6第六章 制造执行系统(MES)ppt课件

1、第六章 制造执行系统MES8.1 MES的概念及产生、开展 8.1.1 MES的概念 制造执行系统Manufacturing Execution System，MES是随着近十几年来消费形状的变革而产生的，因此它的开展史比MIS、ERP、CAD/CAM等要短，但人们对它的研讨和运用却开展的非常迅速。 MES国际结合会Manufacturing Execution System Association，MESA对MES的定义是：“MES提供为优化从订单投入到产品完成的消费活动所需的信息。MES运用及时、准确的信息，指点、启动、呼应并记录工厂活动，从而可以对条件的变化做出迅速的呼应，减少非增值活动

2、，提高公司运作过程的效率。MES在企业和供应链间，以双向交互的方式提供消费活动的根底信息。 从以上定义看出，MES在工厂综合自动化系统中起着中间层的作用在MRP II、ERP系统产生的长期方案的指点下，MES根据底层控制系统采集的与消费有关的实时数据，对短期消费作业的方案调度、监控、资源配置和消费过程进展优化。其关键是强调整个消费过程的优化，它需求搜集消费过程中大量的实时数据，并对实时事件及时处置。同时又与方案层和控制层坚持双向通讯才干，从上下两层接纳相应数据并反响处置结果和消费指令。 因此，MES不同于以派工单方式为主的消费管理和辅助的物料流为特征的传统车间控制器，也不同于偏重于作业与设备调

3、度为主的单元控制器，而应将MES作为一种消费方式，把制造系统的方案和进度安排、追踪、监视和控制、物料流动、质量管理、设备的控制和计算机集成制造接口CIM等一体化去思索，以最终实施制造自动化战略。 8.1.2 MES的产生背景 21世纪，许多企业经过实施MRPII/ERP来加强管理。然而上层消费方案管理受市场影响越来越大，方案明显跟不上变化。企业决策者认识到，方案的制定要依赖于市场和实践的作业执行形状，而不能完全以物料和库存报答来控制消费。 同时，MRP/ERP软件主要是针对资源方案，通常能处置昨天以前发生的事情作历史分析，亦可估计并处置明天将要发生的事件，但对今天正在发生的事件却往往留下了不规

4、范的缺口，即传统消费现场管理是一黑箱作业，呵斥了消费方案与消费过程的脱节问题这一问题长期以来不仅直接影响企业的消费效率，而且成为制约现代企业内部信息集成和企业之间供应链优化的瓶颈。 制造执行系统MES恰好能填补这一空白。MES是处于方案层和车间层操作控制系统SFC之间的执行层，主要担任消费管理和调度执行，弥合了企业方案层和消费车间过程控制系统之间的间隔。它经过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设备在内的一切工厂资源来提高制造的竞争力，提供了一种系统地在一致平台上集成诸如质量控制、文档管理、消费调度等功能的方式，从而实现企业实时化的ERP/MES/SFC系统。 8.1.3 MES的现状与开展趋

5、势 MES作为消费形状变革的产物，其根源可追溯到20世纪70年代的零星车间级运用。但MES概念那么是美国管理界于20世纪90年代提出的。 美国先进制造研讨机构AMR (Advanced Manufacturing Research)经过对大量企业的调查发现，现有的企业消费管理系统普遍由以MRPII/ERP为代表的企业管理软件，以SCADA、HMI (Human Machine Interface)为代表的消费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年提出了三层的企业集成模型见以下图： 目前，一些从事MES开发的专业公司如美国的 C

6、onsilium，加拿大的 Promise 公司等拥有一定的市场份额。但这些公司大多是针对特定的消费类型，或特定的功能需求而开发出MES，存在着通用性差、可集成性弱、重构才干差等缺陷。 另外，由于工厂能够会从不同的软件供应商购买适宜本人的MES模块，或将现有系统legacy system集成为MES功能的一部分，结果导致许多工厂的MES系统实践上是一个大杂烩，每个系统都有各自的处置逻辑、数据库、数据模型和通讯机制，导致系统很难随技术的更新而进展晋级。 为理处理MES与外部系统的集成问题，可集成MES (Integratable MES，I-MES)逐渐成为人们研讨的热点。I-MES采用高效的根

7、底框架，经过将面向对象技术、音讯机制和组件技术运用到系统开发中，既大大加强了系统的集成性和顺应性，又能满足关键事物的处置。 I-MES构造分为以下三个层次：领域层(domain-specific layer)、对象层(object layer)和根底架构层(low-level infrastructure layer)。三层之间相互独立，从而为I-MES的实现提供了技术保证。I-MES具有一些优点，如单一的逻辑数据库、一致的数据模型、系统内部良好的集成性等，从而能实现客户化、可重构和互操作。 一个典型的I-MES系统的体系构造 ：8.2 MES的技术架构 8.2.1 MES的功能模块 作为一种

8、计算机辅助消费管理系统，MES重要使命就是实现企业的延续信息流。MES国际结合会归纳了十一个主要的MES功能模块，包括工序详细调度、资源分配和形状管理、消费单元分配、物料和过程管理、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模块。 8.2.2 MES的独到技术 MES涉及的技术领域，很多方面与MRP II、ERP所用技术相类似。这里仅就MES中较有特征的技术进展阐明。运转形状实时采集技术 ：对机器的开/停、加工运转形状进展实时采集，为方案控制和动态调度提供及时、准确的信息支持，使车间管理与控制真正做到实时。 NCNumerical Control，数

9、控程序的传输技术 ：在MES系统中，NC程序的双向传输主要处理具有不同传输协议的数控系统NC程序的传输问题。维修知识库的建立与维修导游技术 ：是MES的一项关键技术，它可以实现辅助缺点诊断，在对缺点的统计、归类分析的根底上，建立缺点景象与缘由之间的关系，经过决策树的方式支持缺点诊断。 8.2.3 MES的优势 携手上下层、优化数据流 MES在工厂综合自动化系统中起着中间层的作用。在MES下层，是底层消费控制系统，包括DCS、PLC、NC/CNC和SCADA或这几种类型的组合；在MES上层，那么是高层管理方案系统，包括MRPII/ERP。 从时间要素分析，在MES之上的方案系统思索的问题域是中长

10、期的消费方案时间因子100倍；执行层MES系统处置的问题域是近期消费义务的协调安排问题时间因子10倍；控制层系统那么必需实时地接纳消费指令，使设备正常加工运转时间因子1倍。它们相互关联、互为补充，实现企业的延续信息流。 从层次角度分析，制造企业的控制构造可划分为工厂层或公司层、车间层、单元层企业的工段或班组和设备层。通常，ERP系统处于工厂层和车间层；设备控制系统处于设备层，有时会扩展到单元层；而MES那么总是处于车间层与单元层。因此，MES与ERP在车间层有时包括单元层的功能上会有部分反复。 制造企业的控制构造图 如上图所示，方案与控制指令自上而下越来越详细与详细，而由分布在消费现场的数据采

11、集系统采集的实时数据自下而上经过层层汇总，数据的综合性越来越强。 在MRP II、ERP系统产生的长期方案的指点下，MES根据底层控制系统采集的与消费有关的实时数据，进展短期消费作业的方案调度、监控、资源配置和消费过程的优化等任务。以下图描画了MES在企业中的数据流图。 企业中MES的数据流图 在信息交互的详细内容方面，MES向上层提交周期清点次数、消费才干、资料耗费、劳动力和消费线运转性能、在制品(WIP)存放位置和形状、实践定单执行等涉及消费运转的数据；向底层控制系统发布消费指令控制及有关的消费线运转的各种参数等。以下图描画了MES与方案层和控制层的信息交互关系。 MES与方案层和控制层的

12、信息交互 与ERP优势互补 1ERP的缺乏 虽然ERP可以很好地处理消费方案问题，但是在车间这一层次的控制却往往不够完善。而且ERP系统中车间加工单和调度单的时间跨度或方案期经常比较长，通常为周。但实践时间跨度完全根据系统的实施要求和控制细度来确定。另外，ERP通常采集主要工序现场信息的时候，根本靠手工录入，不仅效率低、易出错，而且输入的数据是根本上是前一个班或前一天的数据，信息滞后。 2MES的优势 MES的方案调度功能与ERP车间层的功能有些类似，但MES的方案调度的功能比较强，制定的方案也比较详细； MES普通按车间层和单元层分级制定作业方案，并对车间的每一台设备或操作人员分派义务，通常

13、会细化到方案期内每个单元每台设备每天或每班的消费义务 ； MES系统反响的数据不仅包括每台设备、每个工序和每个操作人员的数据，还包括加工过程中的形状数据，而且采用自动化数据采集技术实现实时采集。 综上所述，假设把MES与ERP集成起来，不仅能充分发扬它们各自的优势，还可使MES系统的消费方案更合理，使ERP系统的数据更及时有效，任务效率更高。8.3 MES的运用 8.3.1 MES运用的行业差别 MES的运用，涉及到详细的消费过程，故要充分思索到企业的详细情况，以谋求最适宜的信息化处理方案。 企业的消费方式，主要可以分为按定单消费、按库存消费或上述两者的组合。从消费类型上思索，那么可以分为批量

14、消费和单件小批消费。从产品类型和消费工艺组织方式上，企业的行业类型可分为流程消费行业和离散制造行业。 典型的流程消费行业有医药、石油化工、电力、钢铁等领域，主要采用按库存、批量、延续的消费方式。典型的离散制造行业主要包括机械制造、航空制造、汽车制造等，既有按定单消费，也有按库存消费；既有批量消费，也有单件小批消费。 流程消费行业和离散制造行业在产品构造、工艺流程、消费组织方式等方面都存在较大的差别。所以，在MES运用上，要根据行业特征区别对待，主要是对MRPII/ERP的要求不同，详细表如今： 1)对消费模型的要求不同：流程消费行业的消费模型以配方为中心，而离散行业的消费模型以产品BOM为中心

15、。 2消费方案方式 不同：流程企业根据市场的需求进展消费，离散企业根据定单或市场预测作为消费方案制定的根据。3作业方案调度不同：离散企业根据优先级、任务中心才干、设备才干调度，是基于有限才干的调度；流程企业是延续的消费方式，不需求也无法准确到工序级别，而是以整个流水消费线为单元进展调度。 4数据采集不同：离散企业以手工上报为主，并可以结合条形码采集等半自动信息采集技术；流程消费行业的自动化程度较高，对于MES而言，重点在于系统构建的时候与这些自动化设备做好数据接口。5作业指令的下达不同：离散行业的MES 普通采用派工单、施工单等书面方式，或采用电子看板方式；流程消费行业的MES不仅要下达作业指

16、令，还要将作业指令转化为各个机组及设备的操作指令和各种根底自动化设备的控制参数如PID控制参数。 8.3.2 MES的实施 将MES系统导入到企业的运作体系之中，企业需求先完善管理根底，根据本身情况选择好“合身的MES软件系统，而后采用科学的实施方法充分预备，才干促使MES正式运转、发扬成效。 MES的管理根底 信息技术可以成为提高企业管理程度的有效手段，但不会自动地处理企业的管理问题。由于没有健全的管理体系，MES系统信息的及时维护就难以保证，信息就不能得到有效利用。要想胜利实施MES，企业必需先在管理上下功夫与MES亲密相关的任务，包括车间环境、职责分工以及人员保证等方面。 1定置，改善车间环境：是指经过对消费和任务环境的分析，把消费和任务需求的物品按照工艺的需求科学地确定位置。2合理分工、明确责职：对企业的业务流程进展合理重组，去除重叠的部门责能，减少无效力动，合理分工、明确责职。3提供人员保证：对不同类型、不同层