8第八章MES与ERP技术

1、2014.7夏绪辉武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系第八章 MES与ERP技术武汉科技技大学机机械自自动化学学院工工业工程程系2014-7第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制8.2管理信息息系统MIS8.3MRP/MRPII/ERP第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制8.1.1基本概念念8.1.2作业排序序8.1.3车间调度度8.1.4MES技术简介8.1.1基本概念念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制通过MRP确定了各各车间的的零部件件投入出出产计划划，将全全厂性的的生产计计划变成成了各车车间的生生产任务务。各车间要要完成既既定的

2、生生产任务务，还必必须将零零部件投入出产计划划转化成成车间生产产作业计计划，即：将将车间的的生产任任务变成成各个工工段、班班组、工工作地的的任务。只有将将计划安安排到工工作地，任务才才算真正正落实到到实处。为保证作作业计划划（生产产任务）的按期期完成，还必须须实行作业控制制。作业计划划与控制制的内容容：根据下达达的车间间任务，生成车车间作业业计划并并打印派派工文件件作为生生产依据据；通过过对生产产记录分分析，实实现对各各工作单单元和设设备任务务进展情情况的跟跟踪与监监控，确确保作业业计划按按时完成成。1、作用用与内容容2、在企业计计划体系系中的层层次与位位置8.1.1基本概念念第八章MES与E

3、RP技术8.1MES与生产计计划控制制组织目标标产品与市市场计划划综合生产产计划（生产大大纲）主生产计计划（MPS）物料需求求计划（MRP）最终装配配计划车间作业业计划物资供应应计划能力需求求计划（CRP）粗能力需需求计划划资源计划划财务计划划经营预测测长期计划划中期计划划短期计划划销售计划划MRPII战略层计划战术层计划作业层计划计划期长（5年）中期（1年）短（月/旬/周）计划的时间单位粗（年）中（月/季）细（工作日/班次/小时/分）空间范围企业、公司工厂车间、工段、班组详细程度高度综合综合详细不确定性高中低管理层次企业高层领导中层，部门领导低层，车间领导涉及内容资源管理资源利用日常活动安排

4、8.1.1基本概念念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制计划的空间范围计划对象计划的形式及种类计划期计划时间单位编制计划的基础数据优化方法举例计划编制部门计划层全厂产品生产计划大纲、产品出产计划(MPS)1年季、月产品生产周期、成品库存线性规划经营处执行层车间及有关部门零件、毛坯、原材料零部件投入出产计划、原材料需求计划 （零件级）1月 | 1季旬、周、日BOM、制造提前期，零件、原材料、毛坯库存MRP、批量算法生产处操作层工段、班组、工作地工序日(周、旬)生产作业计划 （工序级）日、周、旬日、时、分工艺路线、工时定额、WIP库存各种作业排序方法车间计划科/室8.1.1基本概

5、念念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制8.1.1基本概念念3、作业业计划与与控制的的体系结结构8/111控制层计划层分解战术术层生产计划划平衡能力力与负荷协调资源源与任务生产任务务静态排序序生产任务务动态调度度资源实时时动态分派派执行设备备系统状态态实时数数据采集集数据分析析与计划状状态存在在偏差PAC决策支持持作业计划层生产调度层生产活动控制层存在严重重偏差反馈至战战术层否是第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制（1）作作业计划划层生产任务务的分批批：使每批的的零件搭搭配均衡衡，以达达到高效效均衡地地使用车车间制造造资源的的目的。生产任务务的负荷荷平衡：在

6、同一批批生产任任务中使使各主要要设备的的工作时时间之差差最小。生成系统统资源需求求计划（CRP）。该层的主主要功能能是根据据工厂和和车间下下达的中中长期生生产计划划（如月月、旬、周生产产计划）和车间间资源的的实际状状况进行行零件分分批和负负荷平衡衡，生成成系统资资源需求求计划。任务预预处理时时，着重重要考虑虑的问题题是在保保证交货货期的前前提下，如何优优化使用用系统内内的资源源。8.1.1基本概念念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制（2）生生产调度度层生产任务务静态排排序：确定每个个工件进进入系统统的先后后顺序，并确定定机器加加工每个个工件的的开始时时间和完完成时间间生产任

7、务务动态调调度：对车间内内的被加加工任务务进行实实时再调调度（考考虑系统统扰动）。车间资源源的实时时动态分分派。因为资源源的静态态分配并并不意味味着在实实际的加加工过程程中零件件一定可可以得到到这些资资源。该层是在在作业计计划的基基础上确确定作业业（如工工件）加加工顺序序，以及及加工过过程中各各种制造造资源的的实时动动态调度度。8.1.1基本概念念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制（3）生生产活动动控制层层生产进度度控制在制品控控制质量控制制成本控制制生产率控控制生产活动动控制的的功能是是把作业业计划变变成实际际行动，并对生生产状态态进行监监控、反反馈和校校正，使使车间内内

8、的生产产活动与与结果尽尽可能与与生产计计划所期期待的状状况相吻吻合。产生偏差差的原因因：预测值不不准确工艺规程程的多样样化、非非标准性性随机扰动动生产要素素短缺操作错误误，出现现不合格格品企业环境境的动态态性8.1.1基本概念念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制若干基本本术语零件在加加工过程程中的移移动方式式排序问题题的分类类、表示示与评价价流水作业业排序单件作业业排序8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制1、若干干基本术术语机器：表示“提提供服务务者”。如机床床、维修修工、工工作地等等工件：表示“接接受服务务者”，或“服服务对象象”。如

9、如一个零零件、一一批零件件、作业业(Job)等加工路线线/工艺艺路线：工件加工工在技术术上的约约束，由由工件加加工的工工艺过程程所决定定加工顺序序：每台机器器(共m台)加工工n个工件的的先后顺顺序（正是作作业排序序所要解解决的问问题）紧前/紧后工序序离散型/流程型生生产方式式离散型生产产品举例工程项目型生产建筑、造船、造飞机车间任务型生产*机械制造重复制造（大批量流水生产）汽车流程型生产产品举例有别于机械制造业的生产方式，特点是连续生产。化工、制药、炼油、发电、炼钢8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制作业排序序(Sequencing)：确定工件件在机器器上

10、的加加工顺序序。作业计划划编制/排产(Scheduling)：不仅要确确定工件件的加工工顺序，而且还还包括确确定机器器加工每每个(批批)工件件的开始始时间和和完成时时间。正正向派产产(Forward Scheduling)、反向派产产(BackwardScheduling)派工(Dispatching)：按作业计计划的要要求，将将具体的的生产任任务安排排到具体体的机床床上加工工。调度(Scheduling)：执行生产产计划控控制才采采取的具具体行动动。“派工”属于“调度”的范围围，“调度”属于“控制”的范围围。控制(Controlling)：保证生产产进程按按计划执执行，或或当实际际的生产产进

11、度偏偏离生产产计划，或出现现例外事事件时所所采取的的行动。“调度度”是实实行“控控制”所所采取的的行动之之一。外延：控控制调度派派工；排排产 排序序8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制15/111加工时间间：完成一一项作业业预计需需要的时时间，包包括需要要的准备备时间。交货期：完成一一项作业业的最后后截止期期。误期：一项作作业的完完成时间间与交货货期的偏偏差。在在交货期期之后完完成误期期为“+”；在之前前完成为为“-”。拖期：正的误误期。若若误期为为“-”，则拖期期为零。松弛时间间：一项作作业交货货期前剩剩余时间间和它的的加工时时间之差差。完成时间间：从计

12、划划的第一一项作业业开始到到所有作作业完成成之间的的时间段段。作业时间间：从一项项作业可可以加工工开始到到被完成成为止的的时间段段。作业业时间=加工时间间+等待时间间8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制2、零件件在加工工过程中中的移动动方式顺序移动动方式平行移动动方式平行顺序序移动方方式三种方式式比较8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制（1）顺顺序移动动方式020406080100120140160M1M2M3M4T顺n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10T顺=nti=4(10+5+15+10)= 160

13、一批零件件在上道道工序全全部加工工完毕后后才整批批地转移移到下道道工序继继续加工工。8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制（2）平平行移动动方式每个零件件在前道道工序加加工完毕毕后，立立即转移移到下道道工序继继续加工工，形成成前后交交叉作业业。020406080100120140160M1M2M3M4T平n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10T平=ti+(n1)tL= (10+5+15+10)+ (41)15= 858.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制（3）平平行顺序序移动方方式要求零件件的每道道工序连连续

14、加工工，同时时要求各各道工序序尽可能能平行。当titi+1时，零件件按平行行移动方方式转移移；当titi+1时，以i工序最后后一个零零件的完完工时间间为基准准，往前前推移(n-1)ti+1作为零件件在(i+1)工序的开开始加工工时间。一批零件件的加工工周期为为：8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制020406080100120140160M1M2M3M4T平顺t2t2：往前推推移3t2t3t4：往前推推移3t4n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10T平顺=nti(n1)min(tj,tj+1)= 4(10+5+15+10)(41)(5+5+1

15、0)= 1008.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制（4）三三种移动动方式比比较移动方式顺序移动平行移动平行顺序移动优缺点管理简单，设备不停歇、利用充分。有等待现象，加工周期长。周期最短。零件等待少，设备有停歇。运输频繁，管理复杂。 两者结合, 扬长避短选择策略零件小而轻；单件小批；加工时间短，调整时间长；工艺专业化。大且重；大量大批；加工时间长，调整时间短；对象专业化。小而轻；大量大批；加工时间长，调整时间短；对象专业化。8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制3、作业业排序问问题分类类按领域：生产作作业排序序VS劳动力作

16、作业排序序按工件到到达：静态排排序VS动态排序序按参数：确定型型排序VS随机型排排序按目标函函数：单目标标排序VS多目标排排序按机器数数量：单台机机器排序序VS多台机器器排序按工艺路路线：单件作作业排序序(Job-shop)VS流水作业业排序( Flow-shop)本讲：生生产作业业排序&静态排序序&确定型排排序&单目标排排序&多台机器器排序&单件作业业排序/流水作作业排序序8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制作业排序序方案的的评价标标准最长流程程时间最最短（全部完完工时间间最短、加工周周期最短短）。完成一组组作业所所需要的的全部时时间延迟最小小（顾客等等

17、待时间间最小）。可以用时时间表示示，也可可以用工工件数表表示在制品库库存最小小。可以用工工件数、货币价价值表示示利用率最最大。机器的有有效生产产时间占占总工作作时间的的百分比比总成本最最小。综合考虑虑在制品品库存、加工成成本与加加工时间间8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制甘特图（GanttChart）作业排序序中的最最常用工工具，HenryL.Gantt于1917年提提出甘特图将将活动与与时间联联系起来来作业进度度甘特图图、机器器甘特图图8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制作业进度度甘特图图作业进度度甘特图图表示作作

18、业的计计划开始始日期、计划完完成日期期以及现现在的进进度：作业A的完成情情况滞后后于计划划；作业B按计划完完成；作业C的完成情情况超前前于计划划。作业4/174/184/194/204/214/224/234/244/254/26ABC开始工作作结束工作作计划时间间实际进度度非生产性性时间当前日期期8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制A机器甘特特图机器甘特特图描述述不同作作业在每每一台机机器上的的工作次次序、所所需时间间以及现现在的进进度（如如作业A正在按计计划完成成）。机器4/224/234/244/254/264/274/284/29车床磨床BCABC

19、没有描述述非预期期事件需要定期期更新8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制作业排序序问题的的假设条条件一个工件件不能同同时在几几台不同同的机器器上加工工；每台机器器同时只只能加工工一个工工件；工件在加加工过程程中采用用平行移动动方式（即当上上道工序序完工后后立即送送至下道道工序加加工）；不允许中中断（一一个工件件一旦开开始加工工必须一一直进行行到完工工，不得得中途插插入其它它工件）；每道工序序只在一一台机器器上完成成；工件数、机器数数和加工工时间已已知，加加工时间间与加工工顺序无无关。8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制

20、符号说明明Ji工件ii=1,2, , nMj机器jj=1,2, , mpijJi在Mj上的加工时间Ji的总加工时间Pi= pijwijJi在Mj上加工之前的等待时间Ji的总等待时间Wi= wijriJi的到达时间Ji从外部进入车间，可以开始加工的最早时间diJi的完工期限CiJi的完工时间Ci = ri +(pij + wij ) = ri +Pi + Wi Cmax作业最长完工时间Cmax = maxCiFiJi的流程时间Fi = Ci ri =Pi + Wi Fmax作业最长流程时间Fmax = maxFiaiJi的允许停留时间ai = di ri LiJi的延迟时间Li = Ci di

21、= ri + Pi + Wi di = Fi ai (+/ /0)Lmax作业最长延迟时间Lmax = maxLi8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制排序问题题表示方方法排序问题题表示方方法：n/m/A/Bn工件数m机器数A车间类型型（F：流水作业业排序；P：流水作业业排列(Permutation)；G：单件作业业排序）B目标函数数，通常常为最小小化例如：n/3/P/Cmax表示：n个工件在在3台机器上上加工的的流水作作业排列列排序问问题，目标函数数是使最最长完工工时间Cmax最短。8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制

22、4、流水水作业排排序流水作业业排序问问题的基基本特征征：每个工件件的加工工路线一一致（是是指工件件的流向向一致，并不要要求每个个工件都都经过每每台机器器），但但工件在在不同机机器上的的加工顺顺序不尽尽相同（有工序序交叉）。排列排序序问题流水水作业排排序问题题的特例例：所有工件件在各台台机器上上的加工工顺序都都相同（同顺序序）。排列排序序问题的的最优解解不一定定是相应应的流水水作业排排序问题题的最优优解，但但一般是是较优解解。可以证明明：对于于仅有2台/3台机器器的特殊殊情况，排列排排序问题题的最优优解一定定是相应应的流水水作业排排序问题题的最优优解。本节主要要讨论排排列排序序问题：n/m/P/

23、Fmax8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制（1）最最长流程程时间Fmax的计算设：n个工件的的加工顺顺序为S= (S1,S2, , Si,Sn)Csimk表示工件件Si在机器Mk上的完工工时间（i=1,2,n)psimk表示工件件Si在机器Mk上的加工工时间（k=1,2,m)则：Csim1= Csi-1m1+ psim1Csim2=maxCsim1，Csi-1m2+ psim2Csimk=maxCsimk-1，Csi-1mk +psimkCsnmm=maxCsnmm-1，Csn-1mm +psnmm递推公式当ri= 0时（i=1,2,n) ：Fmax=

24、Csnmm(即排在末末位加工工的工件件在车间间的停留留时间)8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制S= (S1,S2, ,Si-1,Si,Sn)mk-1mkmmm1psimkPsimk-1psim1psimmCsi-1mkCsi-1mk-1Csi-1m1Csi-1mmCsimkCsimk-1Csim1CsimmCsimk = maxCsimk-1 ，Csi-1mk + psimk本工件在上工序机器上的完工时间前工件在本机器上的完工时间8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制33/111算例有一个6/4/P/Fmax问题，加加

25、工时间间矩阵如如下表。当工件件的加工工顺序为为S=(6,1,5,2,4,3)时，求最长流程程时间Fmax。i123456pi1423142pi2456745pi3587555 pi4424331加工时间间矩阵8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制解：i615243pi12( 2)4( 6)4(10)2(12)1(13)3(16)pi25( 7)4(11)4(15)5(20)7(27)6(33)pi35(12)5(17)5(22)8(30)5(35)7(42) pi41(13)4(21)3(25)2(32)3(38)4(46)顺序S=(6,1,5,2,4,3)

26、时的加工时间间矩阵Fmax=max(38,42)+4=46本工件在前机器上的完工时间前工件在本机器上的完工时间8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制训练：求求Fmaxi123456pi14(4)2(6)3(9)1(10)4(14)2(16)pi24(8)5(13)6(19)7(26)4(30)5(35)pi35(13)8(21)7(28)5(33)5(38)5(43) pi44(17)2(23)4(32)3(36)3(41)1(44)i123456pi1423142pi2456745pi3587555 pi44243318.1.2作业排序序第八章MES与ER

27、P技术8.1MES与生产计计划控制制36/111（2）n/2/F/Fmax问题的最最优算法法：Johnson算法Johnson法则：如果min(pi1,pj2) min(pj1,pi2)，则工件i应该排在在工件j之前。Johnson算法：从加工时时间矩阵阵中找出出最短的的加工时时间。若最短的的加工时时间出现现在M1上，则对对应的工工件尽可可能往前前排；若若最短的的加工时时间出现现在M2上，则对对应的工工件尽可可能往后后排。若若最短加加工时间间有多个个则任选选一个。从加工时时间矩阵阵中划去去上述已已排工件件的加工工时间。重复上述述步骤直直到所有有工件都都已排序序。8.1.2作业排序序第八章MES

28、与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制算例：求下列6/2/F/Fmax问题的最最优解：i123456pi1518534pi2722474求解过程程：1）将工工件2排排在第1位：2?2）将工工件3排排在第6位：2?33）将工工件5排排在第2位：25?34）将工工件6排排在第3位：256?35）将工工件4排排在第5位：256?436）将工工件1排排在第4位：256143Fmax=288.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制38/1115、单件件作业排排序（Job-shop排序）n/m/G/Fmax问题描述述：n个工件安安排在m台机器上上加工，一台机机器同时时只

29、能加加工一个个工件的的一道工工序，每每个工件件最多具具有m道工序。每个工工件的加加工路线线都不相相同，每每个工件件访问机机器的次次序是任任意的，工件没没有一定定的流向向。工件件之间没没有优先先权，也也没有相相关性。在满足足各工件件工艺路路线条件件下，对对所有工工件的工工序排序序，使总总完工时时间最少少。描述某个个工件的的某道工工序：(i，j，k)表示工件件i的第j道工序在在机器k上进行。基本特征征：每个工件件的加工工路线都都不相同同，工件件没有一一定的流流向。8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制工艺路线线矩阵D8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8

30、.1MES与生产计计划控制制加工时间间矩阵T8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制41/111两种作业业计划的的构成半能动作作业计划划(Semi-activeschedule)：各工序都都是按最最早可开开工时间间安排的的作业计计划(anoperationstarts itsprocessing on amachinerightwhen bothofthemarefree)，否则为非非能动作作业计划划(Non-active schedule)能动作业业计划(Activeschedule)：任何一台台机器上上的每段段空闲时时间都不不足以加加工一道道可加工工工序的

31、的半能动动作业计计划。无延迟作作业计划划(No-delayschedule)：没有任何何延迟出出现的能能动作业业计划。（所谓延延迟，是是指有工工件等待待加工时时，机器器出现空空闲，即即使这段段空闲时时间不足足以加工工任何一一道可加加工工序序）8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制能动作业业计划（无延迟迟）非能动作作业计划划1,1,12,1,31,2,31,3,22,3,22,2,1M1M2M3能动作业业计划（有延迟迟）示例：8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制能动作业业计划（无延迟迟）思考题：8.1.2作业排序序第八章M

32、ES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制44/111符号说明明将每安排排一道工工序称作作一“步步”（Step）Stt步之前已已排序工工序构成成的部分分作业计计划；Ot第t步可以排排序的工工序集合合；TkOt中工序Ok的最早可可能开工工时间；TkOt中工序Ok的最早可可能完工工时间。8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制算例有一个2/3/G/Fmax问题，其其工艺路路线矩阵阵D和加工时时间矩阵阵T分别如下下。试构构造一个个能动作作业计划划。8.1.2作业排序序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制C1StepOtTkTkT*M*Oj11,

33、1,12,1,300232M11,1,122,1,31,2,302363M3M31,2,332,1,31,3,266977M21,3,242,1,3699M32,1,352,2,191313M12,2,162,3,2131818M22,3,21,1,12,1,31,2,31,3,22,3,22,2,1时间机器M1M2M3026791318任选C2StepOtTkTkT*M*Oj11,1,12,1,300232M11,1,121,2,32,1,320633M3M32,1,331,2,32,2,133777M3M11,2,341,3,22,2,173877M12,2,151,3,22,3,2778

34、128M21,3,262,3,281313M22,3,21,1,12,1,31,2,31,3,22,3,22,2,1时间机器M1M2M30237813选M3任选任选车间调度度问题的的调度优优化指标标通常可可以分为为三类基于加工工完成时时间的性性能指标标：基于交货货期的性性能指标标：基于库存存的性能能指标：多目标综综合性能能指标：8.1.3车间调度问题题以及调调度算法法简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制调度算法法：基于人工工智能技技术的方方法收敛较快快，不能能保证最最优解，稳定性性不高基于运筹筹学的方方法收敛较慢慢，稳定定性较高高，只能能解决小小规模的的问题8.1.3车间

35、调度问题题以及调调度算法法简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制8.1.3车间调度问题题以及调调度算法法简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制MES（ManufacturingExecutionSystem）涵义MES功能模型型及功能能介绍MES的桥梁作作用连接MRPII/ERP与SFCMES应用效益益8.1.4MES简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制1、MES涵义什么是是MES?MES是位于企企业上层层生产计计划和底底层工业业控制之之间，面面向车间间层的生生产管理理技术与与实时信信息系统统。8.1.4MES简介第八章MES与ER

36、P技术8.1MES与生产计计划控制制MES的产生ERP/MES/SFC三层结构构8.1.4MES简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制图1.1 三个制造层次处理信息与时间尺度比较8.1.4MES简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制MES汇集了车车间中用用以管理理和优化化从下定定单到产产成品的的生产活活动全过过程的相相关硬件件或软件件组件，它控制和和利用实实时准确确的制造造信息来来指导、传授、响应并并报告车车间发生生的各项项活动，同时向向企业决决策支持持过程提提供有关关生产活活动的任任务评价价信息。MESA InternationalMES的定义8.1.

37、4MES简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制56/1112、MES的功能模模型及功功能介绍绍8.1.4MES简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制资源管理理（ResourceAllocation andStatus）详细计划划（Operations/DetailScheduling）生产调度度（DispatchingProduction Units）文档管理理（DocumentControl）数据采集集（Data Collection/Acquisition）人力管理理（LaborManagement）质量管理理（Quality Management）

38、过程管理理（Process Management）生产跟踪踪（Product Tracking andGenealogy）维护管理理（MaintenanceManagement）性能分析析（PerformanceAnalysis）MES的功能MESF1F2Fn8.1.4MES简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制资源管理理：对车间间资源状状态及分分配信息息进行管管理。详细计划划：负责生生成操作作计划（即详细细计划），提供供作业排排序功能能。生产调度度：以作业业、订单单、批量量以及工工作订单单等形式式管理和和控制生生产单元元中的物物料流或或信息流流。文档管理理：管理与与生产单

39、单元相关关的记录录和单据据，以及及对生产产历史数数据的存存储与维维护。数据采集集：负责采采集生产产现场中中的各种种必要的的数据信信息。人力资源源管理：提供按按分钟级级更新的的员工状状态信息息数据。质量管理理：把从制制造现场场收集到到的数据据进行实实时分析析以控制制产品质质量。过程管理理：监控生生产过程程，自动动修正生生产中的的错误，提高加加工效率率和质量量，或者者向用户户提供纠纠正错误误并提高高在制行行为的决决策支持持。设备维护护管理：跟踪和和指导企企业维护护设备和和刀具以以保证制制造过程程的顺利利进行，并产生生除报警警外的阶阶段性、周期性性和预防防性的维维护计划划，也提提供对直直接需要要维护

40、的的问题进进行响应应。生产跟踪踪：提供工工件在任任意时刻刻的位置置及其状状态信息息。性能分析析：提供按按分钟级级更新的的实际制制造过程程的结果果报告，并将这这些结果果与过去去的历史史记录及及所期望望出现的的经营目目标进行行比较。8.1.4MES简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制3、MES的桥梁作作用连接MRPII/ERP与SFC8.1.4MES简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制数据桥梁梁8.1.4MES简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制61/111MRPII/ERP到MES的数据流8.1.4MES简介第八章MES与ERP技

41、术8.1MES与生产计计划控制制62/111MES到控制层层的数据流8.1.4MES简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制4、MES应用效益益可量化的的直接经经济效益益：可获益项目 平均获益 缩短产品制造周期 45% 减少或消除数据输入时间 75% 减少在制品17% 减少或消除作业转换中的文书工作 56% 缩短产品交付周期 32% 改进产品质量 / 减少次品 15% 消除损失的文书工作 57% 8.1.4MES简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制满足客户户要求的的高质量量响应均衡企业业资源的的利用率率大大提高高企业员员工的工工作能力力提供计划划决策和和

42、企业商商务活动动的必要要数据，提高制制造系统统对变化化的响应应能力以以及销售售服务和和客户服服务的水水平大大减短短企业投投资回报报周期不可量化化的间接接经济效效益：8.1.4MES简介第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计计划控制制8.2.1MIS的发展8.2.2MIS主要内容容8.2.3MIS的作用8.2.4MIS与CIMS其他分系系统的关关系第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS8.2.1MIS的发展任何企业业只要有有生产经经营活动动，就有有管理信信息和信信息流，企业总总是按某某种管理理模式在在运行。传统生产产管理中中存在的的问题：不精确的的决策依依据生产秩序序混乱，工艺

43、规规程无效效库存失去去控制工区的利利用率低低管理信息息不一致致而造成成设计与与制造错错误第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS管理信息息系统（MIS，Management Information System）是企业的的一种现现代化管管理工具具，是管管理科学学、计算算机和信信息技术术综合应应用的一一个重要要产物，它是计计算机、网络、数据库库及相应应应用软软件组成成的能进进行管理信息息收集、传递、存储、加工、维护和和使用的系统。能够实测测企业的的各种运运行情况况利用过去去的历史史数据预预测未来来，从企企业全局局的角度度出发辅辅助企业业进行决决策利用信息息控制企企业的行行为，帮帮助企业

44、业实现其其规划目目标8.2.1MIS的发展第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS1.单项数据据处理阶阶段（50年代中-60年代中）受计算机机软硬件件限制，只为提提高生产产管理中中某些单单项业务务的工作作效率，减少差差错，根根据传统统的管理理模式，只能替替代部分分手工劳劳动，进进行一些些简单的的数据处处理，如如某项统统计、计计算工资资等。8.2.1MIS的发展第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS2.综合数据据处理阶阶段（60年代中-70年代初）将不同地地点的业业务通过过终端和和通信线线路联成成整体，将多个个过程的的有关数数据综合合进行处处理，如如财务管管理系统统、物资资

45、管理系系统、MRP系统等。8.2.1MIS的发展第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS3.系统数据据处理阶阶段（70年代末-80年代末）数据库、网络技技术发展展，将多多台计算算机全面面应用于于一个单单位或部部门的各各种业务务处理中中，有机机组成总总的系统统。此阶阶段已将将数据处处理技术术与企业业管理模模式结合合，具有有决策支支持、控控制和预预测功能能。如MRPII、OA系统等。8.2.1MIS的发展第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS4.管理功能能集成化化阶段（90年代初-今）向智能化化、集成成化、全全球化发发展。将将人工智智能的概概念、方方法和技技术引入入，结合合O

46、A系统、决决策支持持系统，扩展MIS功能。基基于Internet的MIS将吸收精精益生产产、敏捷捷制造、柔性生生产的精精髓，融融入全面面管理、JIT、项目管管理、最最优化生生产、企企业经营营过程重重组、并并行工程程等现代代生产管管理思想想，发展展成集成成化MIS。8.2.1MIS的发展第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS8.2.2MIS的主要内内容市场经营营管理：为决策者者提供有有关市场场信息、决策支支持和销销售管理理。1市场预测测和销售售分2计划和经经营决策策支持3订货和顾顾客服务务4分配和发发送管理理生产管理理：对企业的的产品生生产过程程进行管管理。1产品开发发和设计计2工艺

47、和生生产技术术准备3生产计划划4物料需求求计划和和仓库管管理5能力需求求计划6车间生产产控制第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS财务管理理：总帐或总总帐维护护、财务务计划、会计、报表人事管理理：人事档案案维护、人事计计划模块块、劳动动管理模模块设备管理理：8.2.2MIS的主要内内容第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MISMIS内部各主主要子系系统的接接口信息息8.2.2MIS的主要内内容第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS生产经营计划销售合同信息各类资金预算额度经营管理子系统财务理子系统设备管理子系统劳资人事管理子系统生产管理子系统设备维修人员能力设备维

48、修操作对人员能力和素质的需求设备能力和利用率设备更新大修计划及其执行情况标准价格、资金能力额定工资和工资变动信息工资增加计划销售计划状况定单经营计划用户服务信息设备能力需求设备运行信息设备状态维修计划工作中心信息工时定额人员能力劳力人员技术需求完成工时统计价格财务指标付款信息产品结构工艺信息采购合同生产情况生产成本统计职能范围围：经营决策策、计划划、生产产、设备备、物资资、人事事、财务务MIS的作用：快速合理理安排生生产，提提高产品品生产效效率，降降低产品品生产成成本；提高企业业信息的的规范性性、准确确性及信信息的处处理效率率；提高对客客户的服服务质量量和服务务水平；提高企业业管理水水平和管管

49、理素质质；增强企业业的应变变能力和和竞争能能力。8.2.3MIS的作用第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS8.2.4MIS与CIMS其他分系系统的关关系工程设计集成系统MIS制造自动化系统CAQ质量保证开工、完工数据变更通知、库存和物料数据产品测试结果，在制品状态设备状态、加工能力信息质量统计产品质量报告质量检测信息零件报废信息质量目标次品报告用户质量信息质量成本信息质量处理信息生产作业计划工装设备及人员状况进货计划派工单、日工作单、取消派工单工料需求、任务书确认生产作业数据BOM工艺定额数据新产品开发任务书技术指标、时间要求、修

50、改说明任务书审核信息能力需求说明、批量建议、计划任务进度信息、估计成本、技术指标开发方法数据、任务状态数据工装、设备需求、能力数据BOM、工艺定额MIS与CIMS其他分系系统的关关系从CAD/CAPP/CAM到CIMS/MIS的信息产品BOM、工艺路路线、工工序信息息、工时时定额、工装和和设备需需求、材材料定额额等技术术信息。任务进度度数据、估计成成本、技技术指标标等。开发方法法数据、任务状状态数据据等。从CIMS/MIS到CAD/CAPP/CAM的信息开发任务务书技术指标标、时间间要求、修改任任务书任务书审审核、计计划日期期、产品品接收报报告能力需求求说明、批量建建议、计计划等8.2.3MI

51、S的作用第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS从CIMS/MIS到制造自自动化FA的信息派工单、生产单单等短期期作业计计划工料需求求、毛坯坯、刀具具、夹具具准备情情况生产作业业数据BOM、工时定定额等制造自动动化FA到CIMS/MIS的信息开工、完完工数据据、加工工变更数数据物料数据据、库存存信息产品测试试结果、在制品品状态设备状态态、加工工能力信信息第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS8.2.4MIS与CIMS其他分系系统的关关系CIMS/MIS到CAQ的信息质量目标标、用户户质量信信息、质质量成本本信息质量处理理信息、次品报报告生产作业业计划、进货计计划工装设备备

52、及加工工人员情情况等从CAQ到CIMS/MIS的信息质量统计计质量检验验信息产品零件件报废信信息产品质量量报告8.2.4MIS与CIMS其他分系系统的关关系第八章MES与ERP技术8.2管理信息息系统MIS8.3. 1MRP8.3.2MRPII8.3.3ERP第八章MES与ERP技术8.3MRP/MRPII/ERP8.3.1MRPMRP的基本原原理MRP流程图MRP主要功能能输入处理过程程输出MRP的局限第八章MES与ERP技术8.3MRP/MRPII/ERPMRP基本原理理：将企业产产品中的的各种物物料分为为独立物物料和相相关物料料，并按时间间段确定定不同时时期的物物料需求求，从而解决决库存

53、物物料订货货与组织织生产问问题。8.3.1MRP第八章MES与ERP技术8.3MRP/MRPII/ERPMRP按照基于产品品结构的物料需需求组织织生产，根据产产品完工工日期和和产品结结构规定定生产计计划；根据产品品结构的的层次从从属关系系，以产产品零件件为计划划对象，以完工工日期为为计划基基准倒排排计划，按各种零零件与部部件的生生产周期期反推出出它们的的生产与与投入时时间和数数量，按提前期期长短区区别各个个物料下下达订单单的优先先级，从而保证证在生产产需要时时刻所有有物料都都能配套套齐备，不到需需要的时时刻不要要过早积积压，达达到减少少库存量量和占用用资金的的目的。8.3.1MRP原理第八章M

54、ES与ERP技术8.3MRP/MRPII/ERPMRP基本原理理：MRP以物料为为中心的组织生生产模式式体现了了为顾客客服务、按需定定产的宗宗旨，计计划统一一且可行行，比较较经济和和集约化化而过去以以设备为为中心的的组织生生产模式式是以产产定销的的思想体体现，计计划统一一性与协协调性不不好，盲盲目性较较大，比比较粗放放。MRP通过控制制库存储储备量来来制定需需求计划划8.3.1MRP第八章MES与ERP技术8.3MRP/MRPII/ERPMRP基本原理理：独立需求求与相关关需求独立需求求：不需要其其他任何何模块的的数据来来源，而而单独直直接下达达的需求求。通常根据据预测或或企业客客户的独独立需

55、求求而下达达。独立需求求的物料料包括成成品、半半成品、样品、备品和和备件等等，可任任意下达达。下达后也也参与MRP的运算，通过MRP运算后，计算出的的需求叫叫相关需需求，也称非非独立需需求。相关需求求：指可以由由独立需需求派生生出来的的，并与与其他项项目或最最终产品品有直接接关系的的需求。相关需求求物料包包括半成成品、零零部件和和原材料料，这些物料料的需求求量可以以从独立需需求物料料的需求求量中计算出出来。详细的描描述可阅阅读库存存管理的的有关章章节。8.3.1MRP第八章MES与ERP技术8.3MRP/MRPII/ERPMRP基本原理理：独立需求求：来自企业业外部的的，对产产品和某某些维修修

56、使用的的零部件件的需求求相关需求求：来自制造造过程的的，对原原材料、毛坯、零件、部件的的需求正是制造过程程中的相关需求求使得MRP能围绕物物料转化化组织准准时生产产。8.3.1MRP第八章MES与ERP技术8.3MRP/MRPII/ERPMRP基本原理理：MRP的基本原原理MRP的对象是是相关需求求类型的物物件，例如:一个复杂杂的机械械产品可可以由成成千上万万个与产产品呈相相关需求求的零件件构成，对于每每个零件件又有其其生产工工艺和周周期，而而每道工工艺又涉涉及相应应的加工工资源；产品要定定期按量量完成，必须明明确每种种相关零零件的生生产量、资源投投入量、投入产产出的日日期等。MRP流程图主生

57、产计计划MPS物料需求求单BOMMRP备件需要要量库存需要要量库存记录录加工定单单采购定单单客户订单单MRP是将企业业主生产产计划的的产品级级计划通通过网络络规划的的方法，按照物物料清单单分解为为零件级级的计划划，并直直接指挥挥着自制制件的生生产数量量和进度度，以及及外构件件的数量量和配套套日期。8.3.1MRP第八章MES与ERP技术8.3MRP/MRPII/ERPMRP的输入/输出MRP产品出产产计划产品结构构文件库存状态态文件零部件投投入出产产计划原材料需需求计划划原材料需需求计划划互转件计计划库存状态态记录工艺装备备机器设设备需求求计划计划将要要发出的的订货已发出订订货的调调整零部件完

58、完工情况况统计外购件及及原材料料到货情情况统计计生产及库库存费用用预算报报告交货期模模拟报告告优先权计计划8.3.1MRP第八章MES与ERP技术8.3MRP/MRPII/ERPMRP的输入(I)MRP的输入有三三个部分分：产品品出产计计划、产产品结构构文件和和库存状状态文件件(一)产品出产产计划产品出产产计划是MRP的主要输输入，它它是MRP运行的驱驱动力量量。产品出产产计划中中所列的的是最终产品品项。产品出产产计划的的计划期，即计划划覆盖的的时间范范围，一一定要比比最长的的产品生生产周期期长。否否则，得得到的零零部件投投入产出出计划不不可行。产品出产产计划的的滚动周周期同MRP的运行周周期

59、一致致。8.3.1MRP第八章MES与ERP技术8.3MRP/MRPII/ERPMRP的输入(II)(二)产品结构构文件产品结构构文件又又称为物物料清单单文件(Billofmaterial)，它不只只是所有有元件的的清单，还反映映了产品品项目的的结构层层次以及及制成最最终产品品的各个个阶段的的先后顺顺序。在产品结结构文件件中，各各个元件件处于不不同的层层次。每一层次次表示制制造最终终产品的的一个阶阶段。8.3.1MRP原理第八章MES与ERP技术8.3MRP/MRPII/ERPMRP的输入(III)(三)库存状态态文件库存状态态文件却却处于不不断变动动之中。MRP每运行一一次，它它就发生生一次

60、大大的变化化。MRP系统关于于订什么么、订多多少、何何时发出出定货等等重要信信息，都都存贮在在库存状状态文件件中。库存状态态文件包包含每一一个元件件的记录录。总需要量量是由上上层元件件的计划划发出定定货量决决定的。预计到货货量为已已发出的的订货或或开始生生产的元元件的预预计到货货或预计计完成的的数量。现有数为为相应时时间的当当前库存存量。8.3.1MRP第八章MES与ERP技术8.3MRP/MRPII/ERPMRP的处理过过程(一)五种库存存数据的的关系物料毛需需求=必须相关关需求+独立需求求必须相关关需求=计划数x物料用量量预计库存存量=现有库存存+计划入库库数-毛需求-已分配量量某时间段段