《MES应用与实践》课件 认识智能制造和MES

MES实践与应用

认识智能制造和MES目录智能制造的相关标准及概念01智能工厂及数字化车间02MES的功能标准及应用意义0301智能制造的相关概念及标准智能制造的概念智能制造是指将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术与生产、管理、服务等活动的各个环节融合，具有自感知、自决策、自执行等功能的先进制造过程、系统、模式的总称。智能制造不仅仅是单一技术、装备的突破与应用，而且还是制造技术、信息技术、通信技术的深度融合与集成创新。智能制造的内涵智能制造的五个维度理解 产品智能化设备智能化管理智能化服务智能化可追溯可识别可定位感知决策执行维护自组织自适应

数据驱动信息集成组织优化流程再造

需求挖掘实时响应O2O智能化生产方式研发设计加工制造传感无所不在信息网络技术从生活领域向生产领域加速延伸生产工具生产模式生产组织形态连接无所不在数据无所不在计算无所不在服务无所不在创新突破变革智能制造的发展路径2025产品设计、制造过程中具有感知、分析、决策、执行功能

网络化

利用自组织网络，动态配置

资源，实现研究、设计、生

产和销售各种资源重组

2018

数字化

CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM

/ERP/MES/RP2011智能化智能制造评价参考模型智能制造水平评估从生命周期、系统层级、智能功能3个维度统筹考虑，归纳为“智能+制造”2个维度来解释智能制造的核心组成，进一步分解形成设计、生产、物流、销售、服务、资源要素、互联互通、系统集成、信息融合、新兴业态10大类核心能力要素，并对每一类核心要素分解为域以及五级的成熟度要求。02智能工厂及数字化车间智能工厂与数字化车间的层级定义智能设计智能生产智能服务智能管理生产质量管理车间设备管理工艺执行管理车间计划调度生产物流管理数字化车间2数字化车间N智能工厂数字化车间1。。。。。。指令信息反馈信息系统集成数据流数字化车间基本共性要求项目要求数字化基本要求为数字化设备率不低于70%（根据行业特性可提高要求）数据（信息）采集不低于90%（根据行业特性可提高要求）应用RFID、信息码等方式进行对生产资源进行自动、半自动识别采用实时的通信等方式在现场显示涉及生产、质量、管理等信息网络化建有基于工业总线、物联网等网络，实现车间各层级资源之间的信息交互系统化建有基于MES等、可支持车间制造全过程的运行管理的信息化系统集成化实现“基础层”

“执行层”

“管理层”之间的信息集成安全化建立有效的包括设备、信息等安全分析及风险评估、预防、管理方法及体系数字化车间七大管理模块之间的数据流要求本图表表示出数字化车间主要管理模块之间的数据流向及相互之间的关联性。数字化车间的数据交互项目要求通信网络毫秒级：一对一直接通信；毫秒-秒级：现场总线；秒级以上：工业以太网，协议推荐OPCUA、Profinet、Powerlink等；实时性、可靠性要求不很高、或不易布线，则可采用无线网络。数据采集与存储需对工艺、过程、质量、检测等数据进行采集、存储、管理，并与企业级数据中心对接，支持异构数据之间的格式转换。实时性较高的数据采用实时数据库，历史数据库推荐采用关系数据库需具备数据信息安全方案，并可及时升级、更新，以及具备权限管理、数据备份与快速恢复功能。数据字典制造过程中需要交互的所有信息，包括设备、生产过程、物流、仓储、检验与质量、计划、调度等；描述各类数据基本信息，包括名称、来源、语义、结构、类型等；根据行业不同，可以定制本行业数字字典。数字化车间的两层架构生产控制层：

一般由MES软件实现，支持车间生产计划和控制高层管理活动。包括排产、排程、任务分派、计划跟踪与调整、生产绩效分析、物料管理、设备管理、质量管理等。现场执行层：

一般由SCADA等数据采集和处理系统实现设备数据采集和人工操作数据采集。设备数据通过接口自动获取，人工操作数据需要通过手工输入或借助条码、二维码、RFID等自动识别装置进行采集。设备数据包括设备状态、启停时间、参数、执行结果等；人工操作数据包括人员、操作时间、操作类型等。除了数据采集，现场执行层还要完成生产控制层发出的设备和人员控制指令。数字化车间的支撑设施传感层：包括传感器、数字化设备接口、I/O等，实现车间现场执行层的数据采集和操作指令接收功能。本层数据主要通过设备通信网络传送。本层的数据特征是数字信号。控制层：下半层包括PLC、工业物联网网关等设备，用于汇聚传感层数据及形成操作指令，通过设备通信网络传送数据；上半层包括工控机、PC工作站等设备及HMI、SCADA等软件系统，形成业务数据，通过运营信息网络和执行层通信，通过自动化网络和PLC、网关等设备通信。本层的数据特征是指令和状态。执行层：包括服务器、PC、PAD、手机等IT设备设施及MES、WMS等管理软件，实现车间生产控制层的功能。本层的数据特征是业务描述。03MES的功能标准及意义

MES的概念MES（ManufacturingExecutionSystem），制造执行系统。是面向车间生产的管理系统。MESA对MES的定义为：在产品从工单发出到成品完成的过程中，制造执行系统起到传递信息以及优化生产国活动的作用。

在生产过程中，借助实时精确的信息、MES引导、发起、响应，报告生产活动。做出快速的响应以应对变化，减少无附加价值的生产活动，提高操作及流程的效率。MES提升投资回报、净利润水平、改善现金流和库存周转速度、保证按时出货。MES保证了整个企业内部及供应商之间生产活动关键任务信息的双向流动。

MES的突破点

ERP与MES系统的挑战也在于只有自顶向下的计划分派，缺少自底向上的数据反馈，MES的突破点在于对生产过程中的数据进行收集，录入系统，用于生产过程透明性管理，实现现场数据到计划管理部门的反馈。

MES的标准功能模块MES标准功能模块划分资源调配及跟踪作业(详细)排程生产单元级调度文档发放（规范管理）业绩分析产品追溯和谱溯维护管理物料管理质量管理人工管理数据采集

MES的主要特点供应链管理ERP销售

和服务管理产品和过程工程管理控制生产操作管理系统人/纸习惯/实行PLC/SoftLogic设备驱动、机器马达继电器数据收集采集手工处理控制DCS/OCS自动操作、工具、设备供应链管理ERP销售

和服务管理产品和过程工程管理控制MES：集成生产数据根据工序工作管理系统、人员和实行PLC/SoftLogic设备驱动、机器马达继电器数据收集采集手工处理控制DCS/OCS自动操作、工具、设备在MES实施之前MES实施完成车间的业务重整必须同时或者优先于MES系统的实施。

MES的应用价值MES是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁，计划与生产之间承上启下的“信息枢纽”。

---------生产与管理的桥梁MES采集从接受订货到制成最终产品全过程的各种数据和状态信息，目的在于优化管理活动,对随时可能发生变化的生产状况作出快速反应。它强调是精确的实时数据。

---------精确的实时数据MES改善设备投资回报率，以及改善及时交货、库存周转、毛利和现金流通性能。

---------改善工厂运作

MES的组成1．计划层：以“财务”为核心，包括经营决策级和企业计划级。主要功能：生产经营决策，长期、中长期生产计划编制，财务管理，成本管理，人力资源管理，辅助决策等。对集团而言，往往强调的是集团的“统一性”。2．执行层：包括生产调度级和车间生产级，包括：执行计划编制，生产和物流的指挥调度，对设备的集中采集和控制，模拟预测，质量控制和设备维护。对集团而言，往往用于实现各生产实体的“管理特色”。3．控制层：包括过程控制级、设备控制级和检测驱动级。主要功能模块：自适应控制；设备控制；现场各种信号检测。资源调配及跟踪(ResourceAllocationandTracking)作业(详细)排程(Operations/DetailScheduling)生产单元级调度(ProductionUnitDispatching)规范管理(SpecificationManagement)数据采集(DataCollection/Acquisition)人工管理(LaborManagement)质量管理(QualityManagement)物料管理(MaterialManagement)维护管理(MaintenanceManagement)产品追溯和谱溯(ProductTrackingandGenealogy)业绩分析(PerformanceAnalysis)NIST(美国国家标准与技术研究所)的模块划分:上个世纪80年代后期，美国在总结MRPⅡ实施成功率较低的教训，并吸收日本准时制生产系统(JIT)经验的基础上，提出既重视计划又重视执行的管理新思想，提出制造执行系统(MES,ManufacturingExecutionSystem)的概念。制造企业的信息化分为下述三个层次：

MES的功能及作用

MES是通过对企业生产组织和管理的实践进行总结后发展起来的应用系统，因此，从本质上讲，它并不是什么高深的理论，带有很强的可操作性。实践的经验证明，MES对企业生产制造平台的优化确有许多明显帮助和指导作用。主要表现在：

MES的功能及作用1.由于MES对过程实时事件具有比ERP更高的响应能力，并具有对过程的实时状况向ERP报告的功能，使用其中的工序详细调度功能，通过相应的作业排序或作业调度程序来优化作业计划，MES能帮助ERP将企业的实际生产作业计划制定得更细致、定义得更精确，同时也更具有更高的可操作性，可以极大地提高生产过程的作业效率和作业性能。2.由于MES反映了作业人员、机器、设备、物料和工具等资源的使用状态的实时信息，并就刚刚完工的作业活动向ERP和有关人员报告。因此，使用其中的资源状态管理功能，MES除能及时提供更详实的资源可用量信息，以便于向ERP进行更可行的资源计划，同时，也使有关人员不仅可及时了解到作业效率，资源效率等实际状况，还可以对作业中隐藏的问题，运作效率改善等进行及时的处理和更正。

MES的功能及作用3.通过生产单元分配功能的使用，MES能将生产产品的原物料连同作业指令一起送达相应的加工单元，以指令开始一个工序或工步的操作，极大地提高了生产流程的协同性，减少了“工作中心”的待料时间，提高了“工作中心”的利用效率。4.通过文档管理和标准控制功能的使用，MES能将产品的加工所需的产品数据、产品标准、工艺规程或相关信息连同作业指令一起送达相应的加工单元，并对活动的过程、结果和环境等进行符合规定要求的信息收集和记录。这不仅改善了流程的协同性，改善了产品标准、产品数据、工艺规程等控制的有效程度，也改善了产品生产过程中文档管理符合规定要求的程度。

MES的功能及作用5.通过产品跟踪和清单管理功能的使用，MES能监视工件在任意时刻的位置和状态，收集和记录产品或组件加工工序、加工结果的数据，形成每个组件或产品可追溯性记录，以便在必要时，企业向客户证实产品的质量、追溯问题的根源或评估问题的严重程度等。6.通过性能分析功能的使用，

MES能将在产品制造过程中实际测定的结果与过去历史记录、企业的目标或客户的要求进行相关的比较，在线显示或者输出相应的报告，辅助管理者进行对产品性能、过程运作进行改进和提高。

MES的功能及作用7.通过作业人员管理功能的使用，MES能及时提供作业人员的状态和相关的信息（工时，出勤等），并基于人员资历，工作模式，业务需求等相关信息，辅助管理者对作业人员进行有效的安排。这不仅有助理与作业人员的有效安排，同时，这项功能的重大意义在于，在MES的平台上，实现了人员、物料、设备、信息和工具在生产作业计划中的“集成”，这充分保证和改善了生产作业流程的协同性。

8.通过设备维护管理功能的使用，通过对状态的监控和数据的收集，MES不仅能及时提出设备维护的指导性意见，同时，还能辅助有关人员对设备进行有效管理和维护的各项工作，保证企业机器设备和相关资产的正常运转或运作。

MES的综合效益

MES的使用不仅可以在企业生产的某些局部对企业产生积极的影响，同时，更重要的是，通过MES的使用可以改善企业以下方面的过程性能，并给企业带来效益。业务的协同性。使传统的生产过程“黑箱”透明化，不仅提高了企业信息集成的程度，也使企业极大地改善了业务部门间的“协同性”；计划的适应性。不仅使企业制定的生产计划具有了更明显的可操作性，使计划得到更有效的