制造业信息化第5章精简

第5章制造执行系统1

制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem,MES）的概念最早形成于20世纪80年代末。它是实现生产过程及其相关的人、物料、设备和在制品的全面集成，并对其进行有效管理、跟踪和控制的系统。它的目标是最终实现制造过程的计划与物料流动、质量控制、工艺等的全面集成。美国先进制造研究机构（AMR）将MES定义为：位于上层的计划管理系统（如MRPII或者ERP）与底层的工业控制层之间的面向车间层的管理信息系统。5.1制造执行系统概念2

通过MES系统可以对从接受上层计划管理系统下达到生产环节的生产指令到产品最终完成的整个车间生产过程进行优化管理。它将跟踪生产计划的下达和执行情况，并及时采集与计划执行相关的所有车间资源(包括人、设备、物料、客户需求及底层控制系统的相关信息等)的当前状态的信息，反馈给上层计划管理系统，为管理人员和操作人员提供准确及时的信息以实现生产过程的优化管理。图示的企业集成模型清楚地描述了MES在企业系统中的位置。

5.1制造执行系统概念35.1制造执行系统概念图

AMR的三层企业集成模型45.1制造执行系统概念图

传统的企业管理与控制5

MES既可作为车间层的管理系统，同时又能够实时监测设备层的运行状况。一方面MES可以对来自ERP/MRP软件的生产管理信息细化、分解，将操作指令传递给底层控制；另一方面MES可以实时监控底层设备的运行状态，采集设备、仪表的状态数据，经过分析、计算与处理，触发新的事件，从而方便、可靠地将控制系统与信息系统联系起来。

5.1制造执行系统概念6

MES国际联合会给出的制造执行系统的功能如图所示。5.2制造执行系统功能7

1）资源分配和状态管理：车间管理资源包括机床、辅助工具（如刀具、夹具、量具等）、劳动者、技术、物料、其他设备和开始进行加工时必须具备的文档（工艺文件、数控设备的数控加工程序等）等。它将提供详细的资源历史数据，并能够及时提供车间现场资源的实际状况，从而合理地安排生产，保证生产的正常进行。5.2制造执行系统功能8

2）工序级详细生产计划：负责生成工序级操作计划，即详细计划，提供基于指定生产单元相关的优先级、属性、特征、方法等的作业排序功能。其目的就是要安排一个合理的序列以最大限度地压缩生产过程中的辅助时间，这个计划是基于有限能力的生产执行计划。如APS(AdvancedPlanningandScheduling)高级计划排序。5.2制造执行系统功能9

3）生产动态调度管理：根据车间现场实际情况，对生产作业计划进行调整和实时动态调度，并能对返修品和废品进行处理，通过缓冲管理控制在制品数量。采用有效的调度方法和优化技术可以使车间设备和人员得到充分的利用，赋予企业生产活动以柔性，提高效率，降低成本，使企业利益最大化。

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4）文档管理：维护生产过程中的各种控制文档，包括作业指令、图纸、工艺文件、工程变更通告、班次与班次之间的通讯以及对环境、卫生和安全的控制规则等，并保存历史数据。

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5）现场数据采集：实现对生产现场各种数据的收集、整理工作，是进行物料跟踪、生产计划、产品历史记录维护以及其它生产管理的基础。通过扫描条码和手工输入或自动的方式采集生产过程中的相关数据，采集的数据包括：产品的信息、与产品相关的辅助件信息、操作的员工的信息和设备内部状态信息等。

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6）车间人力资源管理：提供实时更新的员工状态信息数据，包括：出勤报告、劳动指标考核、奖金及工资核算等信息的管理，为公司人力资源管理提供有效的基础数据，从而达到为人事决策提供迅速、准确、全面的信息，提高工作效率。车间人力资源管理可以与设备的资源管理模块相互作用来决定最终的优化分配。

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7）生产质量管理：提供对从生产过程收集的有关质量数据的分析，来确保产品质量控制。能够向企业的各级管理人员提供各环节的质量分析报告，使他们及时了解质量信息及存在的问题，及早采取措施，避免不必要的损失，降低生产成本，提高产品质量及其稳定性。

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8）生产过程管理：监控生产过程，跟踪从一个操作到下一个操作的全过程，并且能够提供自动报警及纠错功能或提供决策建议；能支持对过程中作业行为的不断纠正和改进；能够提供工作流程管理功能，指导现场工作人员进行图纸更改、流程变更等工作。

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9）设备管理：进行设备故障检测与分析，跟踪和指导企业设备的日常维护和保养工作，并记录历史数据来辅助设备故障诊断，以保证生产过程的顺利进行，同时对突发事件做出及时响应，即给出报警或及时将设备诊断信息传送到上层计划管理系统，为上层计划管理系统提供车间设备实时基础信息，从而准确核算生产能力，优化生产计划，提高设备利用率和生产效率。

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10）产品跟踪和产品数据管理：状态信息包含工件在任意时刻的位置和工艺状态、当前的生产条件以及任何警告、返工或者与产品有关的其他例外情况，通过监视来获取每一个产品的历史记录，这个记录能够提供对每个产品生产过程的可追溯性。

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11）生产性能分析：统计、分析从不同功能