制造執(zhí)行系統(tǒng)在制造業(yè)信息化中的應(yīng)用

隨著制造企業(yè)信息化建設(shè)的發(fā)展，企業(yè)在上層宏觀計劃和下層生產(chǎn)管理控制上出現(xiàn)了一些新的問題，嚴(yán)重影響了企業(yè)信息化建設(shè)的深入開展，制造執(zhí)行系統(tǒng)的出現(xiàn)填補了企業(yè)計劃層和車間操作控制系統(tǒng)之間的縫隙，使企業(yè)信息化的建設(shè)得以縱深推進.0引言隨著制造業(yè)信息化建設(shè)的展開，很多企業(yè)已經(jīng)重視并有效地應(yīng)用了以MRPIFERP為代表的企業(yè)資源計劃管理軟件和以監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集為主的生產(chǎn)過程監(jiān)控軟件。在目前的ERP系統(tǒng)中，資源和計劃管理是重要功能，但幾乎不涉及車間內(nèi)部具體生產(chǎn)活動的管理(如生產(chǎn)單元間的資源調(diào)配、計劃執(zhí)行、生產(chǎn)監(jiān)督等。企業(yè)生產(chǎn)管理軟件和制造單元控制軟件之間不能有效集成，上層ERP軟件系統(tǒng)精確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)不能從生產(chǎn)車間得到支持，而制造控制單元又常常不能及時得到指令來調(diào)整工作狀態(tài)，形成了上層信息不能直接傳輸?shù)缴a(chǎn)和設(shè)備控制系統(tǒng)的局面，嚴(yán)重影響了制造企業(yè)生產(chǎn)和信息化的進程。20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)打通了這一瓶頸，并已得到學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的普遍重視和認可，成為企業(yè)信息化的熱點之一。1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)EPR(企業(yè)資源計劃管理)，JIT(準(zhǔn)時成產(chǎn))及OPT(最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù))等理論和方法以及基于這些理論和方法的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，為企業(yè)的生產(chǎn)管理提供了有效的方法和工具oERP，JIT及OPT等強調(diào)企業(yè)的計劃性，生產(chǎn)管理則強調(diào)生產(chǎn)計劃的執(zhí)行性及生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和反饋，因而，生產(chǎn)管理和控制必須尋求新的模式。20世紀(jì)90年代，美國先進制造研究機構(gòu)(AMR)提出了制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)概念。國際MES協(xié)會對MES的定義為:MES使用實時精確的數(shù)據(jù)，優(yōu)化從訂單到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程，對工廠的全部生產(chǎn)活動進行指導(dǎo)、反映和報告。通過對變化情況的快速反應(yīng)，減少無附加值行為，提高工廠運行和處理的有效性。MES能夠提高投資回報、提高利潤率、加快資金的流通和減少庫存。美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(NIST)對MES的定義為:從生產(chǎn)計劃/工單下達到成品產(chǎn)出的整個過程中，采集所有軟件和硬件數(shù)據(jù)，保證能夠完成生產(chǎn)管理以及生產(chǎn)優(yōu)化。MES解決了生產(chǎn)作業(yè)計劃的制定、執(zhí)行和生產(chǎn)指揮調(diào)度，生產(chǎn)過程中的突發(fā)事件的處理，生產(chǎn)過程中的工藝標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，產(chǎn)品質(zhì)量的控制，設(shè)備運行情況的掌握，產(chǎn)量、在制品、生產(chǎn)消耗的統(tǒng)計，生產(chǎn)線人力資源狀況，原料、材料、成品的庫存等生產(chǎn)管理者最關(guān)心的問題。MES系統(tǒng)的基本功能模塊包括工序詳細調(diào)度，資源分配和狀態(tài)管理，生產(chǎn)單元分配，過程管理，人力資源管理，維護管理，質(zhì)量管理，文檔控制，產(chǎn)品跟蹤和清單管理，性能分析和數(shù)據(jù)采集等，具體如圖MES在計劃管理層(EPR)與底層控制(CP)S之間架起了一座橋梁，其功能如圖2所示。一方面，MES可對來自MPRIFEPR的生產(chǎn)管理信息進行細化、分解，形成操作指令傳給底層;另一方面，MES可以通過Pcs采集設(shè)備、儀表的狀態(tài)數(shù)據(jù)和控制資源的實時動態(tài)管理，將制造系統(tǒng)與信息系統(tǒng)整合在一起，把生產(chǎn)狀況及時地反饋給計劃層，進行作業(yè)的動態(tài)調(diào)度，形成ERP/MES/PCS3層為核心的企業(yè)信息集成系統(tǒng)。

供應(yīng)說銷告與服并臂理企業(yè)鄙閱十劃圖1M晤功能模型我2成弱2MES在制造業(yè)信息化中的應(yīng)用供應(yīng)說銷告與服并臂理企業(yè)鄙閱十劃圖1M晤功能模型我2成弱企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的建設(shè)是企業(yè)信息化發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是企業(yè)從工藝控制、制造過程控制向信息化與全面綜合自動化發(fā)展的必然之路。現(xiàn)在，制造業(yè)信息化系統(tǒng)已從初級的MIS發(fā)展到以生產(chǎn)控制、調(diào)度、優(yōu)化、營銷、經(jīng)營和決策等為一體的企業(yè)綜合控制自動化系統(tǒng)，企業(yè)的框架結(jié)構(gòu)由經(jīng)營層ERP系統(tǒng)、生產(chǎn)層MES系統(tǒng)及控制層PCS系統(tǒng)組成。MES作為執(zhí)行機構(gòu)，對生產(chǎn)命令下發(fā)到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進行優(yōu)化，實時地將生產(chǎn)過程信息反饋給上層系統(tǒng)，其時間維度主要集中在班組和生產(chǎn)執(zhí)行部門。提升管理水平制造企業(yè)在實施MES以后，生產(chǎn)管理將會上升到一個新的水平，歸納起來主要有:提高了生產(chǎn)管理的技術(shù)含量和企業(yè)的信息化水平，適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)管理需要。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)進行排產(chǎn)和調(diào)度，提高了排產(chǎn)和調(diào)度的效率。提高了生產(chǎn)管理的實時性、科學(xué)性。實現(xiàn)了物料跟蹤。加強質(zhì)量控制。為計算生產(chǎn)成本提供了依據(jù)。為建立數(shù)字化企業(yè)提供了堅實的基礎(chǔ)。效益分析制造執(zhí)行系統(tǒng)國際聯(lián)盟組織MEAS調(diào)查結(jié)果表明，企業(yè)實施MES以后，帶來的效益主要表現(xiàn)在：生產(chǎn)周期縮短45%(6%的被調(diào)查企業(yè))。數(shù)據(jù)輸人工作減少57%(6%的被調(diào)查企業(yè))。半成品的積壓減少24%(57%的被調(diào)查企業(yè))。(4)交接班的紙面工作減少16%(36%的被調(diào)查企業(yè))。(5)縮短生產(chǎn)提前期35%(36%的被調(diào)生產(chǎn)過程進行優(yōu)化，實時地將生產(chǎn)過程信息反饋給上層系統(tǒng)，其時間維度主要集中在班組和生產(chǎn)執(zhí)行部門。3MES系統(tǒng)的實施3.IMES在中國的現(xiàn)狀目前，在企業(yè)信息化中起呈上啟下作用的MES主要停留在MES思想、內(nèi)涵以及體系結(jié)構(gòu)方面的研究上，軟件開發(fā)和應(yīng)用還比較薄弱。我國對車間層、單元層的研究大都偏重控制模型的研究，很少從MES角度研究開發(fā)面向制造過程的集成化管理和控制軟件。在MES技術(shù)研究上，國內(nèi)外差別并不是很大，但在應(yīng)用上大多還停留在制造設(shè)備的集成、狀態(tài)監(jiān)督和控制階段，MES產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用還處于起步階段。目前，MES主要應(yīng)用在電子、汽車、食品及醫(yī)藥加工等離散制造企業(yè)。國內(nèi)MES市場還處于剛起步階段，應(yīng)用面窄量少。通常制造執(zhí)行系統(tǒng)是以ERP與企業(yè)自動化設(shè)備集成為主要目標(biāo)的。3.2如何實施MES系統(tǒng)企業(yè)經(jīng)過項目立項、論證并決定實施MES系統(tǒng)后，應(yīng)對MES的實施進行總體規(guī)劃，確定總體目標(biāo)，對實施工作做出總體安排囚。MEs的實施進程如圖3所示。成立MES項目實施小組。MES的實施涉及到企業(yè)生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)，部門與人員之間的協(xié)調(diào)十分重要，因此成立項目小組是必要的。項目小組主要完成MES項目的規(guī)劃、組織、協(xié)調(diào)和培訓(xùn)工作，確保項目按計劃、分步驟地順利實施。項目組成員應(yīng)全程參與MES的實施，配合與協(xié)調(diào)項目工作的進行，負責(zé)具體的項目實施工作。政策的貫徹執(zhí)行通過高層管理人員直接滲透的，實施MES要有高層管理者的支持，每個部門要有管理者來負責(zé)公司決策的實施。選擇MES供應(yīng)商。選擇適合企業(yè)的管理軟件、尋求有實力的軟件公司作為供應(yīng)商是前期的重要工作。應(yīng)選擇技術(shù)力量雄厚并且熟悉企業(yè)業(yè)務(wù)流程的軟件廠商合作，并著重考察軟件商解決實際問題的能力，另外，要考察軟件供應(yīng)商的生存能力。業(yè)務(wù)流程重組與系統(tǒng)開發(fā)。實施MES后，企業(yè)的生產(chǎn)管理模式會有很大變化，必須對企業(yè)的業(yè)務(wù)流程進行重組，對于職能重疊的部門合理分工、明確職責(zé)，這樣才能保證信息及時處理，使MES系統(tǒng)達到最好的運行效果。由于每個企業(yè)的情況不同，一定要配合軟件廠商做好MES的業(yè)務(wù)需求調(diào)研工作，這樣，廠商才能開發(fā)出真正適合企業(yè)的MES軟件系統(tǒng)。全面的人員培訓(xùn)。MES實施涉及到計算機、企業(yè)管理及車間現(xiàn)場操作等人員，這些人員的知識層次、業(yè)務(wù)水平、對MES的認識及計算機應(yīng)用水平均有差別，為保證MES順利實施，必須對相關(guān)人員進行培訓(xùn)。一是要培訓(xùn)員工對MES的了解、認識與操作;二是要學(xué)習(xí)現(xiàn)代生產(chǎn)管理方式，轉(zhuǎn)變觀念、優(yōu)化工作方式;三是重點培訓(xùn)項目組成員，讓他們到企業(yè)外面參觀培訓(xùn)，切實保證培訓(xùn)效果。重視數(shù)據(jù)準(zhǔn)備°MES系統(tǒng)強調(diào)生產(chǎn)管理與協(xié)調(diào)，與生產(chǎn)相關(guān)的基礎(chǔ)信息(如物料、設(shè)備、工藝路線及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等)必須錄人計算機，并針對這些數(shù)據(jù)建立科學(xué)的編碼體系?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與完整是MES系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，必須把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作做好、做細。模擬運行與用戶化°MES系統(tǒng)開發(fā)基本完成后，應(yīng)進行計算機模擬運行，測試模擬運行效果，發(fā)現(xiàn)問題及時修改完善程序。在模擬運行期間，企業(yè)的計算機技術(shù)人員應(yīng)該全程參與并接受軟件供應(yīng)商的培訓(xùn)(包括系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、開發(fā)工具、服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)等)，使計算機人員盡早掌握MES系統(tǒng)的維護方法;然后進行現(xiàn)場模擬運行，培訓(xùn)MES用戶，最后進行考試檢測，以了解用戶應(yīng)用MES系統(tǒng)的水平。EMS系統(tǒng)試運行與系統(tǒng)切換。系統(tǒng)試運行期間會發(fā)現(xiàn)很多新問題，這時要找出問題的原因，提出間題的解決方案，對軟件進行維護完善，然后再試運行、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，直到MES系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。在該過程中，對計算機人員、管理人