MES基礎理論知識

1、MES基礎理論知識概述制造執(zhí)行系統(tǒng)(manufacturing execution system ，簡稱 ME$ 是美國 AMR 公司(Advaneed Manufacturing Research , Inc .)在 90 年代初提出的，旨 在加強MRP+劃的執(zhí)行功能，把MRF計劃通過執(zhí)行系統(tǒng)同車間作業(yè)現(xiàn)場控制 系統(tǒng)聯(lián)系起來。這里的現(xiàn)場控制包括 PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、各 種計量及檢測儀器、機械手等。MESS統(tǒng)設置了必要的 接口，與提供生產(chǎn)現(xiàn) 場控制設施的廠商建立合作關系。定義美國先進制造研究機構 AMR(Advaneed Manufacturing Research )將 MES

2、 定義為“位于上層的計劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”，它為操作人員/管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資 源(人、設備、物料、客戶需求等)的當前狀態(tài)。制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(Manufacturing Execution System Association , MESA) 對MES所下的定義：“ ME雜通過信息傳遞對從訂單下達到產(chǎn)品完成的整個 生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。當工廠發(fā)生實時事件時，MES能對此及時做出反應、 報告，并用當前的準確數(shù)據(jù)對它們進行指導和處理。這種對狀態(tài)變化的迅速響應使MES能夠減少企業(yè)內部沒有附加值的活動，有效地指導工廠的生產(chǎn)運 作過程，從而使其既能

3、提高工廠及時交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報率。MES還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內部和整個產(chǎn)品供應鏈 中提供有關產(chǎn)品行為的關鍵任務信息。”MESA在 MES定義中強調了以下三點：1) MES是對整個車間制造過程的優(yōu)化，而不是單一的解決某個生產(chǎn)瓶頸;2）MES必須提供實時收集生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的功能，并作出相應的分析和處 理。3）MES需要與計劃層和控制層進行信息交互，通過企業(yè)的連續(xù)信息流來實 現(xiàn)企業(yè)信息全集成。特點1）采用強大數(shù)據(jù)采集引擎、整合數(shù)據(jù)采集渠道（RFID條碼設備、PLGSensor、 IPC、PC等）覆蓋整個工廠制造現(xiàn)場,保證海量現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時、準確、全面 的采集；2）打

4、造工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集基礎平臺，具備良好的擴展性；3）采用先進的RFID條碼與移動計算技術，打造從原材料供應、生產(chǎn)、銷 售物流閉環(huán)的條碼系統(tǒng)；4）全面完整的產(chǎn)品追蹤追溯功能；5）生產(chǎn) WIP狀況監(jiān)視；6）Just-In-Time 庫存管理與看板管理；7）實時、全面、準確的性能與品質分析 SPC8）基于Microsoft .NET 平臺開發(fā)，支持 Oracle/SQL Sever等主流數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)是C/S結構和B/S結構結合，安裝簡便，升級容易；9）個性化的工廠信息門戶（Portal ），通過WE瀏覽器，隨時隨地都能掌 握生產(chǎn)現(xiàn)場實時信息；10）強大的MESJ術隊伍，保證快速實施、降低項目風

5、險；趨勢近年來，隨著JIT（Just In Time）、BTO（面向訂單生產(chǎn)）等新型生產(chǎn)模式的 提出，以及客戶、市場對產(chǎn)品質量提出更高要求，MES才被重新發(fā)現(xiàn)并得到重視。同時在網(wǎng)絡經(jīng)濟泡沫的破碎后，企業(yè)開始認識到要從最基礎的生產(chǎn)管 理上提升競爭力，即只有將數(shù)據(jù)信息從產(chǎn)品級（基礎自動化級）取出，穿過 操作控制級，送達管理級，通過連續(xù)信息流來實現(xiàn)企業(yè)信息集成才能使企業(yè) 在日益激烈的競爭中立于不敗之地。目前，MES在國外被迅速而廣泛地應用。 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES旨在提升企業(yè)執(zhí)行能力，具有不可替代的功能，競爭 環(huán)境下的流程行業(yè)企業(yè)應分清不同制造管理系統(tǒng)的目標和作用，明確MES在集成系統(tǒng)中的定位，重視信

6、息的準確及時、規(guī)范流程、利用工具、管理創(chuàng)新， 根據(jù)MES成熟度模型對自身的執(zhí)行能力進行分析，按照信息集成、事務處理、 制造智能三階段循序漸進地實施MES系統(tǒng)，才能充分發(fā)揮企業(yè)信息化的作用, 提高企業(yè)競爭力，為企業(yè)帶來預期效益。目標1）不下車間掌控生產(chǎn)現(xiàn)場狀況工藝參數(shù)監(jiān)測、實錄、受控2）制程品質管理，問題追溯分析3）物料損耗、配給跟蹤、庫存管理4）生產(chǎn)排程管理，合理安排工單5）客戶訂單跟蹤管理，如期出貨6）生產(chǎn)異常，及時報警提示7）設備維護管理，自動提示保養(yǎng)8）OEE旨標分析，提升設備效率9）自動數(shù)據(jù)采集，實時準確客觀10）報表自動及時生成，無紙化11）員工生產(chǎn)跟蹤，考核依據(jù)客觀12）成本快速核

7、算，訂單報價決策13）細化成本管理，預算執(zhí)行分析MES -應用功能模型隨著MES的產(chǎn)生與發(fā)展，MES的功能模型也發(fā)生了相應變化，1993年，AMF在提出了三層結構的基礎上，指出MES應該包括車間管理、 工藝管理、質量管理和過程管理等功能的集成模 型。1997年，MESA提出了包括11個功能的MES功能組件和集成模型。 該模型強調 MES是- 個與其他系統(tǒng)相連的信息網(wǎng)絡中心，在功能上可以根據(jù)行業(yè)和企業(yè)的不同需要與其他系統(tǒng)集成，為實施基于組件技術的可集成的MES提供了標準化的功能結構、技術框架和信息結構。其集成功能模型圖如下圖所示。凜居14吿用IX血歆新査鐘則ERP人力警躍TJWM.-,"

8、;計昭.址0廣丹理U J'wwota 驢'1產(chǎn)：程'生產(chǎn):Sf圖1MES迅僮及功能欖盤圏MES定位及功能模型圖其具體功能如下:1資源分配及狀態(tài)管理( Resource Allocation and Status)該功能管理機床、工具、人員物料、其它設備以及其它生產(chǎn)實體，滿足生產(chǎn)計劃的要求對其所作的預定和調度，用以保證生產(chǎn)的正常進行；提供資源使用情況的歷史記錄和實時狀態(tài)信息，確保設備能夠正確安裝和運轉。2、 工序詳細調度(Operatio ns/Detail Scheduli ng)該功能提供與指定生產(chǎn)單元相關的優(yōu)先級(Priorities )、屬性(Attributes

9、 )、特征(Chameterietioa )以及處方(Recipes) 等，通過基于有限能力的調度，通過考慮生產(chǎn)中的交錯、重疊和并行操作來準確計算出設備上下料和調整時間，實現(xiàn)良好的作業(yè)順序，最大限度減少生產(chǎn)過程中的準備時間。3、 生產(chǎn)單元分配(Dispatchi ng Production Units )該功能以作業(yè)、訂單、批量、成批和 工作單等形式管理生產(chǎn)單元間的工作流。通過調整車間已制訂的生產(chǎn)進度，對返修品和廢品進行處理，用緩沖管理的方法控制任意位置的在制品數(shù)量。當車間有事件發(fā)生時，要提供一定順序的調度信息并按此進行相關的實時操作。4、 過程管理(Process Management )該

10、功能監(jiān)控生產(chǎn)過程、自動糾正生產(chǎn)中的錯誤并向用 戶提供決策支持以提高生產(chǎn)效率。通過連續(xù)跟蹤生產(chǎn)操作流程，在被監(jiān)視和被控制的機器上實現(xiàn)一些比較底層的操作；通過報警功能，使車間人員能夠及時察覺到出現(xiàn)了超出允許誤差的加工過程；通過數(shù)據(jù)采集接口，實現(xiàn)智能設備與制造執(zhí)行系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。5、人力資源管理(Labor Management )該功能以分為單位提供每個人的狀態(tài)。通過時間對 比，出勤報告，行為跟蹤及行為(包含資財及工具準備作業(yè))為基礎的費用為基準，實現(xiàn)對 人力資源的間接行為的跟蹤能力。6、維修管理(MaintenanceManagement )該功能為了提高生產(chǎn)和日程管理能力的設備和工具 的維

11、修行為的指示及跟蹤，實現(xiàn)設備和工具的最佳利用效率。7、計劃管理(ProcessControl)該功能是監(jiān)視生產(chǎn)提供為進行中的作業(yè)向上的作業(yè)者的議事決定支援，或自動的修改，這樣的行為把焦點放在從內部起作用或從一個作用到下一個作業(yè) 計劃跟蹤、監(jiān)視、控制和內部作用的機械及裝備；從外部包含為了讓作業(yè)者和每個人知道允許的誤差范圍的計劃變更的警報管理。8、 文檔控制(DocumentControl )該功能控制、管理并傳遞與生產(chǎn)單元有關工作指令、配方、工程圖紙、標準工藝規(guī)程、零件的數(shù)控加工程序、批量加工記錄、工程更改通知以及各種轉換操作間的通訊記錄，并提供了信息編輯及存儲功能，將向操作者提供操作數(shù)據(jù)或向設

12、備控制層提供生產(chǎn)配方等指令下達給操作層，同時包括對其它重要數(shù)據(jù)（例如與環(huán)境、健康和安全制度有關的數(shù)據(jù)以及ISO信息）的控制與完整性維護。9、 生產(chǎn)的跟蹤及歷史 （ProductTracking and Genealogy ）該功能可以看出作業(yè)的位置和在 什么地方完成作業(yè)， 通過狀態(tài)信息了解誰在作業(yè)， 供應商的資財，關聯(lián)序號，現(xiàn)在的生產(chǎn)條 件，警報狀態(tài)及再作業(yè)后跟生產(chǎn)聯(lián)系的其他事項。10、執(zhí)行分析（PerformanceAnalysis ）該功能通過過去記錄和預想結果的比較提供以分為單位報告實際的作業(yè)運行結果。執(zhí)行分析結果包含資源活用，資源可用性，生產(chǎn)單元的周期， 日程遵守，及標準遵守的測試值。

13、具體化從測試作業(yè)因數(shù)的許多異樣的功能收集的信息，這樣的結果應該以報告的形式準備或可以在線提供對執(zhí)行的實時評價。11、 數(shù)據(jù)采集（DataCollection/Acquisition）該功能通過數(shù)據(jù)采集接口來獲取并更新與生產(chǎn)管理功能相關的各種數(shù)據(jù)和參數(shù)，包括產(chǎn)品跟蹤、維護產(chǎn)品歷史記錄以及其它參數(shù)。 這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)，可以從車間手工方式錄入或由各種自動方式獲取。MES -區(qū)別其它管理信息系統(tǒng)作為面向制造的系統(tǒng)，MES必然要求與企業(yè)其它生產(chǎn)管理系統(tǒng)有密切關系，MES在其中起到了信息集線器（In formatio nHub ）的作用，它為其它應用系統(tǒng)提供生產(chǎn)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)。MES的定位（content ）

14、模型反映了 MES與其他企業(yè)管理系統(tǒng)之間的關系。企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)、供應鏈管理（SCM系統(tǒng)、客戶關系管理（CRIM系統(tǒng)、辦公自動化（OA系統(tǒng)、 運輸及后勤（T&L）系統(tǒng)、協(xié)同商務及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（CMC/PDM）系統(tǒng)及制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是面向制造企業(yè)的 7種主流信息系統(tǒng)。MES與其他幾種類型的信息系統(tǒng)都緊密相連，這 使得它在企業(yè)的整體信息基礎中處于重要的地位。從信息集成的角度來看，MES在企業(yè)范圍的SCM SSM ERP等系統(tǒng)與面向工廠底層設備的控制系統(tǒng)之間承上啟下，起著垂直信息集成的作用；同時 MES連接SCM ERR CRM等系統(tǒng)，起著橫向信息集成的作用。1. MES可以

15、為企業(yè)中其他管理信息系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)：企業(yè)資源計劃（ERP系統(tǒng)需要 MES提供的成本、制造周期和預計產(chǎn)出時間等實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)；供應鏈管理（SCM系統(tǒng)從MES中獲取當前的訂單狀態(tài)、 當前的生產(chǎn)能力以及企業(yè)中生產(chǎn)換班的相互約束關系；客戶關系管理（CRM的成功報價與準時交貨，則取決于MES所提供的有關生產(chǎn)的實時數(shù)據(jù)；產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM中的產(chǎn)品設計信息，可以基于MES的產(chǎn)品產(chǎn)出和生產(chǎn)質量數(shù)據(jù)進行優(yōu)化；控制模塊則需要時刻從MES中獲取生產(chǎn)配方和操作技術資料來指導人員和設備進行正確地生產(chǎn)。2. MES從其它管理系統(tǒng)中獲取相關的數(shù)據(jù)以保證 MES自身正常運行：MES中進行生產(chǎn)調度的 數(shù)據(jù)來自ERP的計劃數(shù)據(jù)；MES中生產(chǎn)活動的時間安排需要依據(jù)供應鏈（ SCM系統(tǒng)之中的主計劃和調度控制；PDM則為MES提供實際生產(chǎn)的工藝文件和各種配方及操作參數(shù)；從控制