（工商管理专业论文）深圳力华机械设备有限公司制造执行系统应用.pdf

m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 中文摘要 本文着重研究了深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计，文章通过对 企业的介绍，现状问题，制造执行系统( m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ，简 称m e s ) 基本特性及结构、力华机械选择m e s 的设计及功能说明，解决生产制造 运营问题及办法、措施等，论述了采用这种独特模式的必要性以及它能给企业带 来的价值和意义。 制造执行系统( m e s ) 为力华机械企业变华和升华走出的第一步，m e s 设计 工程刚刚起步，运营起初，难免出现应用不适或不尽合理之处，为了保证该制造 执行系统得到很好地实施，企业采取了一系列相应的模式及措施，各个信息收集、 记录、采用都需要进一步认证与分析，将这些信息和数据应用集成通过生产线对 各个设计环节进行检验和调整，找到真正适合企业生产需求，市场是在不断的发 展和变化中的，只有在不断的完善和更新中才能发现适合企业发展的制造执行系 统，在具体的实施过程中，力华机械根据企业和生产环境的变化，灵活变通并不 断完善，适应发展的需求。本次的制造执行系统功能选择及流程设计能为企业的 生产需求和发展取得良好的效果，并为同行业提供了可以借鉴的经验。 关键词：流程再造，m e s ，制造业，信息化 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , w es t u d yt h em a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ( m e s ) w h i c hi so p e r a t i n gb y s h e n z h e nl i h u am e c h a n i c a ld e v i c em a n u f a c t u r el t d ( s l m d m ) t h es t u d yp r e s e n t su st h e n e c e s s i t ya n ds i g n i f i c a n c eo ft h em e st h r o u g h o u tas e r i a lo fr e s e a r c h e s ，s u c ha sc u r r e n ts i t u a t i o n o f t h ec o m p a n y , t h eb a s i cc h a r a c t e ra n ds t r u c t u r eo f m e s ，i n s t r u c t i o no f t h ef u n c t i o na n dd e s i g no f p r o c e d u r e s ，m e t h o d sa n ds o l u t i o n st os o l v et h ep r o b l e m si nt h ep r o c e s so fp r o d u c t i o na n d o p e r a t i o ne t c m e si st h ef i r s ts t e pw h i c hs l m d ma i m st o w a r di m p r o v e m e n t sa n ds u c c , e s s ，h o w e v e r , i ti s i n e v i t a b l et h a tp r o b l e m sw i l le m e r g ec r o s st h ee n t i r ep r e l i m i n a r yp e r i o do fo p e r a t i o no fm e s t o r e a s s u r et h ew e l lo p e r a t i o no fm e s ，s l m d ma r r a n g e sr e l e v a n ta d j u s t m e n t si nt e r m so ff u r t h e r i n f o r m a t i o nc o l l e c t i o n r e c o r d i n ga n da n a l y z i n g t h ei n f o r m a t i o na n dd a t aw i l lb eu s e dt oi n s p e c t a n da d j u s te v e r ys i n g l ec h a i nu p o nw h o l ep r o d u c t i o nl i n et of i n dt h er e a ln l ，e d $ w h i c hc a nm e e t m a r k e td e m a n d s m a r k e td e m a n d sa r eu n d e rc o n s t a n tc h a n g e t h e r e f o r ec o n s t a n ti m p r o v e m e n t a n du p g r a d i n gi sc o n s i d e r e dt h eo n l yw a yt om e e tt h ed e m a n d s 1 1 1 el a t e s tf u n c t i o nc h o o s i n ga n d p r o c e d u r e sd e s i g no fi v i e sc a na c h i e v et h ed e v e l o p m e n to fs l m d ma n ds e t a s a m p l ef o r c o m p e t i t o r s k e yw o r d s ：r e c r e a t i o no f p r o c e d u r e s ，m e s ，m a n u f a c t u r ei n d u s t r y ，d i g i t a l i z e n 原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究 所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点 等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人 和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 关于学位论文使用授权的声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大 学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或 向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅； 本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学 位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大 学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：导师签名： m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 论文研究的背景及意义 一、引言 制造业运行模式的演变和信息技术的进步是促进制造业信息化发展的两个 基本动因，这也是推动制造执行系统( m a n u f a c t u r i n ge x e c u ti o ns y s t e m ，简称 m e s ) 发展的两个动力。 2 0 世纪8 0 年代中期以后伴随着市场对产品需求的多样化，制造企业的生产 模式开始由大批量的刚性生产向多品种少批量的柔性生产转变，企业的信息系统 也开始从局部的、事后处理方式转向全局的、实时处理方式。其间出现了精益生 产、敏捷制造等新的理论和方法；在管理系统软件领域从m r p ( m a t e r i a l s r e q u i r e m e n t sp l a n n i n g ，物料需求计划) ，到m r pi i ( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e p l a n n i n g ，制造资源计划) ，直至e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，企业资 源计划) 系统的迅速普及，在过程控制领域，p l c ( p r o g r a m m a b l el o g i c c o n t r o l l e r s ，可编程逻辑控制器) 、d c s ( d i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m ，分布 式控制系统) 得到广泛应用。 尽管企业信息化的各个领域都取得了长足的发展，但是在实现信息集成的过 程中，“信息孤岛 和“信息断层 仍是制约着企业发展的首要解决问题。在计 划过程中无法准确及时地掌握实际的生产状态，在生产过程中得不到切实可行的 作业计划，车间的管理人员和操作人员难以跟踪产品的生产过程，不能有效地控 制在制品库存，用户无法了解订单的执行状况等等。产生这些问题的主要原因在 于生产管理系统与生产过程控制系统的相互分离，计划系统和过程控制系统间的 界限模糊。 随着企业信息化在理论和实践两个方向上的不断深入，在整个企业信息化的 系统体系中，m e s 扮演了承上启下，关联上下的重要作用，它不仅解决了产品在 生产、制造时，能够及时反映产品在线生产的状况，同时在生产制造过程中的第 一时间内控制和把握了产品生产质量，强调合理地编配人力资源及调整生产资 源，减少了生产中不必要的物料、设备、人力、生产损耗，降低了生产费用的发 生。通过建立实时的生产制造记录，掌握、了解并控制了产品生产情况，保障产 品按时、保质的顺利完成。 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 ( 二) 论文研究的方法和内容 随着工业信息化程度的深化，起源于上世纪9 0 年代初的m e s 已成为企业实 施敏捷制造战略和实现车间生产敏捷化的基本技术手段，m e s 处于企业经营管理 系统e r p 和过程控制d c s p l c 的中间位置，从一开始就是一个特定集合的总称， 用来表示一些特定功能的集合以及实现这些特定功能的产品，随着应用范围的扩 大和程度的加深，m e s 的发展已与工业的发展休戚相关。 ( 1 ) 本文拟采用文献资料法、比较法、分析与归纳相给合、定性与定量相 结合的方法，具体地讲对国内外业界相关理论文献收集整理后，吸收有价值的观 点形成理论综述。 ( 2 ) 调查问卷法 通过发放调查问卷，详细了解目前中国小民营企业的生产“精细化刀管理 的情况。在调查中发现，制造型企业在生产管理中存在着严重的管理缺陷，生产 成本和人力资源损耗一直令企业不能得以解脱。因此，在如何达到和提高制造中 的“精细化”管理是他们迫切的要求和急待解决的问题。 ( 3 ) 案例分析法 本论文通过对国内外制造企业实施运用m e s 后带来的可观利益，通过这 些案例的分析，强调m e s 适用于企业的广泛性、可操作性以及可观性。 论文基本研究思路 本论文共六部分： 1 、深圳力华机械设备有限公司生产制造运营现状 通过对力华机械生产运营现状的分析，阐述了企业对未来前景的发展和目前 存在的问题和发展受阻的原因。 2 、制造执行系统基本特性与作用 陈述了m e s 产生背景与发展以及基本特性、作用，满足和建设m e s 必须达到 的“三要素”等等。 3 、制造执行系统在国内外的运用 利用m e s 在国外的运用、国内的运用以及成功实施m e s 的企业案例、适用行 业、说明了m e s 系统主要功能模块。 2 m b a 学位论文作者：成琪 深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 4 、深圳力华机械引用m e s 必要性及其意义 通过力华机械现状问题分析，强调了企业引进m e s 管理的必要性和实施m e s 的意义，选择了适用于企业解决生产现状的m e s 功能，解决了长期困扰企业的生 产运营问题。 5 、力华机械m e s 运营管理 制造业信息化是“以信息化带动工业化的重点、突破口和主战场，用信息 技术改造和提升传统制造业，是改善力华机械生产制造管理的必由之路。 6 、力华机械m e s 运营管理 通过m e s 的建立与实施，正确与科学的引导力华机械在生产制造执行上进行 有序，保障企业全方位的健康发展。 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 二、深圳力华机械设备有限公司生产运营现状 ( 一) 深圳力华机械设备有限公司简介 深圳市力华机械设备有限公司( 以下简称力华机械) 系深圳民营科技企业， 深圳市高新技术企业，机械行业协会会员企业、中国表面工程协会涂装分会理事 单位。行业内首家通过i s 0 9 0 0 1 质量体系认证。公司自九十年代开始涉及表面处 理( 涂装) 行业，由通讯、家用电器、运动器材、家私、建材发展到汽车、火车、 船舶、飞机等表面处理( 涂装) 行业，分别拥有两个研发中心和两个制造加工基 地，在重庆、北京和香港分别设有区域技术服务中心，专业提供由前处理至涂装 至烘干至输送至环境保护的成套设备油漆、粉沫、电泳、氧化、电镀表面处理生 产线，处理、涂装、烘干到输送、净化及环境保护等成套设备，其中，生产场地 三万多平方米，员工2 0 0 0 多名，专业工程师1 5 0 多人，年产值近三亿多元，是 目前国内外同行业中颇具规模的涂装设备专业制造商。主要服务于i t 电子、家 用电器、汽车零配件、装饰建材等行业。近年来，与德国、英国、日本、韩国同 行业知名品牌进行技术强强合作，得到了客户与企业的认可，更使公司在技术上 得到了飞速发展，是目前国内外同行业中较具规模的生产制造商。 公司以国内外知名企业为市场依托，凭借自身的技术优势，成功为近千家 企业提供优质服务，通过几年来的磨练提高，力华机械生产线不仅服务于中国， 海外业务己拓展至日本、韩国、俄罗斯、越南、印度、马来西亚和坦桑尼亚等国 家和地区。 深圳力华机械设备有限公司生产运营现状 作为深圳高新企业，力华机械在同行业中一直处于技术领先地位，业务不断 扩大，市场遍及华南，华北及江南各大型工业基地，先后在广东，江苏及东北设 立了分公司及分厂。 多年来，力华机械在企业自身成长过程中逐渐形成了自身特色的生产业务流 程，企业发展初期，原有的生产业务流程基本能满足订单和市场变化需求，但随 着行业技术不断提升和市场环境以及客户产品需求变化等，生产流程的不可配现 象尤显突出，订单需求，工艺设计，技术标准，生产操作，质量保障及售后服务 等信息不畅，物料及人员调度的“空失 和“空岗 现象，造成了企业订单量与 4 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 生产能力难以均衡，公司订单的完成率一般只能达到7 0 ，大部份订单完成率 只能有4 0 5 0 ；另外，供应链管理提前期较长，9 5 时间用于非增值活动； 生产需求信息及执行计划和流水跟踪能力不能及时反应，经常发生缺件或滞料现 象；对订单的响应速度不够快捷，难以做到按单生产。生产、采购、销售、设计 物料等部门间协调困难，相互间扯皮现象等也成为力华机械产品交付的阻力。 同时，由于力华机械的产品要求艺术设计高，订单产品生产线长，使用材料 繁多，生产中各个业务处理和信息交流不畅通，周期长、效率低、误差率高等原 因，与原材料、零配件的供应商以及外协厂商的沟通和质量控制不到位，导致设 备和人力资源没有得到合理的调度，不仅增大了生产成本和生产损耗，也影响产 品交货期以及产品质量。这些“制造业生产现场黑箱作业 现象的频繁发生，在 控制和满足产品需求上导致的一系列问题，给企业运营造成了严重的影响和损 失。 随着市场及行业标准的提高，企业的规模不断扩大，公司进入了发展“呆滞 期，市场领域的增长，技术要求的更新，力华机械面临着企业再发展的阻碍。目 前，企业在管理中主要面对四类问题： 1 、采购及生产计划无规范管理 企业产品生产流水线较长，手工操作响应速度慢，日出入库的原材料、在制 品和产成品等的数量巨大，在实际操作过程中，各类物料和设备长时间无价值在 生产车间等待或直接损耗，经常出现帐实不符的情况。 ( 1 ) 由于各种生产、采购信息交换不畅通，采购、生产计划无法及时了解在库 材料真实的情况，仓储人员也不能做到时时为生产计划、采购、财务人员提供库 存分析和统计数据。 ( 2 ) 生产调度人员和采购人员为了保证生产需要，往往提高物料需求计划和增 加采购数量，加大了原材料、中间产品以及生产过程中发生不合理损耗的现象， 导致企业大量物料，生产环境及流动资金被长期无利占用。 2 、生产计划执行效率低 精益生产的核心即关于生产计划和控制，精益生产方式是彻底地追求生产的 合理性、高效性，能够灵活地生产适应各种需求的高质量产品的生产技术和管理 技术。力华机械在满足市场销售时，仅仅采用经验管理模式以维持生产流水线的 运营。 ( 1 ) 力华机械的生产计划编制与生产任务管理工作繁重，生产难以均衡，不能 对生产过程中的每一道工序都进行检验与控制，经常发生生产缺料或错料，人力 5 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 流失或空岗等现象。 ( 2 ) 生产计划中需求的生产设备不能满负荷工作或不能满足生产需求，生产计 划执行能力不强，对定单的响应速度不够快捷和准确，难以做到按定单生产。 ( 3 ) 研发部设计产品时，没有全方位考虑生产制造客观要求，订单产品设计后 交付生产线进行生产制造时，其中部分工艺环节不能按设计标准制作，生产部与 研发部就工艺设计方面问题没有进行有效的沟通，仅凭经验擅自变更生产制造工 艺。 3 、各部门间信息交流不畅通 企业各部门业务处理和信息交流不畅通，销售部与研发部、生产部沟通及信 息交换不及时，不准确，经营导致产品交付周期长、生产制造效率低、误差率高。 ( i ) 1 9 9 5 年，企业创办初期，力华机械同其它的小企业一样，采用家庭作坊 制，管理者、员工间自主、自由、散漫，没有形成有效管理和团队合作精神。随 着企业的不断发展与壮大，市场领域也相应得到更大的拓展空间，市场需求和企 业环境的变化对产品工艺和性能等方面要求越来越高，同时，企业管理机制没有 获得相应健全和完善措施。 ( 2 ) 由于企业部门间信息“私有化，没有形成交换、集成、分析与共享，订 单产品信息不对称，不交换，不准确，造成产品不能按时保质保量交付。 ( 3 ) 产生的质量事故相互推诿，客户不再向公司进行信息反应和质量回馈，这 些问题是直接导致公司与其他优秀同行实力产生巨大落差的重要因素。 ( 4 ) 各部门之间在质量上的执行标准不一致，无质量执行标准数据，严重影响 了质管部对产品质量衡量与检验工作。 4 、定单采购物料质量无保障 采购职能正在成为企业专业的利润中心和核心竞争力的重要组成部分，近年 来，随着国际同类型材质的价格影响，力华机械对市场材料价格变化没有实时跟 踪计划，没有采取相应的变化措施，导致企业采购成本逐年增加，生产成本、制 造费用、设备等相应提高。 ( 1 ) 物料采购时，采购部没有将物料型号、规格、质量要求、生产参数等实现 企业内部相关部门有效的共享，采购部与原材料、零配件的供应商以及外协厂商 的沟通和质量控制不到位，没有建立往来供应商、加工商档案和规范的采购质量 指标。 ( 2 ) 预测和物料需求计划结合不紧，对常用物料没有进行市场价格趋势变化预 测，不能有效根据生产需求组织采购，难以实现物料供应计划与当前需求平衡， 6 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 不能满足订单生产物料需要。 近年来，随着企业规模的扩大及行业竞争者的大量涌入，原有的生产工艺流 程已不能保证产品质量及市场需求，企业在控制生产损耗，降低生产成本，科学 合理的人力资源及生产资源等方面，保障信息的畅通上需要得到进一步的提升。 7 m b a 学位论文作者：成琪 深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 三、制造执行系统基本特性与作用 制造执行系统( m e s ) 是实施企业敏捷制造战略和实现生产需求的基本技术 手段。由于m e s 处于计划层和车间层操作控制之间的执行层，在产品从设计出发 到成品产出的整个过程中，充当了生产活动最佳化的“信息传递者 角色，主要 负责生产管理和调度执行，它通过控制生产制造过程，实时记录和反应在线产品 情况，包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造 竞争力，提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调 度等功能的方式。m e s 提供的材料数据是与生产消耗相关的，同时能生成基于精 确执行时间的材料供应提前量，这将改善仓储控制。准确的生产模型是与实际测 量相对于计划时间表的关系紧紧相连的，因而可用来修正过程模型，而且有助于 精确表达生产计划的实时行为，有效地改善生产组织、缩短生产周期、减少在制 品数量、减少生产提前期，同时也提高产品的质量，大大降低人力资源和生产设 备的消耗。因此，它充分满足了具有为企业需求功能且同时为工艺设计，生产， 质检，物流等多个部门服务的功能。 ( - ) u e s 产生的背景与发展 1 、m e s 的定义 国际制造执行系统协会( m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e ma s s o c i a t i o n ， m e s a ) 对m e s 的定义是：“m e s 提供为优化从订单投入到产品完成的生产活 动所需的信息。m e s 运用及时、准确的信息，指导、启动、响应并记录工厂活 动，从而能够对条件的变化做出迅速的响应、减少非增值活动、提高工厂运作过 程的效率。m e s 不但可以改善设备投资回报率，而且有助于及时交货、加快库 存周转、提高收益和现金流的绩效。m e s 在企业和供应链间，以双向交互的形 式提供生产活动的基础信息。 美国的权威机构先进制造研究中心a m r ( a d v a n c e dm a n u f a c t u r i n g r e s e a r c h ) 于1 9 9 2 年提出了三层的企业集成模型，将企业分为三个层次：计划 层( m r p i i e r p ) ，执行层( m e s ) ，控制层( c o n t r 0 1 ) 。其中m e s 是位于上层的 计划管理系统与工业控制系统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和跟踪以及所有资源( 人员、设备、物料、客户需求 等) 的当前状况。 m b a 学位论文作者：成琪 深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 国际标准化组织国际电工委员会的i e c i s 0 6 2 2 6 4 和美国国家标准组织美 国仪表系统与自动化学会的a n s i i s a - 9 5 ，它定义了企业级业务系统与工厂车间 级控制系统相集成时所使用的术语和模型。该标准还定义了中间层m e s 系统应支 持的生产作业活动。如此定义，道出了m e s 的设计、开发、实施都是围绕企业 生产这一为企业直接带来效益的价值增值过程进行的，而针对目前企业信息 化建设过程中通常对生产环节的重视不够的情况，我们研究所开发的目前国内唯 一针对大型流程企业的专业m e s 系统以其精心的设计、完善的实施以及良好的 维护等为m e s 的兴起迎来了良好的开端。 2 、m e s 的产生背景 上世纪八十年代以后，随着消费者对产品的需求愈加多样化，制造业的生产 方式开始由大批量的刚性生产转向多品种少批量的柔性生产，因此，企业生产对 信息的变化、交换及变化要求也开始从局部的、事后处理方式转向全局指向的、 实时处理方式。在制造管理领域出现了j n 、l p 、t o c 等新的理念和方法并依此 将基于定单的生产管理进行更科学的预测和制定更切实可行的计划；在企业级层 面上，管理系统软件领域m r p i i 以及o p t 系统迅速普及，直到今天各类企业e r p 系统如火如荼的进行；在过程控制领域p l c 、d c s 得到大量应用也是取得高效 的车间级流程管理的主要因素，可以说企业信息化的各个领域都有了长足的发 展，但是在工厂以及企业范围信息集成的实践过程中，仍然难以解决这一瓶颈带 来的问题，即：在计划过程中无法准确及时地把握生产实际状况，另一方面则在 生产过程中无法得到切实可行的作业计划做指导；工厂管理人员和操作人员难以 在生产过程中跟踪产品的状态数据、不能有效地控制在制品库存，而用户在交货 之前无法了解定单等执行状况，产生这些问题的主要原因仍然在于生产管理业务 系统与生产过程控制系统的相互分离，计划系统和过程控制系统之间的界限模 糊、缺乏紧密的联系。因此，针对这些生产制造的状况，1 9 9 0 年1 1 月，美国的 调查咨询公司a m r 首次为解决企业信息集成问题提供了一个被广为接受的思 想，提出m e s 的概念，即制造执行系统。 3 、m e s 的发展历程 2 0 世纪8 0 年代后期，流程工业综合自动化系统的理论和技术经过多年的 研究发展，特别是经过实际应用的考验以及计算机技术和网络技术的迅速发展， 流程工业控制中出现了多学科间的相互渗透与交叉；同时，信号处理技术、计算 机技术、通信技术及计算机网络与自动控制技术的结合使过程控制开始突破自动 化孤岛模式，出现了集控制、优化、调度、管理和经营于一体的综合自动化新模 9 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 式。 流程工业综合自动化系统自下而上从功能上分为过程控制、过程优化、生产 调度、企业管理和经营决策五个层次，将生产过程和管理过程明显分开。虽然这 种体系框架在流程工业综合自动化系统的发展过程中起过很大的推动作用，但随 着研究与开发的深入，它在综合自动化系统的设计和应用实践中遇到了较大问 题。在流程工业企业的生产经营活动中，除了底层的过程控制与顶层的企业管理 和经营决策外，在中间层次很难将生产行为与管理行为截然分开。因此，一旦牵 涉到大量既有生产性质又有管理性质的信息时，很难明确划分应该属于综合自动 化系统的哪一层次，这就造成了流程工业综合自动化系统研究与开发过程中概念 的混乱和标准的难以统一。e r p m e s p c s 三层结构较好地解决了上述问题，这 一结构将流程工业综合自动化系统划分为：考虑生产过程问题的过程控制系统 p c s ；考虑企业经营管理问题的企业资源计划e r p ；以及考虑生产与管理结合问 题的中间层生产执行系统m e s 。这样，就使流程工业综合自动化系统中原来难 以处理的具有生产与管理双重性质的信息问题得到了解决。 1 9 9 5 年美国、日本、西欧等国已有1 0 0 多家炼油、化工企业在实施m e s 计划，推动了流程工业在实际生产中的应用。 ( - - ) m e s 的基本特性 m e g 是连接企业管理层和生产控制层的桥梁，它的目标是为企业提供快速反 应的、有弹性的、精细化的生产管理环境，协助企业保证产品质量、提高劳动生 产率、减少在制品、降低资源能源消耗，从而实现先进制造的管理要求。 l 、m e s 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。 2 、m e s 采用双向直接的通讯，在整个企业的产品供需链中，向生产过程人 员传达产品的期望( 计划) ，又向有关的部门提供产品制造过程状态的信息反馈。 3 、m e s 运用内部与外部环境及时、准确的变化信息，指导、启动、响应并 记录工厂活动。 4 、m e s 运用了及时、准确、快捷的反馈动作和启动信息，指导生产制造、 响应制作等生产运营活动，从而能够对条件的变化做出迅速的响应、减少非增值 活动、提高人力和设备使用周转，降低生产运用中非价值性动作，加速了生产运 作的效率。 5 、强调当前视角，以精确的、快速的在产品实时发生的相关数据，对生产 条件做出快速反应，减少生产资源浪费，提高生产运作过程的效率。 1 0 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 6 、通过生产流水线采集生产流程发生的数据与信息，为企业再生产同类型 产品建立新信息、新数据，提升和发展了企业的再生技术能力与新市场。 ( 习m e s 的基本作用 m e s 的目标是为企业提供快速反应的、准确的、有弹性的、精细化的生产运 营管理，协助企业保证产品质量、提高劳动生产率、减少在制品、降低资源能源 消耗，加速和廷长生产设备使用周期与寿命，从而实现先进生产制造的管理要求。 l 、m e s 在整个企业信息集成系统中承上启下，是生产活动与管理活动信息 沟通的桥梁，通过实时生产数据的采集，有效保证产品在生产制造时的变化和需 求，提示生产人员及时纠正和制止错误。 2 、m e s 对企业生产计划进行“再计划 ，“指令 生产设备“协同 或“同 步动作，对产品生产过程进行及时的响应，使用当前数据对生产过程进行及时 调整、更改或干预等处理，提高收益和现金流，加快库存周转，合理使用各项资 源，改善设备投资回报率。 3 、m e s 强调控制和协调，科学的产品工艺设计及生产标准，以及生产计划 的编排，信息的顺利准确交换，为企业直接带来效益的价值增值服务。 m e s 流程“三要素 m e s 利用信息集成、交换，接受企业管理系统的各种信息，并且充分使这些 信息资源实现优化调度和合理资源配置，精确的数据采集、准确的信息来源、科 学编制的流程及严谨的生产运营流程确保了m e s 可行性、可操作性有效实施，同 时，信息准确和及时的交换，也保障了产品的在线质量控制。 以生产制造整体角度考虑，生产环境、制造水平、管理素质以及设计创新能 力等，m e s 的建立与顺利实施需达成以下“三要素。 1 、生产信息准确及时 首先，确保所有订单产品生产需求信息的准确性，及时性，一致性，尽量由 采购物料的源头进行数据自动采集、分析、比较、筛选，录入，建立实时数据库， 对这些数据加以组织，处理，转而成为企业管理所需的信息。 2 、规范和约束业务操作 基本业务处理是企业提高管理水平的开始，建立完整的生产业务规范操作流 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 程，规范和约束业务流程及员工的业务行为，避免企业生产业务盲动性和随机性， 加速业务处理和提高业务能力。 3 、激励企业管理创新能力 生产计划编制以及生产单元分配与管理，降低了生产损耗，健全的生产制造 管理能力，保障了产品的质量，同时，生产与销售信息的收集，及时给企业反馈 新的创造能力，激励了企业制造和员工的创新精神，给企业注入新的活力与生机。 m e s 保障企业生产经营管理，保证全线生产物流的通畅，针对企业的需求重 点，生产管理和操作人员应不断发现新的合理使用率，精化和简化生产流程，使 生产线处于较好的运作状态，完善生产资源分配，提高生产劳动有效率，达成企 业实现最终生产管理目标的有效途径。 1 2 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 四、制造执行系统在国内外的应用 在经济全球化、市场全球化的影响下，中国制造业正面临严峻的竞争形势和 经历着深远变化的生存发展要求，转变与趋势相符的现代管理思路，观察世界生 产管理模式的发展趋势可以清晰的得出企业行为势必从单项、局部的改善向着综 合、集成的优化转变，尤其是计划、组织、控制三大职能的整体优化更是企业实 现经营目标和获得竞争优势的难点和重点。 制造业信息化是重中之重，我国正在从制造大国向制造强国转变，制造企业 面临着结构调整，合理利用资源、保护生态环境，以信息技术的应用提升中国制 造业的水平，发展制造业信息化，提高制造业的劳动生产率。制造执行系统准备 及时的信息交换，生产流水线的畅通制造，良好的售后服务等帮助企业实现一流 的运营效率，为车间绩效改善与发展奠定了坚实的基础。 m e s 在国外应用的一般情况 全球第一大m e s 市场是北美市场。m e s 的应用要求，就是对订单的可视性以 及对整个工厂运作的凝结性提出更高要求。制造业一直追求的三大境界是最短的 市场响应时间、最高的产品质量以及最低的生产成本，随着环境的变化，企业追 求这三者的方法和所面临的挑战也随之改变，当然，各个国家和地区对m e s 需求 也不尽相同。 1 、北美一全球第一大m e s 市场 ( 1 ) 英国权威咨询机构a r c 做的企业调查中，受访企业3 4 来自流程行业， 2 4 来自离散行业，3 7 来自混合型行业，以北美公司居多，少部分是欧洲公司， 亚太企业很少。a r c 在2 0 0 5 年底的研究显示，2 0 0 6 年流程行业全球m e s 市场规 模预计为1 5 亿美元，复合平均增长率为1 1 8 ，到2 0 1 0 年为2 5 亿美元。 ( 2 ) 在国外企业使用m e s 的经验和年限中，2 3 的受访企业表示2 0 0 6 年要开 始上m e s ，4 0 表示有1 年5 年的应用经验，而令人兴奋的是，4 0 表示已经 有5 年以上的应用经验。 ( 3 ) 在调查什么是推动企业应用m e s 的根本动力时，7 4 的受访企业表示，业 务管理层对生产过程的透明度和可视性要求是第一动因，6 9 认为提高产品质量 是第二动因。 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 a r c 认为在欧洲市场上，m e s 本身功能上的需求部分拉动了欧洲市场的需求， 比如整体设备效率、停机管理、低成本的计划排程管理等。另一个推动力则是 s a p 宣布n e t w a r e 对管理层和工厂层标准化互操作的支持，这个技术上的突破使 得m e s 的潜在功能以及直接效益可以大大发挥出来。 2 、在日本市场，m e s 必须支持日本的管理模式才能应用。 ( 1 ) 从市场角度看，日本目前还是以自主开发为主，这可能是因为日本企业的 管理理念非常成熟，没有软件可以天生的符合它。 ( 2 ) 日本市场上套装软件非常有限。中国市场与日本有点类似，也是自主开 发占主流，套装软件非常有限，半套装软件在一定行业有很强的立足点。 ( - ) i e s 在国内应用的一般情况 众所周知，我国将制造业信息化归结为五个数字化：设计数字化、制造装备 数字化、生产过程数字化、管理数字化和企业数字化。设计数字化技术实现了产 品设计手段与设计过程的数字化，缩短产品开发周期，提高企业的产品创新能力； 制造装备数字化技术实现了加工和装配的自动化和精密化，提高产品的精度和加 工装配的效率；生产过程数字化技术实现了生产过程控制的自动化和智能化，提 高企业生产过程自动化水平；管理数字化技术实现了企业内外部管理的数字化和 最优化，提高企业管理水平；企业数字化技术实现了全球化环境下企业内外部资 源的集成和最佳利用，促进制造企业的业务过程、组织结构与产品结构的调整， 提高我国企业、区域和行业的竞争能力。 最早的m e s 是2 0 世纪8 0 年代宝钢建设初期从s i e m e n s 公司引进的。9 0 年 代初期，国内开始对m e s 以及e r p 的跟踪研究、宣传或试点，而且曾经提出了“管 控一体化，中国工业信息化基本上是沿着西方工业国家的轨迹前进， 7 0 8 0 年代以工厂自动化为主，8 0 - 9 0 年代以管理信息化为主。进入2 1 世纪初，仍然 以提升工厂自动化水平，普及d c s 、s c a d a 、p l c 、f c s 和提升管理信息化水平， 由开发m i s 转向推广普及e r p 为主，真正切实到生产管理的m e s 层仍然处于断层、 残缺环和狭缝。随着国外同行技术的不断创新与开发，近年来，国内对m e s 在企 业信息化的地位已不陌生，逐渐形成一些共识。在冶金、石化、烟草、食品等行 业已有应用，但仍属拓荒者或先行者。 1 、管理基本数据欠缺、管理流程设计与人员水平有待提高 ( 1 ) 新工作方法对既得状态的挑战和人们对此的恐惧，使得中国市场比其他地 1 4 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 区发展得慢一些。我国m e s 应用刚起步，虽然m e s 的发展历史比m r p i i 、c a d 、 c a m 都要短，但它能以其灵活且严谨的制造执行流程以及科学的管理体系，有效 地实现“以时间为关键 的制造思想，给工厂创造巨大的经济效益。 ( 2 ) 在工厂自动化f a ( f a c t o r ya u t o m a t i o n ) 方面，我国的制造业企业过去多 是强调物流自动化，如自动化生产设备、自动化检测仪器、自动化物流运输存储 设备等等。虽然它们能取代不少人工劳动并解决了一些生产瓶颈，但由于缺少相 应的信息集成系统，这些系统不能充分发挥其功效而形成所谓的“自动化孤 岛 。 2 、对m e s 的认识有所研究提高 ( 1 ) 随着企业信息化应用水平的不断提高，企业逐渐认识到实现企业计划层 与车间执行层的双向信息流交互，通过连续信息流来实现企业信息全集成，是提 高企业敏捷性的一个重要因素。 ( 2 ) 我国在m e s 的理论研究以及实际互用方面，需要进一步加大力量，通过 m e s 来实现企业信息的全集成，形成实时化的e r p 、m e s 、s f c 是提高企业整体管 理水平的关键，这对企业制造业整体水平的提升具有重要意义。 成功实施m e s 的企业案例 1 、国外成功案例 ( 1 ) h o n e y w e l l 协同生产管理 一 h o n e y w e l l 公司是世界著名的自动化仪表、过程控制和工业软件公司，其m e s 产品从2 0 世纪9 0 年代末开始，先由单一的m e s 功能模块发展到整体解决方案。 该公司m e s 产品的核心是b u s i n e s s f l e x p k s ，目的是将经营目标转化为生产操 作目标，同时将经过处理验证的生产绩效数据进行反馈，进而形成计划管理层、 生产执行层和过程控制层三个层次的周期循环。h o n e y w e l 的m e s 由价值链管理 ( v a l u e c h a i n m a n a g e m e n 、先进计划与调度( a d v a n c e d p l a n n i n g a n d s c h e d u l i n g ) 、 运行管理( o p e r a t i o n s m a n a g e m e n t ) 、油品调和及储运自动化 ( b l e n d i n g & m o v e m e n t a u t o m a t i o n ) 和生产管理( p r o d u c t i o n m a n a g e m e n t ) 5 个应用 套件共3 0 多个模块组成。价值链管理又包括销售预测、运输计划、生产排产、 原材料计划、供应链事件管理、库存计划、价值链循环优化和生产计划管理等。 先进计划调度包括原材料供应及产品分配与优化、原油组分分析、原油采购计划、 原油调度优化、生产实况分析、油品调和调度等。运行管理包括操作指令下达、 运行监控、事件监控、实验室信息管理与集成、油罐组分跟踪、产品规格管理、 m b a 学位论文作者：成琪深圳力华机械设备有限公司制造执行系统设计 多单元生产运行计划等。油品储运及调和自动化包括调和调度计划、在线调和优 化、调和比率控制和调和绩效统计、油品输转及库存跟踪、罐存计量管理、输转 模型建立、油品输转控制、油品移动路径选择等。生产管理包括物料平衡和库存 盘点、成本核算、组分计算与平衡、批量跟踪与控制、原材料消耗统计、物料移 动跟踪、多单元生产运行计划、操作指令下达和实验室信息管理等另外， h o n e y w e l l 又将其m e s 解决方案与资产管理解决方案s s e t m a x t m 、先进控制 与区域优化解决方案- - p r o f i t p l u s t m 、生产信息集成平台- - u n i f o r m a n c e 等 应用套件和信息集成平台整合为协同生产管理解决方案 ( u n i f i e d m a n u f a c t u r i n g s o l u t i o n s ) ，也可看成是其广义的m e s 或者是m e s 功能 模块的扩充。 ( 2 ) a s p e n t e c h 智能工厂管理 a s p e n t e c h 的m e s 方案是美国a s p e n t e c h 公司化学工业领域著名的流程模拟、 先进控制和供应链管理优化软件公司，近几年经过并购和整合，也定位在m e s 解 决方案供应商。它提出了企业运营管理的理念并开发集成了相应的软件产品。根 据a s p e n 的定义，企业运营管理( e n t e r p r i s e o p e r a t i o n s m a n a g e m e n t ，e o m ) 是一个 企业级的集成解决方案，把e r p 层、m e s 层和d c s 层进行整合，高效地设计、管 理和运营制造与供应链的相关业务。根据a s p e n 的观点，e r p 的功能是回答已发 生了什么? 而e o m 的功能则是回答未来应该怎么做并执行这些决策。a s p e n 公司 用于过程工业运营管理的m e s 为a s p e n p i a n t e l l i g e n c e ，即智能工厂解决方案， 此智能工厂解决方案1 9 9 8 年推出，在与生产流程的磨合中，不断发展和完善， 得到了许多大型石油化工公司的采用。方案主要包括流程模拟、虚拟工厂模拟器、 生产计划与优化、生产调度与优化、先进控制与实时优化( r t o p t ) 、实时数据库 与信息管理、数据校正与物料平衡、绩效监控与绩效管理、油品调和、生产指令 管理与操作日志、油品移动和罐区管理等1 1 个功能模块以及 a s p e n e n t e r p i s e p l a t f o r m ( a e p ) 集成平台，实现生产经营管理与生产过程控制的 一体化。 ( 3 ) e m e r s o n 标准生产管理 e m e r s o n 的m e s 方案e m e r s o n 公司也是一个国际知名的过程控制和