成员组织在企业界推广MES制定了一系列研究、分析和开发方案。MESA协会白皮书MESA White Paper No.6，1997对MES 系统作如下之定义： MES 系统在产品从工单发出到成品产出的过程中，扮演生产活动最正确化的信息传递者。 当事件发生变异时，借着实时正确的信息、生产执行系统标准、原始工作情况、资料反响及回馈，作出快速的响应以减少无附加价值之生产活动，提升工厂生产制程的效率。 MES 改善生产条件及准时出货、库存周转、生产毛利及现金流量效益，MES 并且

9、也在企业与供给链之间提供一个双向的生产信息流。 MESA协会白皮书MESA White Paper No.3，1997中提出说明企业资源规划ERP、MES与控制系统间的作业互动与信息流模式，如图二所示。 图中左边ERP等系统需随时注意产品库存量、客户订单状况与材料需求，然后将这些信息传送至MES，由执行系统进展生产或安排库存以满足客户订单需求。对MES而言，这一层就是生产的方案层。 中间局部为MESn 系统，负责完成产品制造工作，产品的规格、型号、参数等相关资料储存于此系统中，MES将此产品相关资料转化为作业程序提供给控制系统之作业人员或机器设备来使用。n 右边局部为控制系统，当作业程序、相关

10、流程、文件及其它相关生产需求工程就绪，控制系统便运用所有工厂内相关资源软、硬件及人员负责完成生产制造过程以达成产品生产目标。 32 MES的功能 由MES的定义可见，MES为一系列管理功能，而并非一套软件系统，它完全可以是各种生产管理的功能软件集合。MESA通过其各成员的实践归纳了十一个主要的MES功能模块，包括： 工序详细调度 资源分配和状态管理 生产单元分配 过程管理 人力资源管理 维护管理 质量管理 文档控制 产品跟踪和产品清单管理 性能分析和数据采集 MES的各功能模型与企业其它信息化系统的关系如图三所示。实际的MES产品可能同时包含了其中一个或几个功能模块。 4、MES的典型构造 由

11、于MES在产品从工单发出到成品产出的整个过程中，扮演生产活动最正确化的“信息传递者的角色，MES必然要具有多种功能并且能够同时为生产、质检、工艺、物流等多个部门效劳，这就决定了MES的构造设计必须满足以下原那么： MES应该是一个分布式的计算机系统 MES系统能够与企业的其他制造信息系统相联接，从而提供高效的企业管理功能 “它以生产行为信息为核心，为企业决策系统提供直接的支持 (MESA 1997) 由于工厂可能会从不同的软件供给商购置适合自己的MES模块，或将车间现有的各种管理系统集成为MES功能的一局部，其结果导致许多工厂的MES系统实际上是一个大杂烩。每个系统都有各自的处理逻辑，数据库，

12、数据模型和通信机制。又因为MES应用常常是要满足关键任务的系统，这样的系统就很难随技术的更新而进展升级。 一个基于统一软硬件平台的MES系统往往采用工业PC/PLC/HMI等设备作为车间内各生产单元生产区域功能站的主要构件，通过对各个生产单元的数据收集和反响，组成覆盖全厂或者整个流水线的、满足闭环生产管理需要的开放式以太网络。采用MES数据库效劳器作为系统核心，进展实时数据存取和比照，实现生产信息的监视、控制和生产过程的管理。系统以大型关系型数据库技术为设计根底，便于大量实时数据的存储、比对、运作，产生各类统计分析报表，并基于稳定的Web应用，提供标准的网际网络的浏览查询和远程资料索取。当前典

13、型的MES构造模型如图四。 在企业内部，各功能站通过局域网对MES 效劳器进展交互操作，同时其他各查询终端也通过局域网查询MES 处理后提供的数据、报表和图形。在企业外部，通过Internet 可以连接到MES，在设定的权限内对系统进展信息发布或读取操作。公司内部管理、外部机构以及其它相关业务单位通过 MES 联系形成了一个严密的整体，做到实时信息共享，使业务流程变得有序而高效。 5、MES与ERP 虽然ERP和MES在功能上具有非常良好的互补性，但是在企业信息化建立过程中，它们之间未必需要相互依赖于对方而存在。在生产方案管理、质量管理和物流管理等方面，MES和ERP系统的功能可以互相延伸和对

14、接，共同构建更为完善的现代化企业信息管理体系。当企业已经存在ERP系统时，可以将MES与ERP系统进展集成，以优化公司的信息管理，更加有力地保证商业目标的实现。 MES与ERP系统集成的优点表达为： 进一步改良现有的操作流程，实现企业管理层和车间管理层一体化标准运作，从而更加有效地缩短产品周期，提高劳动生产率。 进一步改造信息技术根底设施，实现公司内部信息和数据的集中管理，从根本上减少信息和数据内部流通的时间。 配合供给链管理(SCM)系统，减少供给链本钱，增强对顾客需求的快速反响，优化客户效劳并提高公司的整体工作效率。 增加财务系统数据当日更新和管理报表即时统计的功能，实现当日结帐的目标。

15、以实时数据为依据的生成方案更加正确及时地反映整个生产情况。 6、MES的前景 MES是面向车间层的生产管理技术与实时信息系统，它是实施企业敏捷制造战略，实现车间生产敏捷化的根本技术手段。由于MES强调控制和协调,使现代制造业信息系统不仅有很好的方案系统，而且能使方案落实到实处的执行系统。因此短短几年间MES在国外的企业中迅速推广开来，并给企业带来了巨大的经济效益。 我国企业实施以MRPII/ERP为主的企业管理软件有将近20年的历史，在业界，存在着为数庞大的ERP厂商和开发军团，但这局部厂商只有较少局部会向MES的方向开展，其原因是：MES与工业控制严密结合，其研发和实施需要很强的工业自动化根底和工业现场工程经历，这是一道比拟高的技术门槛，将很多ERP类型的IT厂商拒之门外。但我们也相信，随着行业和经济规模的开展，会有相当局部的IT厂商与自动化厂商、制造型企业合并或严密合作，在2-3年后，MES厂商可能会如雨后春笋般涌现，其技术和实施手段也必然将日趋成熟