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MES知识

原创 Linux操作系统 作者:Flourish2004 时间:2011-03-14 22:17:42 0 删除 编辑
MES即制造执行系统, 能通过信息传递,对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂中有实时事件发生时,MES能对此及时作出反应、报告,并用当前准确的数据对 它们进行约束和处理。这种对状态变化的迅速响应使得MES能够减少企业内部那些没有附加值的活动,有效地指导工厂的生产运作,同时提高了工厂及时交货的能 力、改善了物料的流通性能,提高生产回报率。MES还能通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关生产行为的关键任务信息。

MES - MES概述

MES是在40年代由美国先进制造研究机构AMR(AdvancedManufacturingResearch)过对大量企业的调查提出的,认为制造业应该用三层模型(3rdlayermodel)表示信息化(如图1所示),将位于计划层和控制层的中间位置的执行层叫做MES,MES处于企业计划系统(ERP/SCM)和过程控制系统(PCS)的中间位置。ERP作为业务管理系统,DCS/PLC作 为控制系统,而MES则作为生产执行系统与上层ERP等业务系统和底层DCS等生产设备控制系统一起构成企业的神经系统,把业务计划的指令传达到生产现 场,将生产现场的信息及时收集、上传和处理。MES作为上、下两个层次之间双方信息的传递系统是连结现场层和经营层,改善生产经背效益的前沿系统。

MES图1AMR1992年提出的三层模型
MES是在公司的整个资源按其经营目标进行管理时,为公司提供实现执行目标的执行手段。通过实时数据库连接基本信息系统的理论数据和工厂的实际数据,并提供业务计划系统与制造控制系统之间的通信功能,是应用于各种制造业的重要信息系统。

MESA协会白皮书(MESAWhitePaperNo.3,1997)中提出MES在企业与供应链之间提供一个双向的生产信息流,说明了ERP、MES与PCS的作业互动与信息流模式,如图2所示。

图中左边部分的ERP等系统(计划层)将实时的产品库存量、客户订单状况与材料需求等信息传送至MES,MES进行生产或安排库存以满足客户订单需求。

图中中间部分的MES系统(中间层)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。

MES图2工厂中的MES数据流

图中右边部分的控制系统(底层),当作业程序、相关流程、文件及其它相关生产需求项目就绪,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怪以达成产品生产目标。

在此基础上,1998年,AMR公司发表REPAGReadyExecuteProeeasAnaLyzeCoordinate) 模型,即包括准备、实行、处理分析、调整5个阶段组成的过程周期。该模型将计划、技术方案,调度、执行和控制等对应的5个信息系统集成连接。REPAC模 型把MES三层模型的进行扩充,MES不只是工厂的单一信息系统,而是横向之间、纵向之间、系统之间集成的系统成为企业经营系统闭环回路中的一部分。

MES - 应用功能模型

随着MES的产生与发展,MES的功能模型也发生了相应变化,1993年,AMR在提出了兰层结构的基 础上,指出MES应该包括车向管理、工艺管理、质量管理和过程管理等功能的集成模型。1997年,MESA提出了包括II个功能的bfES集成模到。该模 型强调MES是一个与其他系统相连的信息网络中心,在功能上可以根据行业和企业的不同需要与其他系统集成,为实施基于组件技术的可集成的MES提供了标准 化的功能结构、技术框架和信息结构。其集成功能模型图如图3所示。

MES图3MES应用功能集成模型

其具体功能如下:

1、 资源分配及状态管理(ResourceAllocationandStatus)该功能管理机床、工具、人员物料、其它设备以及其它生产实体,满足生产计 划的要求对其所作的预定和调度,用以保证生产的正常进行;提供资源使用情况的历史记录和实时状态信息,确保设备能够正确安装和运转。

2、 工序详细调度(Operations/DetailScheduling)该功能提供与指定生产单元相关的优先级(Priorities)、属性 (Attxibutes)、特征(Chameterietioa)以及处方(Recipes)等,通过基于有限能力的调度通过考虑生产中的交错、重叠和并 行操作来准确计算出设备上下料和调整时间,实现良好的作业顺序最大限度减少生产过程中的准备时间。

3、生产单元分配 (DispatchingProductionUnits)该功能以作业、订单、批量、成批和工作单等形式管理牛产单元间的工作流。通过调整车间已制订的 生产进度,对返修品和废品进行处理,用缓冲管理的方法控制任意位置的在制品数量。当车间有事件发生时,要提供一定顺序的调度信息并按此进行相关的实时操 作。

4、过程管理(ProcessManagement) 该功能监控生产过程、自动纠正生产中的错误并向用户提供决策支持以提高生产效率。通过连续跟踪生产操作流程,在被监视和被控制的机器上实现一些比较底层的 操作;通过报警功能,使车间人员能够及时察觉到出现了超出允许误差的加工过程;通过数据采集接口,实现智能设备与制造执行系统之间的数据交换。

5、人力资源管理(LaborManagement)该功能以分为单位提供每个人的状态。通过时间对比,出勤报告,行为跟踪及行为(包含资财及工具准备作业)为基础的费用为基准,实现对人力资源的间接行为的跟踪能力。

6、维修管理(MaintenanceManagement)该功能为了提高生产和日程管理能力的设备和工具的维修行为的指示及跟踪,实现设备和工具的最佳利用效率。

7、计划管理(PmcessControl) 该功能是监视生产提供为进行中的作业向上的作业者的议事决定支援,或自动的修改,这样的行为把焦点放在从内部起作用或从一个作用到下一个作业计划跟踪、监 视、控制和内部作用的机械及装备;从外部包含为了让作业者和每个人知道允许的误差范围的计划变更的警报管理。

8、文档控制(DocumentControl) 该功能控制、管理并传递与生产单元有关工作指令、配方、工程图纸、标准工艺规程、零件的数控加工程序、批量加工记录、工程更改通知以及各种转换操作间的通 讯记录,并提供了信息编辑及存储功能,将向操作者提供操作数据或向设备控制层提供生产配方等指令下达给操作层,同时包括对其它重要数据(例如与环境、健康 和安全制度有关的数据以及ISO信息)的控制与完整性维护。

9、生产的跟踪及历史(ProductTrackingandGenealogy)该功能可以看出作业的位置和在什么地方完成作业,通过状态信息了解谁在作业,供应商的资财,关联序号,现在的生产条件,警报状态及再作业后跟生产联系的其他事项。

10、 执行分析(PerformanceAnalysis)该功能通过过去记录和预想结果的比较提供以分为单位报告实际的作业运行结果。执行分析结果包含资源活 用,资源可用性,生产单元的周期,日程遵守,及标准遵守的测试值。具体化从测试作业因数的许多异样的功能收集的信息,这样的结果应该以报告的形式准备或可 以on-line提供对执行的现在评价。

11、数据采集(DataCollection/Acquisition)该功能通过数据采集接口来获取并更新与生产管理功能相关的各种数据和参数,包括产品跟踪、维护产品历史记录以及其它参数。这些现场数据,可以从车间手工方式录入或由各种自动方式获取。

MES - 区别其它管理信息系统

作为面向制造的系统,MES必然要求与企业其它生产管理系统有密切关系,MES在其中起到了信息集线器 (InformationHub)的作用,它为其它应用系统提供生产现场的实时数据。MES的定位(content)模型反映了MES与其他企业管理系统 之间的关系。企业资源计划(ERP)系统、供应链管理(SCM)系统、客户关系管理(CRM)系统、办公自动化(OA)系统、运输及后勤(T&L) 系统、协同商务及产品数据管理(CMC/PDM))系统及制造执行系统(MES)是面向制造企业的7种主流信息系统。MES与其他几种类型的信息系统都紧 密相连,这使得它在企业的整体信息基础中处于重要的地位。从信息集成的角度来看,MES在企业范围的SCM、SSM、ERP等系统与面向工厂底层设备的控 制系统之间承上启下,起着垂直信息集成的作用;同时MES连接SCM、ERP、CRM等系统,起着横向信息集成的作用。其关系图如图3所示。

1.MES可以为企业中其他管理信息系统提供实时数据企业资源计划(ERP)系统需要MES提供的成本、制造周期和顶计产出时间等实时生产数据;供应链管理(SCM)系统从MES中获取当前的订单状态、当前的生产能力以及企业中生产换班的相互约束关系;客户关系管理(CRM)的成功报价与准时交货,则取决于MES所提供的有关生产的实时数据;产品数据管理(PDM)中的产品设计信息,可以基于MES的产品产出和生产质量数据进行优化;控制模块则需要时刻从MES中获取生产配方和操作技术资料来指导人员和设备进行正确地生产。

2.MES 从其它管理系统中获取相关的数据以保证MES自身正常运行MES中进行生产调度的数据来自ERP的计划数据;MES中生产活动的时间安排需要依据供应链 (SCM)系统之中的主计划和调度控制;PDM则为MES提供实际生产的工艺文件和各种配方及操作参数;从控制模块反馈的实时生产状态数据,则被MES用 于实际生产性能评估和操作条件的判断。

同时,MES与企业其它管理系统之间有功能重叠的关系,MES、CRM、ERP中都有人力资源管理 模块;MES和PDM都具有文档控制功能;MES和SCM中都有调度管理等等,各系统重叠范围的大小,与工厂的实际执行情况有关。实际应用中,各个系统同 一类模块的侧重点是不同的。

综上所述,MES作为制造业信息化系统的中间层次,已经成为以信息化带动工业化,成为提升企业效率及效益,打造我国企业核心竞争力的必然选择。

MES - 现状

1、体系结构

MES的体系结构经历了从T-IVIES向I-MES发展的历程。传统的 MES(T-MES)是从20世纪70年代的零星车间级应用发展起来的。T-MES又可以分为专用MES(PointMES)和集成 MES(IntegratedMES)两类。专用MES是一种自成一体的应用系统,它针对某个单一的生产问题(如在制品库存过大、产品质量得不到保证、设 备利用率低等)提供有限功能(如物料管理、质量管理、设备维护、作业调度等),或适用某种特定的生产环境(如应用于半导体和MEMS车间的MES、应用于FMS系统的 MES等)。专用MES具有实施快、投入少等优点,但通用性和可集成性差。集成MES系统起初是针对特定行业(如航空、装配、半导体、食品和卫生等)特定 的规范化环境而设计的,目前已拓展到整个工业领域。在功能上它已实现了与上层事务处理和下层实时控制系统的集成。集成化MES具有丰富的应用功能、统一的 逻辑数据库、产品及过程模型等优点。但该类系统依赖特定的车间环境,柔性差,缺少通用性和广泛的集成能力,难以随业务过程变化而重新配置。

AMR 在分析信息技术的发展和加陷应用前景的基础上,提出了可集成MES(IntrgratableMES,I-MES)这一概念。可集成MES是将模块化、消 息机制和组件技术应用到MES的系统开发中,是两类传统MES系统的结合。从表现形式上看,I-MES具有专用MES系统的特点,即I-MES中的部分功 能可以作为可重用组件单独销售;同时,它又具有集成MES的特点,即能实现上下两层之间的集成。此外,I-MES还具有客户化、可重构、可扩展和互操作等 特性,能方便地实现不同厂商之间的集成和原有系统的保护以及即插即用(P&P)等功能。目前,基于组件的I-MES是MES的主要发展方向。

2、主流技术

由 于MES处于ERP和PCS之间,既要对ERP内部系统和ERP的外部网络收发信息,又要对PCS系统传递信息。因此,MES开发与实施涉及的关键技术包 括了计算机操作系统、数据库技术、MES体系结构、开发应用技术等。此外,进行MES的开发和实施还需要考虑MES系统的可配置性。根据 LogieaCMG咨询公司2005年对MES软件的调查报告,国际MES产品的主流技术情况如下:

(1)支持平台方面,主要有WindowsNTWindows2000WindowsXPUnixLinux。 与2004年相比,MES的开发厂商对WindowsNT平台的平均支持率下降到了68%,而大部分厂商转向支持Windows2000、 Windows2003以及WindowsXP等平台,特别是对XP的支持率达到了96%;Unix平台的支持率稳定在44%的水平;Linux平台的支 持率从2004年的17%增长到2005年的28%,只有少数的产品支持AS/400和OpenVMS等平台。

(2)数据库方面,MES产品支持的数据库主要有OracleSQLServerDB2ProgressInformixIngressSybase等。SQLServerOracle是开发商主要采用的数据库,约有30%的产品支持DB2,仅有小部分的产品支持其他数据库。

(3)应用技术方面,MES系统的开发主要采用DCOMCOM+Active-XXMLDotNETJ2EEODBCOLEOPC等 技术。目前的厂商大多采用Microsoft的技术进行系统的开发。XML的采用比例逐年增加,所有参与2005年调查的厂商都采用了XML技术,这是因 为XML技术使不同的MES软件之间以及MES软件与管理软件之间可以进行数据交换以及功能的交互;DotNET技术目前采用率达到了72%;J2EE的 采用率也达到了32%;DCOM、COM+、OLE的采用率都在60%以上,Active-X、OPC则在70%以上,ODBC的应用率为82%。

(4)系统架构方面,MES系统主要采用C/S、Web使能、瘦客户端、分布式结构、负荷平衡等体系结构。C/S架构的采用率呈下降的趋势,相反瘦客户端(ThinClient)的采用率却上升至90%。大约92%的产品都是Web使能架构的。

(5)系统可配置性方面,部分MES厂商的产品定位是使产品尽可能适合特定的用户群,相反有些厂商则为用户提供柔性的可配置工具来迎合客户的需求,以赢得广大的市场。报告从业务逻辑、图形用户界面、报表等方面来分析MES产品的可配置性,并通过标准化(Standard)、 组件(Cornpo-nent)、库(Libraries)和客户化定制(CustomMade)4个指标来评价系统的可配置程度。图4描述了国际主流 MES产品的平均可配置性。以图形用户界面的可配置性为例,IVIES产品在大于60%的程度上提供标准功能,在27%的程度上可通过组件来配置,8%由 库来支持,只在4%的程度上可实现完全客户化定制。

MES图4国际主流MES产品的平均可配置性

3、应用情况

MES 在发达国家已实觋了产业化,其应用覆盖了离散与流程制造领域,并给企业带来了巨大的经济效益。MESA分别在1993年和1996年以问卷方式对若干典型 企业进行了两次有关MES应用情况的调查,这些典型企业覆盖了下列的7大行业:医疗产品、塑料与化合物、金属制造、电气/电子、汽车、玻璃纤维、通讯等。 调查表明企业使用MES后,可有效地缩短制造周期,缩短生产提前期,减少在制品,减少或消除数据输入时间,减少或消除作业转换中的文书工作,改进产品质量 僦少次品,消除损失的文书工作。据权威咨询公司AMR最新完成的一项市场调查显示:2004年,全球MES市场营收为10.6亿美元,与2001年相比, 增长超过50%;2006年全球制造业在管理软件方面的投资,MES居第二位,仅次于ERP。在国外很多行业应用中MES已和ERP相提并论,而且MES 已经成为目前世界工业自动化领域的重点研究内容之一。国内在“十五”期间,流程工业领域MES成为技术研究的突破口,重点面向钢铁和石化2个典型流程制造 行业。目前,MES已在钢铁、石化等行业得到成功应用并开发完成了若干自主产权的MES系统,如:上海宝信MES、中国石化MES(S-MESV1.0) 等。根据中国电子信息产业发展研究院的1份报告,到2003年底,共有110套MES应用于国内的钢铁企业。“十五”期间还对离散制造MES进行了探索性 研究,并取得初步成效(如西飞MES等),国内市场上也出现一些针对离散制造业的MES产品,如:ICON-MES、OrBit-MES、天为MES等。 “十一五”期间,随着我国制造业信息化建设的深入开展,MES有望在

4、存在的问题

近年来我国MES的研究和产业都有了一定的发展,但总体来说,与西方发达国家相比,我国无论是在MES技术深度与应用广度上都存在较大差距,主要体现在以下几个方面:

(1)MES体系还不完整。基本功能不完善,缺乏过程管理与优化等面向典型行业的核心模块。针对离散制造业尚无完整、系统的MES解决方案和成熟的软件产品。

(2)缺乏MES技术标准。MES的设计、开发、实施、维护缺乏技术标准,影响了MES产品的技术性能,加大了系统开发和应用的成本,与国外同类MES产品竞争没有优势。

(3)集成性还没有完全解决。由于缺乏统一的工厂数据模型,MES各功能子系统之间以及MES与企业其他相关信息系统之间缺乏必要的集成,导致MES作为企业制造协同的引擎功能远未得到充分发挥。

(4)通用性和可配置性较差。现有系统通常针对特定需求,很难应对企业业务流程的变更或重组。由于缺乏基于工厂数据模型的数据集成技术,系统的可配置性、可重构性、可扩展性较差,严重制约MES系统的推广应用。

(5)实时性不强。MES作为面向制造车间的实时信息系统,实时性是实现MES功能的基础。现有系统缺乏准确、及时、完整的数据采集与信息反馈机制,在底层数据的实时采集、多源信息融合、复杂信息处理及快速决策等方面非常薄弱。

(6)智能化程度不高。MES中所涉及的信息及决策过程非常复杂,由于缺乏智能机制,现有MES大多只提供了一个替代经验管理方式的系统平台,通常需要大量的人工干预,难以保证生产过程的高效和优化。

MES - MES在中国

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。伴随中国加入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激烈的国内外竞争,如何迅速提高企业的核心竞争力,很重要的一点,就是以信息化带动工业化,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发展。纵观我国制造业信息化系统的应用现状,建设的重点普遍放在ERP管理系统现场自动化系统(ShopFloorControlSystem,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(ManufacturingExecutionSystem,MES)恰好能填补这一 空白。

工厂制造执行系统MES是近10年来在国际上迅速发展、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 应、有弹性、精细化的制造业环境,帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。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,国内许多企业也逐渐开始采用这项技术来增强自身的核心竞争力。返回企业计划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”按计划生产。简单的说是从计划层到生产控制层:企业根据订单或市场等情况制定生产计划—生产计划到达生产现场—组织生产—产品派 送。企业管理信息化建设的重点也大都放在计划层,以进行生产规划管理及一般事务处理。如ERP就是“位”于企业上层计划层,用于整合企业现有的生产资源, 编制生产计划。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“计划”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,保证生产计划得到合理而快速修正。虽然ERP和现场自动化系统已经发展到了非 常成熟的程度,但是由于ERP系统的服务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功能薄弱。比如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,能否根据产品文字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:原料供应商、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?要分别供应给哪些供应商?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?材料供应不及时?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行统计和分析,精确区分产品质量的随机波动异常波动, 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,是处于计划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服务。系统通过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。

MES - 实际应用

在没有实施MES之前,公司ERP系统与生产现场之间透过人为方式沟通,使生产现场如同黑箱作业,无法 掌握实时正确信息。而导入MES之后除了提供现场信息流自动化之外,它扮演承上启下的功能。我们不难看 出:MRP(ManufacturingResourcePlanning)或ERP(EnterpriseResourcePlanning)系统之间 的互动关系,一个是上层的规划系统(Planning),一个是下层实际的执行系统(Execution)。

下面看下某企业部门之间的希望和实际的一些东动吧!

某公司是一家美国上市的光电元器件制造商,在中国几大城市设有制造基地,该公司制造工艺过程所采用的机械化程度不高,主要还是靠员工加工水平和能力。由于光电元器件的加工工艺仍不成熟,其成品率仅为50%左右。

该 公司所用的ERP软件是1995年在美国买进的“四班(FOURTHSHIFT)”。该软件属于中等规模的ERP系统,比较适应中小公司的资源计划和管 理,其优点是功能模块化,逻辑关系明确。但几年下来,使用人员发现这套系统没有办法很好地解决计划和生产之间不平衡的矛盾。在新产品试制阶段,工程人员和 生产管理人员会提供元器件成品率,计划人员则相应地将其输入到系统中,然后产生原材料需求计划供采购人员执行。可是随着产品的不断成熟和生产员工学习曲线 的上升,过去的元器件成品率使得采购回来的元器件浪费很大。尽管计划人员通过一些技术手段如在系统中调整采购批量,还是造成了大量的呆料。

2001年该公司决定引进MES系统并为相关人员进行了培训,这时大家才明白ERP并不能解决所有的企业中的问题,即使那些更加强大的ERP软件,在计划的执行即生产控制方面的功能也往往有限。

为了更好地了解各个部门对MES的要求,公司在内部进行一系列的问卷调查和座谈会,向相关职能部门了解其具体需求,看MES到底在可以哪些具体的地方起到作用。各个职能部门的反馈如下:

公司的管理层:希望得到一些ERP系统软件无法实现的实时管理报表功能,容易学习容易使用,为科学决策提供科学依据。

工程部门:制造工程师希望可以很容易地获得产品制造过程的关键信息,最好是即时获得,从而使工艺改进优化方面的根据更具体充分。具体来说,MES要能协助各种格式的电子工程文件如图纸的存储、管理和控制;可以方便车间使用者轻松查阅作业指导文件;可以在MES系统中定义工艺路线。

质量部门: 品质工程师希望通过MES系统实现6Sigma,达到ISO9002标准,降低质量成本并提高客户满意度。具体内容包括对所有质量不符合事件(包括来料检 验、制造过程、成品、销售区域的产品和质量系统评估方面)能够提供完全闭环的管理。可以允许质量工程师跟踪、报告制造环境中的不符合活动。可以通过系统有 效地管理受影响的物料,按照改正措施的流程分析问题发生的根本原因,提供基本的改正措施计划,主动改进相关因素防止同类问题的再次发生。

生产管理部门: 可以在MES系统中随时看到每一个工作订单的执行状况和状态;可以分派工作项目到每一个工作区域去;可以进行劳动力资源的管理,对生产线的员工的效率、工 作质量能提供数据支持,不是停留在模糊的概念描述上;可以为员工在关键工艺的操作提供认证检查工作,提高效率和降低返修率。

物料管理采购部门: 过去的原材料在供应链的其他环节都是一清二楚,只是到了生产线以后就变成了“黑洞”,到底是什么状态只有通过盘点才清楚,确实给物料管理带来很多困扰。因 此他们希望MES系统可以提供供应商品质管理系统的更加细节信息,比如同一关键料件到底是哪一个供应商经常出现质量问题,相对应的比例是多少,造成的损失 到底有多少,而不是仅仅停留在原材料来料检验的初级层次上。

这样,在明确了项目的目标和项目成败的判断标准之后,该公司成功地实施了MES系统,并使自己的ERP系统得到了更好的功能发挥。结果显示,该公司呆料减少了40%,成品率提高20%,存货周转率提高20%。

MES - 发展趋势

MES系统正朝着下一代MES(Next-GenerationMES)的方向发展。下一代MES的主要特点是:建立在ISA95标准上、易于配置、易于变更、易于使用、无客户化代码、良好的可集成性以及提供门户(Portal)功能等等,其主要目标是以MES为引擎实现全球范围内的生产协同。目前,国际上MES技术的主要发展趋势体现在以下几个方面:

(1)MES 新型体系结构的发展。一方面,这种基于新型体系结构的MES具有开放式、客户化、可配置、可伸缩等特性,可针对企业业务流程的变更或重组进行系统重构和快 速配置;另一方面,随着网络技术的发展及其对制造业的重大影响,当前MES系统正在和网络技术相结合,MES的新型体系结构大多基于Web技术、支持网络 化功能。

(2)更强的集成化功能。新型MES系统的集成范围更为广泛,不仅包括制造车间本身,而且覆盖企业整个业务流程。通过建立能量 流、物流、质量、设备状态的统一工厂数据模型,开发模型维护工具,使数据适应企业业务流程的变更或重组的需求,真正实现MES软件系统的可配置。在集成方 式上更为快捷方便和易于实现,通过制定MES系统设计、开发的技术标准,使不同软件供应商的MES构件和其他异构的信息化构件可以实现标准化互连与互操作 以及即插即用等功能,并能方便地实现对遗留系统的保护。

(3)更强的实时性和智能化。新一代的MES应具有更精确的过程状态跟踪和更完整 的数据记录功能,可实时获取更多的数据来更准确、更及时、更方便地进行生产过程管理与控制,并具有多源信息的融合及复杂信息处理与快速决策能力。有学者曾 提出了智能化第二代ⅧS解决方案(MESⅡ),它的核心目标是通过更精确的过程状态跟踪和更完整的数据记录以获取更多的数据来更方便地进行生产管理,它通 过分布在设备中的智能来保证车间生产的自动化。如日本森精机的计算机辅助生产管理系统(CAPS),可通过Internet和通信终端进行远程实时数据采集、监控与生产管理。

(4)支持网络化协同制造。2004年5月MESA提出了协同的制造执行系统(CollaborativeManufacturingExecutionSystems,c-MES) 的概念,指出e-MES的特征是将原来MES的运行与改善企业运作效率的功能和增强MES与在价值链和企业中其他系统和人的集成能力结合起来,使制造业的 各部分敏捷化和智能化。由此可见,下一代MES的一个显著特点是支持生产同步性,支持网络化协同制造。它对分布在不同地点甚至全球范围内的工厂进行实时化 信息互联,并以MES为引擎进行实时过程管理,以协同企业所有的生产活动,建立过程化、敏捷化和级别化的管理,使企业生产经营达到同步化。

(5)MES标准化(ISA-95)。从1997年开始的国际仪表学会(ISA) 启动了编制ISA-SP95企业控制系统集成标准,ISA-95的目的是建立企业级和制造级信息系统之间的集成规范。ISA于2000年发布了 SP95.01模型与术语标准,规定了生产过程涉及的所有资源信息及其数据结构和表达信息关联的方法;2001年发布了SP95.02对象模型属性标准, 对第一部分定义的内容作了详细规定和解释,SP95.01和SP95.02已经被IEC/ISO接受为国际标准;2002年发布了SP95.03制造信息 活动模型标准,提出了管理层与制造层间信息交换的协议和格式;2003年发布了SP95.04制造操作对象模型标准,定义了支持第三部分中制造运作管理活 动的相关对象模型及其属性;

MES图5 ISA-95标准的应用范围

正在制定的SP95.05详细说明了B2M(BusinessToManufacturing)事务;未来的工作是SP95.06,SP95.06详细说明了制造运作管理的事务。ISA-95标准的应用范围如图5所示。

MES的标准化进程是推动MES发展的强大动力,国际上MES主流供应商纷纷采用ISA-95标准,如:ABBSAPGERockwellHoneywellSiemens等。

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