《MES應(yīng)用與實(shí)踐》課件 認(rèn)識(shí)智能制造和MES

MES實(shí)踐與應(yīng)用

認(rèn)識(shí)智能制造和MES目錄智能制造的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及概念01智能工廠(chǎng)及數(shù)字化車(chē)間02MES的功能標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用意義0301智能制造的相關(guān)概念及標(biāo)準(zhǔn)智能制造的概念智能制造是指將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)與生產(chǎn)、管理、服務(wù)等活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)融合，具有自感知、自決策、自執(zhí)行等功能的先進(jìn)制造過(guò)程、系統(tǒng)、模式的總稱(chēng)。智能制造不僅僅是單一技術(shù)、裝備的突破與應(yīng)用，而且還是制造技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)的深度融合與集成創(chuàng)新。智能制造的內(nèi)涵智能制造的五個(gè)維度理解 產(chǎn)品智能化設(shè)備智能化管理智能化服務(wù)智能化可追溯可識(shí)別可定位感知決策執(zhí)行維護(hù)自組織自適應(yīng)

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)信息集成組織優(yōu)化流程再造

需求挖掘?qū)崟r(shí)響應(yīng)O2O智能化生產(chǎn)方式研發(fā)設(shè)計(jì)加工制造傳感無(wú)所不在信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從生活領(lǐng)域向生產(chǎn)領(lǐng)域加速延伸生產(chǎn)工具生產(chǎn)模式生產(chǎn)組織形態(tài)連接無(wú)所不在數(shù)據(jù)無(wú)所不在計(jì)算無(wú)所不在服務(wù)無(wú)所不在創(chuàng)新突破變革智能制造的發(fā)展路徑2025產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中具有感知、分析、決策、執(zhí)行功能

網(wǎng)絡(luò)化

利用自組織網(wǎng)絡(luò)，動(dòng)態(tài)配置

資源，實(shí)現(xiàn)研究、設(shè)計(jì)、生

產(chǎn)和銷(xiāo)售各種資源重組

2018

數(shù)字化

CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM

/ERP/MES/RP2011智能化智能制造評(píng)價(jià)參考模型智能制造水平評(píng)估從生命周期、系統(tǒng)層級(jí)、智能功能3個(gè)維度統(tǒng)籌考慮，歸納為“智能+制造”2個(gè)維度來(lái)解釋智能制造的核心組成，進(jìn)一步分解形成設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷(xiāo)售、服務(wù)、資源要素、互聯(lián)互通、系統(tǒng)集成、信息融合、新興業(yè)態(tài)10大類(lèi)核心能力要素，并對(duì)每一類(lèi)核心要素分解為域以及五級(jí)的成熟度要求。02智能工廠(chǎng)及數(shù)字化車(chē)間智能工廠(chǎng)與數(shù)字化車(chē)間的層級(jí)定義智能設(shè)計(jì)智能生產(chǎn)智能服務(wù)智能管理生產(chǎn)質(zhì)量管理車(chē)間設(shè)備管理工藝執(zhí)行管理車(chē)間計(jì)劃調(diào)度生產(chǎn)物流管理數(shù)字化車(chē)間2數(shù)字化車(chē)間N智能工廠(chǎng)數(shù)字化車(chē)間1。。。。。。指令信息反饋信息系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)流數(shù)字化車(chē)間基本共性要求項(xiàng)目要求數(shù)字化基本要求為數(shù)字化設(shè)備率不低于70%（根據(jù)行業(yè)特性可提高要求）數(shù)據(jù)（信息）采集不低于90%（根據(jù)行業(yè)特性可提高要求）應(yīng)用RFID、信息碼等方式進(jìn)行對(duì)生產(chǎn)資源進(jìn)行自動(dòng)、半自動(dòng)識(shí)別采用實(shí)時(shí)的通信等方式在現(xiàn)場(chǎng)顯示涉及生產(chǎn)、質(zhì)量、管理等信息網(wǎng)絡(luò)化建有基于工業(yè)總線(xiàn)、物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車(chē)間各層級(jí)資源之間的信息交互系統(tǒng)化建有基于MES等、可支持車(chē)間制造全過(guò)程的運(yùn)行管理的信息化系統(tǒng)集成化實(shí)現(xiàn)“基礎(chǔ)層”

“執(zhí)行層”

“管理層”之間的信息集成安全化建立有效的包括設(shè)備、信息等安全分析及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)防、管理方法及體系數(shù)字化車(chē)間七大管理模塊之間的數(shù)據(jù)流要求本圖表表示出數(shù)字化車(chē)間主要管理模塊之間的數(shù)據(jù)流向及相互之間的關(guān)聯(lián)性。數(shù)字化車(chē)間的數(shù)據(jù)交互項(xiàng)目要求通信網(wǎng)絡(luò)毫秒級(jí)：一對(duì)一直接通信；毫秒-秒級(jí)：現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)；秒級(jí)以上：工業(yè)以太網(wǎng)，協(xié)議推薦OPCUA、Profinet、Powerlink等；實(shí)時(shí)性、可靠性要求不很高、或不易布線(xiàn)，則可采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)需對(duì)工藝、過(guò)程、質(zhì)量、檢測(cè)等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理，并與企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心對(duì)接，支持異構(gòu)數(shù)據(jù)之間的格式轉(zhuǎn)換。實(shí)時(shí)性較高的數(shù)據(jù)采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)推薦采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)需具備數(shù)據(jù)信息安全方案，并可及時(shí)升級(jí)、更新，以及具備權(quán)限管理、數(shù)據(jù)備份與快速恢復(fù)功能。數(shù)據(jù)字典制造過(guò)程中需要交互的所有信息，包括設(shè)備、生產(chǎn)過(guò)程、物流、倉(cāng)儲(chǔ)、檢驗(yàn)與質(zhì)量、計(jì)劃、調(diào)度等；描述各類(lèi)數(shù)據(jù)基本信息，包括名稱(chēng)、來(lái)源、語(yǔ)義、結(jié)構(gòu)、類(lèi)型等；根據(jù)行業(yè)不同，可以定制本行業(yè)數(shù)字字典。數(shù)字化車(chē)間的兩層架構(gòu)生產(chǎn)控制層：

一般由MES軟件實(shí)現(xiàn)，支持車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃和控制高層管理活動(dòng)。包括排產(chǎn)、排程、任務(wù)分派、計(jì)劃跟蹤與調(diào)整、生產(chǎn)績(jī)效分析、物料管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理等。現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層：

一般由SCADA等數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集和人工操作數(shù)據(jù)采集。設(shè)備數(shù)據(jù)通過(guò)接口自動(dòng)獲取，人工操作數(shù)據(jù)需要通過(guò)手工輸入或借助條碼、二維碼、RFID等自動(dòng)識(shí)別裝置進(jìn)行采集。設(shè)備數(shù)據(jù)包括設(shè)備狀態(tài)、啟停時(shí)間、參數(shù)、執(zhí)行結(jié)果等；人工操作數(shù)據(jù)包括人員、操作時(shí)間、操作類(lèi)型等。除了數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層還要完成生產(chǎn)控制層發(fā)出的設(shè)備和人員控制指令。數(shù)字化車(chē)間的支撐設(shè)施傳感層：包括傳感器、數(shù)字化設(shè)備接口、I/O等，實(shí)現(xiàn)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層的數(shù)據(jù)采集和操作指令接收功能。本層數(shù)據(jù)主要通過(guò)設(shè)備通信網(wǎng)絡(luò)傳送。本層的數(shù)據(jù)特征是數(shù)字信號(hào)?？刂茖樱合掳雽影≒LC、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，用于匯聚傳感層數(shù)據(jù)及形成操作指令，通過(guò)設(shè)備通信網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)；上半層包括工控機(jī)、PC工作站等設(shè)備及HMI、SCADA等軟件系統(tǒng)，形成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過(guò)運(yùn)營(yíng)信息網(wǎng)絡(luò)和執(zhí)行層通信，通過(guò)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)和PLC、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備通信。本層的數(shù)據(jù)特征是指令和狀態(tài)。執(zhí)行層：包括服務(wù)器、PC、PAD、手機(jī)等IT設(shè)備設(shè)施及MES、WMS等管理軟件，實(shí)現(xiàn)車(chē)間生產(chǎn)控制層的功能。本層的數(shù)據(jù)特征是業(yè)務(wù)描述。03MES的功能標(biāo)準(zhǔn)及意義

MES的概念MES（ManufacturingExecutionSystem），制造執(zhí)行系統(tǒng)。是面向車(chē)間生產(chǎn)的管理系統(tǒng)。MESA對(duì)MES的定義為：在產(chǎn)品從工單發(fā)出到成品完成的過(guò)程中，制造執(zhí)行系統(tǒng)起到傳遞信息以及優(yōu)化生產(chǎn)國(guó)活動(dòng)的作用。

在生產(chǎn)過(guò)程中，借助實(shí)時(shí)精確的信息、MES引導(dǎo)、發(fā)起、響應(yīng)，報(bào)告生產(chǎn)活動(dòng)。做出快速的響應(yīng)以應(yīng)對(duì)變化，減少無(wú)附加價(jià)值的生產(chǎn)活動(dòng)，提高操作及流程的效率。MES提升投資回報(bào)、凈利潤(rùn)水平、改善現(xiàn)金流和庫(kù)存周轉(zhuǎn)速度、保證按時(shí)出貨。MES保證了整個(gè)企業(yè)內(nèi)部及供應(yīng)商之間生產(chǎn)活動(dòng)關(guān)鍵任務(wù)信息的雙向流動(dòng)。

MES的突破點(diǎn)

ERP與MES系統(tǒng)的挑戰(zhàn)也在于只有自頂向下的計(jì)劃分派，缺少自底向上的數(shù)據(jù)反饋，MES的突破點(diǎn)在于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，錄入系統(tǒng)，用于生產(chǎn)過(guò)程透明性管理，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)到計(jì)劃管理部門(mén)的反饋。

MES的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊MES標(biāo)準(zhǔn)功能模塊劃分資源調(diào)配及跟蹤作業(yè)(詳細(xì))排程生產(chǎn)單元級(jí)調(diào)度文檔發(fā)放（規(guī)范管理）業(yè)績(jī)分析產(chǎn)品追溯和譜溯維護(hù)管理物料管理質(zhì)量管理人工管理數(shù)據(jù)采集

MES的主要特點(diǎn)供應(yīng)鏈管理ERP銷(xiāo)售

和服務(wù)管理產(chǎn)品和過(guò)程工程管理控制生產(chǎn)操作管理系統(tǒng)人/紙習(xí)慣/實(shí)行PLC/SoftLogic設(shè)備驅(qū)動(dòng)、機(jī)器馬達(dá)繼電器數(shù)據(jù)收集采集手工處理控制DCS/OCS自動(dòng)操作、工具、設(shè)備供應(yīng)鏈管理ERP銷(xiāo)售

和服務(wù)管理產(chǎn)品和過(guò)程工程管理控制MES：集成生產(chǎn)數(shù)據(jù)根據(jù)工序工作管理系統(tǒng)、人員和實(shí)行PLC/SoftLogic設(shè)備驅(qū)動(dòng)、機(jī)器馬達(dá)繼電器數(shù)據(jù)收集采集手工處理控制DCS/OCS自動(dòng)操作、工具、設(shè)備在MES實(shí)施之前MES實(shí)施完成車(chē)間的業(yè)務(wù)重整必須同時(shí)或者優(yōu)先于MES系統(tǒng)的實(shí)施。

MES的應(yīng)用價(jià)值MES是生產(chǎn)活動(dòng)與管理活動(dòng)信息溝通的橋梁，計(jì)劃與生產(chǎn)之間承上啟下的“信息樞紐”。

---------生產(chǎn)與管理的橋梁MES采集從接受訂貨到制成最終產(chǎn)品全過(guò)程的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，目的在于優(yōu)化管理活動(dòng),對(duì)隨時(shí)可能發(fā)生變化的生產(chǎn)狀況作出快速反應(yīng)。它強(qiáng)調(diào)是精確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

---------精確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)MES改善設(shè)備投資回報(bào)率，以及改善及時(shí)交貨、庫(kù)存周轉(zhuǎn)、毛利和現(xiàn)金流通性能。

---------改善工廠(chǎng)運(yùn)作

MES的組成1．計(jì)劃層：以“財(cái)務(wù)”為核心，包括經(jīng)營(yíng)決策級(jí)和企業(yè)計(jì)劃級(jí)。主要功能：生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策，長(zhǎng)期、中長(zhǎng)期生產(chǎn)計(jì)劃編制，財(cái)務(wù)管理，成本管理，人力資源管理，輔助決策等。對(duì)集團(tuán)而言，往往強(qiáng)調(diào)的是集團(tuán)的“統(tǒng)一性”。2．執(zhí)行層：包括生產(chǎn)調(diào)度級(jí)和車(chē)間生產(chǎn)級(jí)，包括：執(zhí)行計(jì)劃編制，生產(chǎn)和物流的指揮調(diào)度，對(duì)設(shè)備的集中采集和控制，模擬預(yù)測(cè)，質(zhì)量控制和設(shè)備維護(hù)。對(duì)集團(tuán)而言，往往用于實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)實(shí)體的“管理特色”。3．控制層：包括過(guò)程控制級(jí)、設(shè)備控制級(jí)和檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)。主要功能模塊：自適應(yīng)控制；設(shè)備控制；現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)檢測(cè)。資源調(diào)配及跟蹤(ResourceAllocationandTracking)作業(yè)(詳細(xì))排程(Operations/DetailScheduling)生產(chǎn)單元級(jí)調(diào)度(ProductionUnitDispatching)規(guī)范管理(SpecificationManagement)數(shù)據(jù)采集(DataCollection/Acquisition)人工管理(LaborManagement)質(zhì)量管理(QualityManagement)物料管理(MaterialManagement)維護(hù)管理(MaintenanceManagement)產(chǎn)品追溯和譜溯(ProductTrackingandGenealogy)業(yè)績(jī)分析(PerformanceAnalysis)NIST(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所)的模塊劃分:上個(gè)世紀(jì)80年代后期，美國(guó)在總結(jié)MRPⅡ?qū)嵤┏晒β瘦^低的教訓(xùn)，并吸收日本準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)系統(tǒng)(JIT)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出既重視計(jì)劃又重視執(zhí)行的管理新思想，提出制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES,ManufacturingExecutionSystem)的概念。制造企業(yè)的信息化分為下述三個(gè)層次：

MES的功能及作用

MES是通過(guò)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)組織和管理的實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)后發(fā)展起來(lái)的應(yīng)用系統(tǒng)，因此，從本質(zhì)上講，它并不是什么高深的理論，帶有很強(qiáng)的可操作性。實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)證明，MES對(duì)企業(yè)生產(chǎn)制造平臺(tái)的優(yōu)化確有許多明顯幫助和指導(dǎo)作用。主要表現(xiàn)在：

MES的功能及作用1.由于MES對(duì)過(guò)程實(shí)時(shí)事件具有比ERP更高的響應(yīng)能力，并具有對(duì)過(guò)程的實(shí)時(shí)狀況向ERP報(bào)告的功能，使用其中的工序詳細(xì)調(diào)度功能，通過(guò)相應(yīng)的作業(yè)排序或作業(yè)調(diào)度程序來(lái)優(yōu)化作業(yè)計(jì)劃，MES能幫助ERP將企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃制定得更細(xì)致、定義得更精確，同時(shí)也更具有更高的可操作性，可以極大地提高生產(chǎn)過(guò)程的作業(yè)效率和作業(yè)性能。2.由于MES反映了作業(yè)人員、機(jī)器、設(shè)備、物料和工具等資源的使用狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息，并就剛剛完工的作業(yè)活動(dòng)向ERP和有關(guān)人員報(bào)告。因此，使用其中的資源狀態(tài)管理功能，MES除能及時(shí)提供更詳實(shí)的資源可用量信息，以便于向ERP進(jìn)行更可行的資源計(jì)劃，同時(shí)，也使有關(guān)人員不僅可及時(shí)了解到作業(yè)效率，資源效率等實(shí)際狀況，還可以對(duì)作業(yè)中隱藏的問(wèn)題，運(yùn)作效率改善等進(jìn)行及時(shí)的處理和更正。

MES的功能及作用3.通過(guò)生產(chǎn)單元分配功能的使用，MES能將生產(chǎn)產(chǎn)品的原物料連同作業(yè)指令一起送達(dá)相應(yīng)的加工單元，以指令開(kāi)始一個(gè)工序或工步的操作，極大地提高了生產(chǎn)流程的協(xié)同性，減少了“工作中心”的待料時(shí)間，提高了“工作中心”的利用效率。4.通過(guò)文檔管理和標(biāo)準(zhǔn)控制功能的使用，MES能將產(chǎn)品的加工所需的產(chǎn)品數(shù)據(jù)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、工藝規(guī)程或相關(guān)信息連同作業(yè)指令一起送達(dá)相應(yīng)的加工單元，并對(duì)活動(dòng)的過(guò)程、結(jié)果和環(huán)境等進(jìn)行符合規(guī)定要求的信息收集和記錄。這不僅改善了流程的協(xié)同性，改善了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工藝規(guī)程等控制的有效程度，也改善了產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中文檔管理符合規(guī)定要求的程度。

MES的功能及作用5.通過(guò)產(chǎn)品跟蹤和清單管理功能的使用，MES能監(jiān)視工件在任意時(shí)刻的位置和狀態(tài)，收集和記錄產(chǎn)品或組件加工工序、加工結(jié)果的數(shù)據(jù)，形成每個(gè)組件或產(chǎn)品可追溯性記錄，以便在必要時(shí)，企業(yè)向客戶(hù)證實(shí)產(chǎn)品的質(zhì)量、追溯問(wèn)題的根源或評(píng)估問(wèn)題的嚴(yán)重程度等。6.通過(guò)性能分析功能的使用，

MES能將在產(chǎn)品制造過(guò)程中實(shí)際測(cè)定的結(jié)果與過(guò)去歷史記錄、企業(yè)的目標(biāo)或客戶(hù)的要求進(jìn)行相關(guān)的比較，在線(xiàn)顯示或者輸出相應(yīng)的報(bào)告，輔助管理者進(jìn)行對(duì)產(chǎn)品性能、過(guò)程運(yùn)作進(jìn)行改進(jìn)和提高。

MES的功能及作用7.通過(guò)作業(yè)人員管理功能的使用，MES能及時(shí)提供作業(yè)人員的狀態(tài)和相關(guān)的信息（工時(shí)，出勤等），并基于人員資歷，工作模式，業(yè)務(wù)需求等相關(guān)信息，輔助管理者對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行有效的安排。這不僅有助理與作業(yè)人員的有效安排，同時(shí)，這項(xiàng)功能的重大意義在于，在MES的平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)了人員、物料、設(shè)備、信息和工具在生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃中的“集成”，這充分保證和改善了生產(chǎn)作業(yè)流程的協(xié)同性。

8.通過(guò)設(shè)備維護(hù)管理功能的使用，通過(guò)對(duì)狀態(tài)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)的收集，MES不僅能及時(shí)提出設(shè)備維護(hù)的指導(dǎo)性意見(jiàn)，同時(shí)，還能輔助有關(guān)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效管理和維護(hù)的各項(xiàng)工作，保證企業(yè)機(jī)器設(shè)備和相關(guān)資產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)或運(yùn)作。

MES的綜合效益

MES的使用不僅可以在企業(yè)生產(chǎn)的某些局部對(duì)企業(yè)產(chǎn)生積極的影響，同時(shí)，更重要的是，通過(guò)MES的使用可以改善企業(yè)以下方面的過(guò)程性能，并給企業(yè)帶來(lái)效益。業(yè)務(wù)的協(xié)同性。使傳統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程“黑箱”透明化，不僅提高了企業(yè)信息集成的程度，也使企業(yè)極大地改善了業(yè)務(wù)部門(mén)間的“協(xié)同性”；計(jì)劃的適應(yīng)性。不僅使企業(yè)制定的生產(chǎn)計(jì)劃具有了更明顯的可操作性，使計(jì)劃得到更有效的