制造业车间级管理系统(MES)及其典型结构

制造业车间级治理系统〔MES〕及其典型构造1制造业是我国国民经济重要的支柱产业，在其次产业中占据中心地位。伴随中国参与WTO和经济全球化，中国正在成为世界制造业的中心。中国的制造业企业面临日益猛烈的国内外竞争，如何快速提高企业的核心竞争力，很重要的一点，就是以信息化带开工业化，加快信息化进程，走型工业化道路，实现全社会生产力的跨越式进展。纵观我国制造业信息化系统的应用现状，建设的重点普遍放在ERP治理系统和现场自动化系统〔ShopFloorControlSystem,SFC〕两个方面。但是，由于产品德销在这一、二十年间从生产导向快速地演化成市场导向、竞争导向，因而也对制造企业生产现场的治理和组织提出了挑战，仅仅依靠ERP和现场自动化系统往往无法应付这的局面。工厂制造执行系统〔ManufacturingExecutionSystem,MES〕恰好能填补这一空白。工厂制造执行系统MES是近10MES可以为用户供给一个快速反响、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低本钱、按期交货、提高产品的质量和提高效劳质量。适用于不同行业〔家电、汽车、半导体、通讯、IT、医药〕，能够对单一的大批量生产和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业供给良好的企业信息治理。目前国外知名企业MES系统已经成为普遍现象，国内很多企业也渐渐开头承受这项技术来增加自身的核心竞争力。2、企业打算层与过程把握层之间的信息“断层”问题我国制造业多年来承受的传统生产过程的特点是“由上而下”按打算生产。简洁的说是从打算层到生—生产打算到达生产现场—组织生产—产品派送。企ERP就是“位”于企业上层打算层，用于整合企业现有的生产资源，编制生产打算。在下层的生产把握层，企业主要承受自动化生产设备、自动化检测仪器、自动化物流搬运储存设备等解决具体生产〔制程〕的生产瓶颈，实现生产现场的自动化把握。“计划”与“生产”亲热协作，企业和车间治理人员可以在最短的时间内把握生产现场的变化，作出准确的推断和快速的应对措施，保证生产打算得到合理而快速修正。虽然ERP和现场自动化系统已经进展到了格外成熟的程度，但是由于ERP系统的效劳对象是企业治理的上层，一般对车间层的治理流程不供给直接和具体的支持。而现场自动化系统的功能主要在于现场设备和工艺参数的监控，它可以向治理人员供给现场检测和ERP系统和现场自动化系统之间消灭了治理信息方面的“断层”，对于用户车间层面的调度和治理要求，它们往往显得束手无策或功能薄弱。比方面对以下车间治理的典型问题，它们就难以给出完善的解决手段：消灭用户产品投诉的时候，能否依据产品号码追溯这批产品的全部生产过程信息？能否马上查明它的：原料供给商、操作机台、操作人员、经过的工序、生产时间日期和关键的工艺参数？同一条生产线需要混合组装多种型号产品的时候，能否自动校验和操作提示以防止工人部件装配错误、产品生产流程错误、产品混装和货品交接错误？过去12小时之内生产线上消灭最多的5种产品缺陷是什么？次品数量各是多少？时能够准时交货？生产线和加工设备有多少时间在生产，多少时间在停转和空转？影响设备生产潜能的最主要缘由是：设备故障？调度失误？材料供给不准时？工人培训不够？还是工艺指标不合理？隐患消灭于萌芽之中？能否废除人工报表，自动统计每个过程的生产数量、合格率和缺陷代码？MES的定位，是处于打算层和现场自动化系统之间的执行层，主要负责车间生产治理和调度执行。一个设计良好的MES系统可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量把握、设备故障分析、网络报表等治理功能，使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等供给车间治理信息效劳。系统通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，协助企业建立一体化和实时化的ERP/MES/SFC信息体系。3、制造执行系统MES及其功能MES的定义MES90年月提出的概念。美国先进制造争论机构AMR(AdvancedManufacturingResearch)通过对大量企业的调查觉察现有的企业生产治理系统普遍由以ERP/MRPII为代表的企业治理软件，以SCADA、HMI(HumanMachineInteface)支持企业全面集成的MES软件群组成。依据调查结果，AMR1992年提出的三层的企业集成模型〔如图1〕。MESAInternational(MES国际联合会)是以宣传MES思想和产品为宗旨的贸易联合会，它为了帮助其成员组织在企业界推广MESMESA〔MESAWhitePaperNo.6，1997〕MES系统作如下之定义：MES系统在产品从工单发出到成品产出的过程中，扮演生产活动最正确化的信息传递者。当大事发生变异时，借着实时正确的信息、生产执行系统标准、原始工作状况、资料反响及回馈，作出快速的响应以削减无附加价值之生产活动，提升工厂生产制程的效率。MESMES并且也在企业与供给链之间供给一个双向的生产信息流。MESA协会白皮书〔MESAWhitePaperNo.3，1997〕中提出说明企业资源规划〔ERP〕、MES与把握系统间的作业互动与信息流模式，如图二所示。图中左边ERP等系统需随时留意产品库存量、客户订单状况与材料需求，然后将这些信息传送至MES，由执行系统进展生产或安排库存以满足客户订单需求。对MES而言，这一层就是生产的打算层。中间局部为MES系统，负责完成产品制造工作，产品的规格、型号、参数等相关资料储存于此系统中，MES将此产品相关资料转化为作业程序供给应把握系统之作业人员或机器设备来使用。右边局部为把握系统，当作业程序、相关流程、文件及其它相关生产需求工程就绪，把握系统便运用全部工厂内相关资源〔软、硬件及人员〕负责完成生产制造过程以达成产品生产目标。MES的功能由MES的定义可见，MES为一系列治理功能，而并非一套软件系统，它完全可以是各种生产治理的功能软件集合。MESA通过其各成员的实践归纳了十一个主要的MES功能模块，包括：工序具体调度资源安排和状态治理生产单元安排过程治理人力资源治理维护治理质量治理文档把握产品跟踪和产品清单治理性能分析和数据采集MESMES产品可能同时包含了其中一个或几个功能模块。4、MES的典型构造由于MES在产品从工单发出到成品产出的整个过程中，扮演生产活动最正确化的“信息传递者”的角色，MESMES的构造设计必需满足以下原则：MES应当是一个分布式的计算机系统MES系统能够与企业的其他制造信息系统相联接，从而供给高效的企业治理功能“它以生产行为信息为核心，为企业决策系统供给直接的支持”(MESA1997)由于工厂可能会从不同的软件供给商购置适合自己的MES模块，或将车间现有的各种治理系统集成为MESMES理规律，数据库，数据模型和通信机制。又由于MES应用常常是要满足关键任务的系统，这样的系统就很难随技术的更而进展升级。一个基于统一软硬件平台的MES系统往往承受工业PC/PLC/HMI等设备作为车间内各生产单元〔生产区域〕功能站的主要构件，通过对各个生产单元的数据收集和反响，组成掩盖全厂或者整个流水线的、满足闭环生产治理需要的开放式以太网络。承受MES数据库效劳器作为系统核心，进展实时数据存取和比照，实现生产信息的监视、把握和生产过程的治理。系统以大型关系型数据库技术为设计根底，便于大量实时数据的存储、比对、运作，产生各类统计分析报表，并基于稳定的Web应用，供给标准的网际网络的扫瞄查询和远程资料索取。当前典型的MES构造模型如图四。在企业内部，各功能站通过局域网对MES效劳器进展交互操作，同时其他各查询终端也通过局域网查询MES处理后供给的数据、报表和图形。在企业外部，通过Internet可以连接到MES，在设定的MES联系形成了一个严密的整体，做到实时信息共享，使业务流程变得有序而高效。5、MESERP虽然ERP和MES需要相互依靠于对方而存在。在生产打算治理、质量治理和物流治理等方面，MES和ERP系统的功能可以相互延长和对接，共同构建更为完善的现代化企业信息治理体系。当企业已经存在ERP系统时，可以将MESERP系统进展集成，以优化公司的信息治理，更加有力地保证商业目标的实现。MES与ERP系统集成的优点表达为：品周期，提高劳动生产率。流通的时间。协作供给链治理(SCM)系统，削减供给链本钱，增加对顾客需求的快速反响，优化客户效劳并提高公司的整体工作效率。增加财务系统数据当日更和治理报表即时统计的功能，实现当日结帐的目标。以实时数据为依据的生成打算更加正确准时地反映整个生产状况。6、MES的前景MES是面对车间层的生产治理技术与实时信息系统，它是实施企业灵敏制造战略，实现车间生产灵敏化的根本技术手段。由于MES强调把握和协调,使现代制造业信息系统不仅有很好的打算系统，而且能使打算落实到实处的执行系统。因此短短几年间MES在国外