MES基础理论知识.doc

MES基础理论知识概述制造执行系统 (manufacturing execution system，简称MES）是美国AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc)在90年代初提出的，旨在加强MRP计划的执行功能，把MRP计划通过执行系统同车间作业现场控制系统联系起来。这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设置了必要的接口，与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。定义美国先进制造研究机构AMR（Advanced Manufacturing Research）将MES定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”,它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态。制造执行系统协会(Manufacturing Execution System Association，MESA)对MES所下的定义：“MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”MESA在MES定义中强调了以下三点：1）MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单一的解决某个生产瓶颈；2） MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能，并作出相应的分析和处理。3）MES需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。特点1）采用强大数据采集引擎、整合数据采集渠道（RFID、条码设备、PLC、Sensor、IPC、PC等）覆盖整个工厂制造现场,保证海量现场数据的实时、准确、全面的采集；2）打造工厂生产管理系统数据采集基础平台，具备良好的扩展性；3）采用先进的RFID、条码与移动计算技术，打造从原材料供应、生产、销售物流闭环的条码系统；4）全面完整的产品追踪追溯功能；5）生产WIP状况监视；6）Just-In-Time 库存管理与看板管理；7）实时、全面、准确的性能与品质分析SPC；8）基于Microsoft .NET平台开发，支持Oracle/SQL Sever等主流数据库。系统是C/S结构和B/S结构结合，安装简便，升级容易；9）个性化的工厂信息门户（Portal），通过WEB浏览器，随时随地都能掌握生产现场实时信息；10）强大的MES技术队伍，保证快速实施、降低项目风险；趋势近年来，随着JIT(Just In Time)、BTO（面向订单生产）等新型生产模式的提出，以及客户、市场对产品质量提出更高要求，MES才被重新发现并得到重视。同时在网络经济泡沫的破碎后，企业开始认识到要从最基础的生产管理上提升竞争力，即只有将数据信息从产品级（基础自动化级）取出，穿过操作控制级，送达管理级，通过连续信息流来实现企业信息集成才能使企业在日益激烈的竞争中立于不败之地。目前，MES在国外被迅速而广泛地应用。制造执行系统（MES）旨在提升企业执行能力，具有不可替代的功能，竞争环境下的流程行业企业应分清不同制造管理系统的目标和作用，明确MES在集成系统中的定位，重视信息的准确及时、规范流程、利用工具、管理创新，根据MES成熟度模型对自身的执行能力进行分析，按照信息集成、事务处理、制造智能三阶段循序渐进地实施MES系统，才能充分发挥企业信息化的作用，提高企业竞争力，为企业带来预期效益。目标1）不下车间掌控生产现场状况工艺参数监测、实录、受控2）制程品质管理，问题追溯分析3）物料损耗、配给跟踪、库存管理4）生产排程管理，合理安排工单5）客户订单跟踪管理，如期出货6）生产异常，及时报警提示7）设备维护管理，自动提示保养8）OEE指标分析，提升设备效率9）自动数据采集，实时准确客观10）报表自动及时生成，无纸化11）员工生产跟踪，考核依据客观12）成本快速核算，订单报价决策13）细化成本管理，预算执行分析MES - 应用功能模型随着MES的产生与发展，MES的功能模型也发生了相应变化，1993年，AMR在提出了三层结构的基础上，指出MES应该包括车间管理、工艺管理、质量管理和过程管理等功能的集成模型。1997年，MESA提出了包括11个功能的MES功能组件和集成模型。该模型强调MES是一个与其他系统相连的信息网络中心，在功能上可以根据行业和企业的不同需要与其他系统集成，为实施基于组件技术的可集成的MES提供了标准化的功能结构、技术框架和信息结构。其集成功能模型图如下图所示。MES定位及功能模型图其具体功能如下：1、资源分配及状态管理（Resource Allocation and Status）该功能管理机床、工具、人员物料、其它设备以及其它生产实体，满足生产计划的要求对其所作的预定和调度，用以保证生产的正常进行；提供资源使用情况的历史记录和实时状态信息，确保设备能够正确安装和运转。2、工序详细调度（Operations/Detail Scheduling）该功能提供与指定生产单元相关的优先级（Priorities）、属性（Attributes）、特征（Chameterietioa）以及处方（Recipes）等，通过基于有限能力的调度，通过考虑生产中的交错、重叠和并行操作来准确计算出设备上下料和调整时间，实现良好的作业顺序，最大限度减少生产过程中的准备时间。3、生产单元分配（Dispatching Production Units）该功能以作业、订单、批量、成批和工作单等形式管理生产单元间的工作流。通过调整车间已制订的生产进度，对返修品和废品进行处理，用缓冲管理的方法控制任意位置的在制品数量。当车间有事件发生时，要提供一定顺序的调度信息并按此进行相关的实时操作。4、过程管理（Process Management）该功能监控生产过程、自动纠正生产中的错误并向用户提供决策支持以提高生产效率。通过连续跟踪生产操作流程，在被监视和被控制的机器上实现一些比较底层的操作；通过报警功能，使车间人员能够及时察觉到出现了超出允许误差的加工过程；通过数据采集接口，实现智能设备与制造执行系统之间的数据交换。5、人力资源管理（Labor Management）该功能以分为单位提供每个人的状态。通过时间对比，出勤报告，行为跟踪及行为（包含资财及工具准备作业）为基础的费用为基准，实现对人力资源的间接行为的跟踪能力。6、维修管理（MaintenanceManagement）该功能为了提高生产和日程管理能力的设备和工具的维修行为的指示及跟踪，实现设备和工具的最佳利用效率。7、计划管理（ProcessControl)该功能是监视生产提供为进行中的作业向上的作业者的议事决定支援，或自动的修改，这样的行为把焦点放在从内部起作用或从一个作用到下一个作业计划跟踪、监视、控制和内部作用的机械及装备；从外部包含为了让作业者和每个人知道允许的误差范围的计划变更的警报管理。8、文档控制（DocumentControl）该功能控制、管理并传递与生产单元有关工作指令、配方、工程图纸、标准工艺规程、零件的数控加工程序、批量加工记录、工程更改通知以及各种转换操作间的通讯记录，并提供了信息编辑及存储功能，将向操作者提供操作数据或向设备控制层提供生产配方等指令下达给操作层，同时包括对其它重要数据（例如与环境、健康和安全制度有关的数据以及ISO信息）的控制与完整性维护。9、生产的跟踪及历史（ProductTracking and Genealogy）该功能可以看出作业的位置和在什么地方完成作业，通过状态信息了解谁在作业，供应商的资财，关联序号，现在的生产条件，警报状态及再作业后跟生产联系的其他事项。10、执行分析（PerformanceAnalysis）该功能通过过去记录和预想结果的比较提供以分为单位报告实际的作业运行结果。执行分析结果包含资源活用，资源可用性，生产单元的周期，日程遵守，及标准遵守的测试值。具体化从测试作业因数的许多异样的功能收集的信息，这样的结果应该以报告的形式准备或可以在线提供对执行的实时评价。11、数据采集（DataCollection/Acquisition）该功能通过数据采集接口来获取并更新与生产管理功能相关的各种数据和参数，包括产品跟踪、维护产品历史记录以及其它参数。这些现场数据，可以从车间手工方式录入或由各种自动方式获取。MES - 区别其它管理信息系统作为面向制造的系统，MES必然要求与企业其它生产管理系统有密切关系，MES在其中起到了信息集线器（InformationHub）的作用，它为其它应用系统提供生产现场的实时数据。MES的定位（content）模型反映了MES与其他企业管理系统之间的关系。企业资源计划（ERP）系统、供应链管理（SCM）系统、客户关系管理（CRM）系统、办公自动化（OA）系统、运输及后勤（T&L）系统、协同商务及产品数据管理（CMC/PDM)）系统及制造执行系统（MES）是面向制造企业的7种主流信息系统。MES与其他几种类型的信息系统都紧密相连，这使得它在企业的整体信息基础中处于重要的地位。从信息集成的角度来看，MES在企业范围的SCM、SSM、ERP等系统与面向工厂底层设备的控制系统之间承上启下，起着垂直信息集成的作用；同时MES连接SCM、ERP、CRM等系统，起着横向信息集成的作用。1.MES可以为企业中其他管理信息系统提供实时数据：企业资源计划（ERP）系统需要MES提供的成本、制造周期和预计产出时间等实时生产数据；供应链管理（SCM）系统从MES中获取当前的订单状态、当前的生产能力以及企业中生产换班的相互约束关系；客户关系管理（CRM）的成功报价与准时交货，则取决于MES所提供的有关生产的实时数据；产品数据管理（PDM）中的产品设计信息，可以基于MES的产品产出和生产质量数据进行优化；控制模块则需要时刻从MES中获取生产配方和操作技术资料来指导人员和设备进行正确地生产。2.MES从其它管理系统中获取相关的数据以保证MES自身正常运行：MES中进行生产调度的数据来自ERP的计划数据；MES中生产活动的时间安排需要依据供应链（SCM）系统之中的主计划和调度控制；PDM则为MES提供实际生产的工艺文件和各种配方及操作参数；从控制模块反馈的