制造执行系统的现状分析

1、3中国制造执行系统的应用现状分析在经济全球化、市场全球化的必然趋势下，我国部分行业如化工、钢铁等等面临严峻的竞争形势和经历着深远变化的生存发展要求，转变与趋势相符的现代管理思路，建立现代管理理念，引进现代管理决策机制，提高核心竞争力已经成为企业最迫切的要求和机遇所在。观察世界生产管理模式的发展趋势可以清晰的得出企业行为势必从单项、局部的改善向着综合、集成的优化转变，尤其是计划、组织、控制三大职能的整体优化更是企业实现经营目标和获得竞争优势的难点和重点，制造执行系统(Manufacturing Execution System) 主要用来解决整体优化中生产计划与生产过程的脱节问题这一问题长期以来

2、不仅直接影响企业的生产效率，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。 一、MES的产生及发展 1MMES的的产生背背景 自上世世纪八十十年代以以后，伴伴随着消消费者对对产品的的需求愈愈加多样样化，制制造业的的生产方方式开始始由大批批量的刚刚性生产产转向多多品种少少批量的的柔性生生产；以以计算机机网络和和大型数数据库等等IT技技术和先先进的通通讯技术术的发展展为依托托，企业业的信息息系统也也开始从从局部的的、事后后处理方方式转向向全局指指向的、实时处处理方式式。在制制造管理理领域出出现了JJIT、LP、TOCC等新的的理念和和方法并并依此将将基于定定单的生生产扶正正、进行行更

3、科学学的预测测和制定定更翔实实可行的的计划；在企业业级层面面上，管管理系统统软件领领域MRRPIII以及OOPT系系统迅速速普及，直到今今天各类类企业EERP系系统如火火如荼的的进行；在过程程控制领领域PLLC、DDCS得得到大量量应用也也是取得得高效的的车间级级流程管管理的主主要因素素。可以以说企业业信息化化的各个个领域都都有了长长足的发发展，但但是在工工厂以及及企业范范围信息息集成的的实践过过程中，仍然难难以解决决这一瓶瓶颈带来来的各种种问题：在计划划过程中中无法准准确及时时地把握握生产实实际状况况，另一一方面则则在生产产过程中中无法得得到切实实可行的的作业计计划做指指导；工工厂管理理人员

4、和和操作人人员难以以在生产产过程中中跟踪产产品的状状态数据据、不能能有效地地控制在在制品库库存，而而用户在在交货之之前无法法了解定定单的执执行状况况。产生生这些问问题的主主要原因因仍然在在于生产产管理业业务系统统与生产产过程控控制系统统的相互互分离，计划系系统和过过程控制制系统之之间的界界限模糊糊、缺乏乏紧密的的联系。针对这这种状况况，19990年年11月月，美国国的调查查咨询公公司AMMR首次次提出MMES的的概念，为解决决企业信信息集成成问题提提供了一一个被广广为接受受的思想想，就是是我们今今天要谈谈的制造造执行系系统。 2MMES的的发展历历程 20世世纪800年代后后期，随随着计算算机

5、技术术和网络络技术的的迅速发发展，流流程工业业控制中中出现了了多学科科间的相相互渗透透与交叉叉；同时时，信号号处理技技术、计计算机技技术、通通信技术术及计算算机网络络与自动动控制技技术的结结合使过过程控制制开始突突破自动动化孤岛岛模式，出现了了集控制制、优化化、调度度、管理理和经营营于一体体的综合合自动化化新模式式。 20世世纪900年代，随着计计算机技技术的日日新月异异，计算算机集成成生产系系统的研研究已成成为自动动化领域域的一个个前沿课课题。119955年美国国、日本本、西欧欧等国已已有1000多家家炼油、化工企企业在实实施CIIMS计计划，推推动了流流程工业业综合自自动化系系统在实实际生

6、产产中的应应用。通通过计算算机网络络向上下下游、产产供销一一体化或或集成化化方向发发展，意意大利AAGIPP石油公公司提出出了以数数据模型型为核心心的工厂厂信息集集成系统统方案，信息采采集从底底层到上上层，从从供应链链的源头头到尽头头，而计计算结果果和指令令则从上上层一直直传递到到底层。它以面面向数据据（而非非面向应应用）的的模型为为核心系系统，连连接实时时数据库库和关系系数据库库，对生生产过程程进行过过程监视视、控制制和诊断断、环境境监测、单元整整合、模模拟和优优化。并并在管理理决策层层进行物物料平衡衡、生产产计划、调度、排产、企业资资源计划划、离线线在线模模拟与优优化等。 流程程工业综综合

7、自动动化系统统的理论论和技术术经过多多年的研研究发展展，特别别是经过过实际应应用的考考验，已已逐步形形成合理理的体系系结构，其结构构框架已已由下图图所示的的五层PPurddue模模型演变变为ERRP/MMES/PCSS三层结结构。目目前，这这已成为为西方先先进工业业国家流流程工业业综合自自动化系系统理论论和产品品的主流流框架。图1 PPurddue模模型 在Puurduue模型型中，流流程工业业综合自自动化系系统自下下而上从从功能上上分为过过程控制制、过程程优化、生产调调度、企企业管理理和经营营决策五五个层次次，将生生产过程程和管理理过程明明显分开开。虽然然这种体体系框架架在流程程工业综综合自

8、动动化系统统的发展展过程中中起过很很大的推推动作用用，但随随着研究究与开发发的深入入，它在在综合自自动化系系统的设设计和应应用实践践中遇到到了较大大问题。在流程程工业企企业的生生产经营营活动中中，除了了底层的的过程控控制与顶顶层的企企业管理理和经营营决策外外，在中中间层次次是很难难将生产产行为与与管理行行为截然然分开的的。因此此，在牵牵涉到大大量既有有生产性性质又有有管理性性质的信信息时，根据五五层结构构模型就就很难明明确划分分应该属属于综合合自动化化系统的的哪一层层次，这这就造成成了流程程工业综综合自动动化系统统研究与与开发过过程中概概念的混混乱和标标准的难难以统一一。 ERPP/MEES/

9、PPCS三三层结构构较好地地解决了了上述问问题。这这一结构构将流程程工业综综合自动动化系统统划分为为：考虑虑生产过过程问题题的过程程控制系系统PCCS；考考虑企业业经营管管理问题题的企业业资源计计划ERRP；以以及考虑虑生产与与管理结结合问题题的中间间层生产产执行系系统MEES。这这样，就就使流程程工业综综合自动动化系统统中原来来难以处处理的具具有生产产与管理理双重性性质的信信息问题题得到了了解决。 3MMES的的定义 国际制制造执行行系统协协会（MManuufaccturringg Exxecuutioon SSysttem Asssociiatiion，MESSA）对对MESS的定义义是“

10、MMES提提供为优优化从订订单投入入到产品品完成的的生产活活动所需需的信息息。MEES运用用及时、准确的的信息，指导、启动、响应并并记录工工厂活动动，从而而能够对对条件的的变化做做出迅速速的响应应、减少少非增值值活动、提高工工厂运作作过程的的效率。MESS不但可可以改善善设备投投资回报报率，而而且有助助于及时时交货、加快库库存周转转、提高高收益和和现金流流的绩效效。MEES在企企业和供供应链间间，以双双向交互互的形式式提供生生产活动动的基础础信息。” 如此定定义，道道出了MMES的的设计、开发、实施都都是围绕绕企业生生产-这这一为企企业直接接带来效效益的价价值增值值过程进进行的，而针对对目前企

11、企业信息息化建设设过程中中通常对对生产环环节的重重视不够够的情况况，我们们研究所所开发的的目前国国内唯一一针对大大型流程程企业的的专业MMES系系统以其其精心的的设计、完善的的实施以以及良好好的维护护等为MMES的的兴起迎迎来了良良好的开开端。 美国的的权威机机构先进进制造研研究中心心AMRR（Addvanncedd Maanuffactturiing Ressearrch）提出的的： MMES是是位于上上层的计计划管理理系统与与工业控控制系统统之间的的面向车车间层的的管理信信息系统统。它为为操作人人员/管管理人员员提供计计划的执执行和跟跟踪以及及所有资资源（人人员、设设备、物物料、客客户需求

12、求等）的的当前状状况。AAMR于于19992年提提出了三三层的企企业集成成模型，将企业业分为三三个层次次：计划划层（MMRPIII/EERP），执行行层（MMES），控制制层（CConttroll）。计计划层强强调企业业的计划划，它以以客户定定单和市市场需求求为计划划源，充充分利用用企业内内部的各各种资源源，降低低库存，提高企企业效益益；执行行层强调调计划的的执行，通过MMES把把MRPPII/ERPP与企业业的现场场控制有有机地集集成起来来；控制制层强调调设备的的控制，如PLLC、数数据采集集器、条条形码、各种计计量及检检测仪器器、机械械手等的的控制。 4. MESS的作用用 制造企企业关心

13、心三个问问题：生生产什么么？生产产多少？如何生生产？企企业的生生产计划划回答的的是前两两个问题题，“如如何生产产”由生生产现场场的过程程控制系系统“掌掌握”。ERPP、CRRM等系系统只为为生产计计划的编编制提供供了数据据信息，对于“计划”如何下下达到“生产”环节，生产过过程中变变化因素素如何快快速反映映给“计计划”，在计划划与生产产之间需需要有一一个“实实时的信信息通道道”，MMES（制造执执行系统统）就是是计划与与生产之之间承上上启下的的“信息息枢纽”。 近年来来，随着着JITT(Juust In Timme)、BTOO（面向向订单生生产）等等新型生生产模式式的提出出，以及及客户、市场对对

14、产品质质量提出出更高要要求，MMES才才被重新新发现并并得到重重视。同同时在网网络经济济泡沫的的破碎后后，企业业开始认认识到要要从最基基础的生生产管理理上提升升竞争力力，即只只有将数数据信息息从产品品级（基基础自动动化级）取出，穿过操操作控制制级，送送达管理理级，通通过连续续信息流流来实现现企业信信息集成成才能使使企业在在日益激激烈的竞竞争中立立于不败败之地。目前，MESS在国外外被迅速速而广泛泛地应用用。 企业信信息化系系统是一一个信息息相互贯贯通的集集合体，作为制制造业内内部最重重要最基基本的活活动生产，它的相相关信息息尤其需需要得到到实时的的处理和和分析。具体的的说，就就是收集集生产过过

15、程中大大量的实实时数据据，并对对实时事事件及时时处理，同时又又与计划划层和生生产控制制层保持持双向通通信能力力，从上上下两层层接收相相应数据据并反馈馈处理结结果和生生产指令令。 MESS不同于于以派工工单形式式为主的的生产管管理和辅辅助的物物料流为为特征的的传统车车间控制制器,也也不同于于偏重于于作业与与设备调调度为主主的单元元控制器器,而应应将MEES作为为一种生生产模式式, 把把制造系系统的计计划和进进度安排排、追踪踪、监视视和控制制、物料料流动、质量管管理、设设备的控控制和计计算机集集成制造造接口（CIMM）等一一体化去去考虑，以最终终实施制制造自动动化战略略。 国际制制造执行行系统协协

16、会（MMESAA）定义义了MEES应具具备的111个功功能模块块：主要要包括11)资源源分配和和状态管管理；22）操作作/详细细排产；3）分分配生产产单元；4）文文件控制制；5）数据收收集；66）劳动动力管理理；7）质量管管理；88）过程程管理；9）维维护管理理；100)产品品跟踪和和产品清清单管理理；111)性能能分析和和数据采采集。实实际的产产品可能能是包含含其中一一个或几几个功能能模块。 二、MMES在在中国应应用的现现状 1传传统的MMES(T-MMES) 传统的的MESS可大致致分为两两大类：专用的的MESS系统(Poiint MESS) 和和整合的的MESS系统(Inttegrra

17、teed MMES)。专用用的MEES是指指为解决决某个特特定领域域问题，如车间间维护、生产调调度或SSCADDA而开开发的单单独应用用系统。整合的的MESS则是针针对一特特定行业业如航空空、装配配、半导导体、食食品和卫卫生等行行业而设设计，具具有一定定的通用用性。并并且逐步步加强了了与上层层事务处处理和下下层实时时控制系系统的集集成能力力。 我国对对 MEES的研研究开发发起步较较晚，目目前主要要停留在在MESS思想、内涵及及体系结结构方面面的研究究上，应应用系统统开发一一般局限限于 MMES单单一功能能。一些些大学和和科研院院所等单单位在国国家8663计划划资助下下在 MMES理理论与应应用系统统开发方方面做了了一定的的工作。但目前前存在着着很多问问题，例例如：（1）可可集成性性差；（2）缺缺乏智能能性和敏敏捷性；（3）缺乏非非常规信信息条件件下的科科学决策策方法。 由于工工厂可能能会从不不同的软软件供应应商购买买适合自自己的MMES模模块，使使得MEES系统统包括了了很多子子系统，这些子子系统都都有各自自的处理理逻辑，数据库库，数据据模型和和通信机机制。为为了实现现与外部部系统的的集成，往往采采用APPI技术术，OLLAP技技术和相相应的通通信机制制。其中中，外部部应用系系统的调调用和插插入使用用