MES系统助力智能制造

1、MES系统助力智能制造摘要：中国制造2025的主攻方向为智能制造，其中涉及了众多的应用领域， 牵扯到价值链的各个方面，还需要大量的技术因素，实施一个项目的时候也会大 量的应用。而MES系统作为智能制造建设中间重要的一个环节，其实施对于企业 的智能工厂，智能车间的整体搭建都会起到至关重要的作用。本文主要是从智能 制造的背景下，制造企业从MES系统的整合、选型、落地实施和集成应用等方面 的新的思路。关键词：MES系统；智能制造；助力前言：智能制造的定义是由人类专家和智能设备一起组成的人和机器一体化 的一种智能系统，它主要在制造的过程中进行智能的活动，比如一系列了判断、 分析和决策等等。主要通过人与

2、机器结合在一起共同做事，进而扩大延伸或者部 分的去取代人类的专家从事制造中进行的脑力劳动。它更新了制造及其自动化的 概念，并扩展到高度集成化、柔性化和智能化。1、概述传统MES系统MES系统是制造执行系统的简称，它是由美国的AMR公司在90年代初期的 时候提出来的，目的是为了使MPR计划的执行功能进行加强，把车间作业现场和 MPR计划进行现场的控制，利用执行系统把它们连接起来。这里面所说的现场控 制主要指的是数据采集器、条形码、PLC程序控制器、机械手以及各种各样的检 测和计量的仪器。MES系统通过设置必要的接口，和厂商之间建立起合作关系。 现代的MES系统是一种管理系统，它是面向制造企业和执

3、行层的生产信息化。它 能够给企业提供计划排程管理、设备管理、采购和成本管理、对生产过程进行控 制、对项目看板进行管理、对底层数据进行集成分析、对上层数据进行集成分解 等等的管理模块，目的是为企业打造出一个可靠、全面、可行并且扎实的制造协 同管理的一个平台。MES的体系结构经历过两个发展历程，即从T-MES向I-MES的发展历程。传 统的MES（即T-MES）是在1960年在零星的车间级应用里面发展起来的。它又 可以分为专用MES和集成MES两大类。专用的MES是属于一种自己就是一体的 应用系统。它一般是对单一的生产问题来说的。这些问题包括制品的库存过大、 设备的利用率低以及商品的质量不能够得到

4、更好的保证，它能够给这些问题去提 供有限功能。比如质量设备、设备的维护、作业维度、物料管理，还可以适合于 某一种特定的生产环境（如应用于MEMS车间和半导体的MES，应用于FMS系 统的MES）。专用的MES具有投入少、实施快等等的优点，但是它的可集成性和 通用性都比较差。集成MES系统的初衷是为了针对某些特定的行业（如装配、半 导体、食品和卫生、航空等等）特定的环境而进行设定的。目前整个的工业领域 都得到了拓展。它在功能上面已经实现了与上层处理事务和下层控制系统进行实 时的集成。MES集成化具有相当丰富的应用功能，还具有统一的逻辑数据库和产 品及工程的模型等优点。但是这类系统一般都会对特定的

5、车间环境有着特殊的依 赖，柔性相对来说也比较差，缺少广泛的集成能力和通用性，很难伴随着业务的 过程发生变化而进行重新的配置。可集成MES这个概念是AMR在发展和分析信息技术的方面和MES应用的前 景之下提出来的，它是将消息机制、组件技术模块化应用到MES系统的开发中， 它是两类传统的MES系统的结合。在表现形式方面看，I-MES具有专业MES系统 的特点，就是说可以实现上下两层的集成。另外，I-MES还具有可扩展、可重构、 客户化和互操作等等的特性。能够实现各个不同厂商之间的集成和原有系统方便 的进行，目前的基于组件的I-MES是MES发展的主要的方面。综合利用成熟的技 术和理论，形成可以适应

6、，可以集成，可以重构的MES的框架体系，为了进一步 提高MES软件能够跨行业的使用、适应和协调能力进行强有力的支持。基于现在 已经具有的成果和基础，发出符合我国流程工业和离散制造业特点及需求的MES 软件系统、构件库和相关的工具。2、MES系统助力智能制造的应用2.1在过程控制方面：MES管理生产订单的整个生产流程，通过对生产过程的 所有突发事件实时监控，自动纠正生产过程中的错误或提供决策支持，以实现生 产调度要求；在出现异常或与生产计划偏离太大时，及时反馈相关人员使其采取 相应的措施。2.2在任务派工方面：MES在生产计划完成后，自动生成任务派工单，根据生 产设备实际加工能力的变化，制定并优

7、化生产的具体过程及各设备的详细操作顺 序；为了提高生产柔性，生产任务根据生产执行具体情况及设备情况，结合资源 配置进行现场动态分配。2.3在资源配置方面：MES通过详细的数据统计和分析，为企业提供各种生 产现场资源的实时状态，与任务分配紧密协调，为各生产工序配置相应的工具、 设备、物料、文档等资源，保证各操作按调度要求准备和执行。2.4在能力平衡分析方面：MES分析对比工作中心/设备任务负荷、部门/班组 任务负荷、工种任务负荷等并做出相应的评估，协助计划和调度人员进行生产任 务的外协和均衡并实现最优的生产计划排程。2.5在质量管理方面：MES跟踪原材料进厂到成品入库的整个生产流程，对产 品原料

8、、生产设备、操作人员、工序批次等数据实时采集，为产品的使用、改进 设计及质量控制提供依据;根据检测结果确定产品问题、提供相应的决策支持。2.6在文档管理方面：MES基于数据库的解决方案，拥有海量数据的存储和管 理能力，自定义文档管理结构树和版本追踪，有效管理产品的设计、操作流程、 工艺说明等;根据加工任务分配，为个生产工序提供相应的加工程序和生产信息等。2.7在数据采集方面：MES根据不同的数据、应用场景、人员能力、设备投入 等方面采取不同的数据采集方式，实时获取各工序、设备、物料、产品等数据， 并统计、分析成其它系统、管理者所需的信息。2.8在人力资源管理方面：MES提供人员的状态和相关的信

9、息，跟踪个人的工 作执行情况，为企业实现精细考勤管理、控制人力成本、轻松绩效考核、减少员 工流失、优化人员调度等方面提供决策支持。2.9在维护管理方面：MES记录每台设备、每把工具的维护时间、维护内容、 故障原因等，从而计算出最常见的设备/工具维护工作并进行经验积累，管理和指 导生产设备、工具的维护活动，并生成相应的维护经验文档，以供浏览、查询。结语智能制造的任何一个角落都存在着工业软件。而MES是企业制造业信息化的 非常重要的组成部分。它贯穿于生产、生产制造和工程技术的交集，它是智能制 造的重要灵魂，因此其在智能制造体系建立的过程中存在着举足轻重的作用和地 位。参考文献：1胡瑜，陈涛.专家系统在生产制造系统（MES）中的应用J.冶金设备，2015, 05.陈杰，孙宇，张世琪.面向过程的制造执行系统的研究J.高技术通讯，2013 (12)： 37-40.Jai