（工商管理专业论文）制造执行系统在中国制造企业的应用及其相关问题探讨.pdf

摘要 f f 近年来我国国民经济出现了持续高速度的增长，制造业可谓功不可没。一 方面，制造业对国内生产总值( g d p ) 的贡献比例较高，根据相关统计资料占 到4 0 以d 2 ：另一方面制造业为供应相对旺盛的中国劳动力市场提供了大量的 就业机会。2 0 0 1 年底中国又成功地加入经济联合国世界贸易组织( w t o ) ， 成为正式成员，进一步坚定了市场经济的步伐。中国改革开放这么多年以来政 治环境稳定，宏观经济环境日益改善，市场经济的机制逐步建立和完善起来， 成为世界上投资回报率最高的几个国家之一。中国拥有世界上最大的潜在市场， 加上充足的廉价的劳动力，已经使二十一世纪的中国成为全球的制造中心。这 些因素也为制造业的进一步发展提供了更加宽广的舞台，出现了前所未有的机 遇；但同时又使中国的制造业面临新的更大挑战：如何提高竞争力，与实力强 大的国外竞争对手“共舞”，而不是羊入狼群自取灭亡?p 本文通过研究制造执行系统( m e s ) 在制造企业中实施的事例，探讨其实 施的成功经验和方法以及为企业带来的好处，为其他中国制造企业在今后实施 m e s 系统提高应对市场变化的能力，从而最终提高竞争能力，在这方面少走一 些弯路尽绵薄之力。 首先，论文介绍了我国制造企业面临的环境以及近年来适用于制造企业的 各种管理信息系统( m i s ) 和模式以及它们共同的不足，提出了m e s 是补充这 些不足提高制造企业的核心竞争能力的有效解决方案。 其次，论文简单介绍m e s 的一些基本理论和它在目前国内国外的应用情况 和研究趋势，提出m e s 在中国的发展势头同前些年企业资源计划( e r p ) 的情 形很类似，具有非常大的发展潜力。 再次，论文通过深入研究m e s 在中国一家美商独资企业中的实际实施应用 华中科技大学硕 士 学位论文 9 例子，比较m e s 实施前后公司各职能效率、质量、准确性等方面的变化，看 i e s 的实际意义。 最后论文总结归纳出实施m e s 的标准方法。m e s 是一个系统工程，只有在 学的方法论指导下才能发挥其最大的效果。 关键词：刨垄垫堑墨篓m e s ￥ 笪墨焦星墨竺( m i s ) ，、 企业资源计划e r p y v 华中科技 大学硕士学位论文 a b s t r a c t m a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yh a sb e e np l a y i n g ，u n d o u b t e d l y , ak e y r o l ei nc o n t i n u o u s g r o w t ho fc h i n e s ee c o n o m y o nt h eo n eh a n d ，i tm a k e sg r e a t c o n t r i b u t i o nt ot h e g r o w t h o fg e n e r a ld o m e s t i cp r o d u c t ( g d p ) ，a c c o u n t i n gf o ra b o v e4 0 o f t o m lg d p a c c o r d i n gt o t h er e l a t e dr e s e a r c hr e s u l t o nt h eo t h e rh a n d ，i tp r o v i d e sh u g ej o b o p p o r t u n i t yt ot h eb o o m i n g c h i n e s el a b o rm a r k e t a f t e ry e a r s r e f o r ma n do p e n i n g i t sd o o rt ot h ew o r l d ，c h i n ah a sm a d e a d v a n c e m e n ti nm a n yp e r s p e c t i v e s s t a b l ep o l i t i ce n v i r o n m e n t ；g o i n g u pe c o n o m y c o n d i t i o na c r o s st h e c o t u l t r y ；t h e s i t u a t i o no fm a r k e te c o n o m ys y s t e mf u r t h e r f o r m i n g ；a b u n d a n tl o wc o s tw o r k f o r c e - a l lt h i sh a sm a d ec h i n a a m o n g t h ea r e a so f m o s ti n v e s t - r e w a r d e d m o r eo v e r c h i n ah a st h em a r k e tw i t i lg r e a t e s tp o t e n t i a lo ft h e w o r l d t h e r e f o r em o r ea n dm o r ei n v e s t o r sa r ep o u r i n gi n t oc h i n at os e tu pt h e i r c o m p a n i e sh e r e n o w a d a y sc h i n ah a sb e c o m et h ew o r l d m a n u f a c t u r i n gc e n t e r ” w i t l lc h i n a se n t r yi n t ow o r l dt r a d eo r g a n i z a t i o n ( w t o ) ，d o m e s t i ce n t e r p r i s e sa r e f a c i n g w i t hm o r e o p p o r t u n i t y , m o r ec h a l l e n g e a sw e l l h o wt o i m p r o v et h e i r c o m p e t i t i v e n e s s ，s ot h a tt of i g h ta g a i n s tt h ef o r e i g nc o m p e t i t o r s ? t h a t st h eq u e s t i o n f r e q u e n t l ya s k e db y t h e s e c o m p a n i e s i nt h i s e s s a y , 1w o u l dl i k e t o e x p l o r e t h e a d v a n t a g e s t h a t m a n u f a c t u r i n g e x e c u t i o ns y s t e m ( m e s ) c a nb r i n gt ot h ec o m p a n y so p e r a t i o nb ys t u d y i n gt h e s u c c e s s f u l i m p l e m e n t a t i o n o fm e s w i s hi t e n c o u r a g e c h i n e s e m a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e s t ou t i l i z et h ei n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y t oc o n s o l i d a t ei t s r e s o u r c e s ， e s p e c i a l l yu t i l i z et h em e s ，s o a st oi m p r o v ei t sf l e x i b i l i t yo f r e s p o n s et ot h em a r k e t ， c o n s e q u e n t l yl e a d s t oi m p r o v e d c o m p e t i t i v e n e s s 1 i i f i r s t l yab r i e fi n t r o d u c t i o nw i l lb eg i v e nt ot h ee c o n o m i c c o n d i t i o n sw h i c ht h e c u r r e n te n t e r p r i s e sa r ef a c i n ga n dt h o s em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( m i s ) a n d b u s i n e s sm o d e l st h a tt h e ya r ew i d e l ya p p l y i n g ，b ya n a l y s i so f t h es h a r e dw e a k p o i n t s o ft h e m ，y o um a yf i n do u tt h ef a c tt h a tm e si sa ne f f e c t i v es o l u t i o nt os o l v et h e p r o b l e m s f u r t h e r , 1w i l lt a l ka b o u tt h et h e o r ya n dl o g i ca b o u tm e s ；i t sa p p l y i n ga n dt h e r e s e a r c h t r e n d s i m i l a r l y w i t h e n t e r p r i s e r e s o u r c e p l a n ( e r p ) ，t h e r e w i l lb e e n o r m o u sm a r k e t p o t e n t i a li nc h i n at h o u g h i ti sn o th o ti nt h eb e g i n n i n g m o r eo v e r , 1w i l ll o o ki n t oh o was u b s i d i a r yo fa nu s b a s e dc o m p a n y p r o c e e d t h i ss y s t e m ，s e ew h a t t h e yh a v e a c h i e v e db yi m p l e m e n t a t i o no f m e s f i n a l l y , 1w i l lt r yt oc o n c l u d eas t a n d a r dp r o c e s st oc a r r yo u tm e s t op r o c e e d m e si sa c o m p l e xp r o j e c t ，o n l yb ya d o p t i n gp r o p e rm e t h o d o l o g y c a i lw e a c q u i r e b e s t e f f e c t i v e n e s s k e y w o r d s ：m a n u f a c t u r i n g e x e c u t i o ns y s t e m ( m e s ) m a n a g e m e n ti n f o r m m i o ns y s t e m ( m i s ) e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n ( e r p ) r v 1 概论 1 1 现代制造企业面临的环境 现代制造企业面l 临的环境越来越残酷，市场竞争日益激化，全球化趋势更加 明显，迫使制造企业必须做出及时反应和制定相应的对策。二十世纪上半叶相对 稳定和可以预测的环境已经转换为一个高度不确定和难以预测的环境。3 c 因素， 即竞争( c o m p e t i t i o n ) 因素( 日趋激烈、全方位、多元化、全球化) 、变化( c h a n g e ) 因 素( 环境和技术的变化和发展) 和客户( c u s t o m e r ) 因素( 需求多样化) ，促使企业从常 规的和例行的制造转换到非常规的和非例行的制造。 1 2 适应于制造企业的管理思想与方法 从2 0 世纪5 0 年代开始，以计算机和信息技术为基础的先进制造技术在制造领 域中引发了一场规模日益扩展、影响日益深远的变化。这场变化到了7 0 年代中期 急剧加速。新思想、新概念、新方法、新手段、新系统、新模式和新策略层出不 穷，为制造业的发展带来了令人鼓舞的希望和机遇，不断取得引人瞩目的迸展和 效益。二十世纪管理信息系统领域新系统新思维的发展对世界经济的发展起了很 大的推动作用。从m r p 到m r pi i 一直到e 1 2 、s c m 、c r m 、h r m 这些新概念、 新的管理思想和方法在二十世纪八十年代后陆续引入中国，在中国企业特别是制 造企业中掀起了一场管理革命，也可以说在某种意义上促进了近年来中国经济的 持续高速发展。下面是一些比较有代表性和影响力的管理系统和思想。 ( 1 ) 物料需求计划m r p ( m a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n g ) 到制造资源计划m r p i i ( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n g ) 再到企业资源计划e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c e p l a n n i n g ) ：m r p 的主要作用是将主生产计划排产的产品分解成各个自制零部件的 加工装配计划和原材料采购计划。m r pi i 是指企业对其生产系统和经营活动建立 一种计划模型，并通过利用该模型把企业的制造资源和经营任务的需求进行平衡， 从而保证企业目标的实现。这里的企业制造资源既包括企业生产系统的内部资源 要素，如生产设备、人力资源、生产能源等，和生产系统的非结构化要素和相应 的管理体制，也包括与生产系统发生联系的企业内部和外部资源，如产品销售和 原料供应的市场资源、企业筹集资金的财政资源、企业产品开发能力和工艺加工 水平的技术资源等。e r 2 是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为 企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。e r p 系统比m r pi i 增加了包 括财务预测、生产能力、调整资源调度等方面的功能，配合企业实现j i t 管理、 全面质量管理和生产资源调度管理及辅助决策的功能。 ( 2 ) 准时生产j i t ( j u s ti nt i m e ) ：j i t 生产方式的基本思想是“只在需要的时 候，按需要的量，生产所需的产品”，也就是追求一种无库存，或库存达到最小的 生产系统。 ( 3 ) 最优生产技术o p t ( o p t i m i z e d p r o d u c t i o nt e c h n o l o g y ) ：顾名思义，是一 种优化生产管理的技术。o p t 的倡导者强调，任何制造企业的真正目标只有一个， 即在现在和将来都能赚钱。要实现这个目标，必须在增加产销率的同时，减少库 存和运行费。 ( 4 ) 精良生产l p ( l e a np r o d u c t i o n ) ：它的核一i i , 思想是减少精良生产中一切不 创造价值的工作。减少管理层次，精简组织结构，简化开发过程和生产过程，减 少生产费用，强调一体化质量保证。在产品开发过程中，由于集中了各方面的人 员，大量的信息处理工作可以在组内完成所以加快了信息的传递速度，系统反应 十分灵活。在生产中采用准时制生产方式，精简间接工作岗位和中间管理层，简 化产品检验环节，简化与协作厂的关系。 ( 5 ) 敏捷制造a m ( a g i l em a n u f a c t u r i n g ) ：高度柔性生产技术是构成敏捷制造 企业的必要条件，但不充分，必须与组织结构及人相结合，以充分利用这些技术， 实现企业的目标。敏捷制造的实质是改变企业多层次的递阶的复杂结构为平面式 的结构，从优化角度形成虚拟企业，即企业集成：其技术基础是网络化的工厂及 便于在网络上交换的符合数据交换标准的信息。敏捷制造是一种技术与管理相结 合的更深层次的集成。 这些生产方式和制造模式，其目标、内容不尽相同。其中m r p 、m r p i i e r p 是通过物料的不同提前期，制定物料需求及相关的资源的需求计划，以保证生产的 进行，它们注重的是生产管理中的计划职能；而j i t 通过看板的方式追求无库存的 高效生产，o p t 则是通过生产瓶颈的分析来优化生产组织，保证生产均衡，这两者 强调的是生产过程的控制；精良生产l p 通过精简一切不必要的组织和活动，通过团 队的协作来实现；而敏捷制造a m 则通过动态联盟，最大限度地利用全球资源，抓住 市场的机遇，实现敏捷制造。 1 3 m e s 的提出 综观上述这些管理方法，如果从生产管理的角度来看，它们的共同特点是强 调计划的执行。然而计划的有效执行很重要的保证却在于底层的制造过程、控制 系统和员工的有效投入。随着全球市场竞争日趋激烈化，上层制造资源计划 ( m r p i i ) 受市场影响越来越大，产品生命周期大大缩短，产品结构经常更改，外协 加工数量急剧增加，计划的适应性问题日渐显露出来，与低层生产过程之间脱节的 矛盾也日益突出。 企业的管理者决策者不仅必须关心在一个时间段内的任务安排，同时还要 关心近期在制品的状况、设备的能力负荷、原材料状态以及现在生产线上的情况 怎么样，等等。因此对时间的敏感性愈来愈强，明显感到计划跟不上变化。面对 客户对交货期的苛刻要求，面对更多产品的改型，订单的不断调整，这一系列的 挑战使企业决策者认识到，计划的制订必须依赖于市场和实际的作业执行状态， 而不能完全以物料和库存回报来控制生产；由于作业计划在执行中的复杂程度， 必然要求跟踪和控制在制品状态；对于复杂产品、生产周期长产品、单件生产产 品更应该通过作业信息的及时汇报和例外信息的反馈，以降低产品配套的物料短 缺。 相对来说早期的软件以及所谓正统的m r p i i 软件主要是针对资源计划，这 些系统通常能处理昨天以前发生的事情( 作历史分析) ，亦可预计并处理明天将要 发生的事件，但对今天正在发生的事件却往往留下了不规范的缺口。这种传统做 法已无法满足今天复杂多变的竞争需要。 时间进入2 0 世纪9 0 年代，一种能够反映即时的制造信息的管理信息系统产 生了。它就是制造执行系统( 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 ) ，它有机地将计划与 制造过程统一联结起来了，它很好地填补上面谈到的不规范的缺口。一些有识之 士发起并成立了国际性组织制造执行系统协会( 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 m a s s o c i a t i o n ，m e s a ) 正式标志着制造执行系统( 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 ) 的 产生。 管理级： 操作控制 过程级 企业资源计划( e r p ) jl 级： 生产制造执行系统( i v i e s ) i 基础自动化系统 l 区域设备、驱动、p l c 、可 视化系统、过程控制系统 图】 4 m e s 实质上是生产作业计划与控制系统，从图1 - l 可以看出，它处于e r p 与基础自动化设备、机器之间的属车间管理层的管理信息系统。m e s 作为车间级 的实时管理信息系统，被定位为连接企业经营层和实时生产控制层的桥梁。可以 看出m e s 起到了e r p m r p i i 和车间自动化系统之间承上启下的作用，其主要表 现在： ( 1 ) 为e r p m r p i i 系统及时、准确地提供数据和信息； ( 2 ) 提高系统的运行能力，维持计划与运行能力的平衡： ( 3 ) 解决实际生产过程中的计划运行波动对制定生产计划的影响，提高 m r p i i f e r p 系统适应性： ( 4 ) 通过低层数据的采集和分析，为改进生产线的运行提供依据和保证，适 应敏捷制造模式对生产敏捷性的要求。 2m e s 应用的现状和发展趋势 2 1 国外m e s 系统研究的特点和趋势 新技术的发展水平，已成为当今世界衡量一个国家的实力和地位的重要标志。 美国政府把包括m e s 在内的c i m s 列为影响国家经济命脉和地位的2 2 项关键技 术之一，政府、企业、大学和研究部门都积极支持并参与。美国国家标准局用5 年时间，花了1 4 0 0 万美元，建成了自动化制造研究实验基地。美国m e s 方面研 究质的飞跃以m e s a 的建立为标志，形成了一系列的理论和方法。最近，美国一 些软件开发商在美国国家标准和技术研究所( n i s t ) 资助下，正在开发一种适应 性更强的m e s ，它能集成由不同供应商提供的多种制造应用软件，而且也可与其 它的公司系统相集成。这种称为分布式工厂系统框架( d f s f ) 的系统，使制 造商能选择一组应用软件并将它们一起运行而不需采用客户软件界面。d f s f 的 目的是协调多个应用。例如，能相关地显示设备状态数据和质量管理数据，以表 明质量和设备状态之间的相互关系。 欧共体制定并实施了相应的跨国合作发展计划，即信息技术研究发展计划和 尤里卡计划，其中m e s 等c i m s 占有很大比重。目的是与美国、日本抗衡。 英、德、日也有各自的m e s 发展战略计划。2 0 世纪7 0 年代中到8 0 年代， 欧美国家在这方面的研究比较理想化，对技术期望值过高，求全求新，追求全盘 自动化、无人化的高水平。特点是投资起点高、规模大，当然风险也高。大而 全的m e s 系统表现出来的总体效果是技术而非效益驱动，往往脱离实际，走了 很多的弯路。而日本则讲究技术应用和实效，制造业对m e s 的开发比欧美主动， 具有实用性，有计划开发，速度快，效果较好。8 0 年代末至今，日本m e s 的研 究主要特点是注重求实，需求牵引，效益驱动，解决实际问题，提高企业竞争能 力。具有总体规划，从制造车间的瓶颈问题入手，按照总体规划原则下的局部系 统集成开始，分步实施，采用分布式或开放式计算环境数据库。 从总的发展情况看，m e s 在国际上仍然属于高新前沿技术，但是已经初步形 成规模，并逐渐完善和走向成熟，从实验室走向工厂企业去实际应用。 2 2m e s 在国外制造企业中的应用现状 m e s 在欧美日本等经济发达地区的市场发展非常迅速，应用相当广泛。调查 显示著名的i b m ，p a n a s o n i c ，p & g ，s i m e n s 等这些世界级的制造商，他 们在制造企业中使用s a p o r a c l e 等功能强大的e r p 软件。同时又在使用m e s 系统来弥补这些e r p 系统在生产实绩收集方面的不足。 更为有趣的是2 0 0 1 年度全球前1 0 大管理信息系统软件服务提供商s a p o r a c l e i n v e n s y s s i e b e l p e o p l e s o f t i 2 j d e p t c s i m e n s s a g e 之中有2 名是 专门提供m e s 软件和服务的。从而可以看出，m e s 的发展和应用在欧美日本已 经相当发达。( 注：这2 名是i n v e n s y s 和s i m e n s ，它们的年销售额超过3 0 亿美元) 。从行业分布看，半导体制造业是应用m e s 最为普及和广泛的工业行业， 采用m e s 软件给它们带来了显著的经济效益( 增加产量，提高质量，节省维护 费用等) ，每年可从中获得至少8 5 亿美元的经济效益。 2 3 中国m e s 系统研究的趋势 国家8 6 3 计划“制造自动化”专题8 6 3 5 1 1 - - 9 4 3 的目标是结合国际研究的前 沿和国内实际情况，研究c i m s 等先进制造模式下的m e s 制造执行系统的体系 结构、运行模式、系统重构、建模技术、计划调度、仿真以及与其它系统的集成 技术。其中以集成技术和系统技术为重点，解决制造企业中车间范围内制造环境 和制造过程的管理、控制优化和集成模式等问题，实现制造环境与其它系统的集 成，使制造过程达到高效、敏捷、优质、低耗和洁净的目标。可见在c i m s 中制 造执行系统( m e s ) 占很重要的地位。国家拨出巨额专项资金支持这一领域的科 研活动以及成果转化。 大批国家重点大专院校如中科院、东南大学、清华大学、华中科技大学的 许多专家学者纷纷加入m e s 方面的研究，并且已经取得了相当的成果。如中科 院沈阳自动化研究所于海斌、朱云龙的可集成的制造执行系统 有一些软件企业发现m e s 存在着巨大的市场潜力，他们在潜心学习研究国 外m e s 软件的基础上开发具有中国自己企业知识产权的m e s 软件。如深圳东洋 网蓝软件有限公司，南京比邻软件有限公司，广州的今朝。东洋网篮公司目前正 在开发有自己独立知识产权的软件s p e e d i 制造执行系统，是一套可以直接 将生产现场各种复杂的数据经过筛选、分类、整理后反馈到整体管理系统中去 的软件，是s a p 、o r e c l e 等各种e r p 软件的补充，弥补了他们在生产实绩收 集方面的不足。南京比邻软件提出m e s 的概念是同p b a ( p r o d u c t b a r c o d e a p p l i c a t i o n ) 产品条码应用一起提出来的。产品条码应用结合自动识别技术 和计算机信息管理，是为企业全面信息化和进入电子时代准备的。基于产品条码 应用，企业可以高效管理产品物料准备、生产过程、销售流通、售后服务。产品 条码应用集成在仓库管理系统、m e s 、客户服务系统领域，使企业物流和产品信 息化。仓库管理信息系统实现物料信息化和销售产品流通信息化，制造执行系统 实现生产过程信息化，客户服务系统实现客户信息化和产品售后反馈。广州今朝 科技有限公司的主要产品是质量管理信息系统t o d a y s o f t q i s ( q u a l i t y i n f o r m a t i o n s y s t e m ) ，它是国内首套具有自主知识产权的质量管理信息系统软件，它是对企业 的生产建立了从原材料进厂、生产到销售全过程进行有效监控和管理的基于数据 库的企业级大型质量管理信息系统。实际上m e s 在今朝是与质量管理一起提出 的，该系统能帮助企业大幅度地降低生产成本、提高管理效率、保持产品和服务 质量的稳定性，从而提高企业的经济效益和实现企业质量管理的信息化。 从目前上述机构的研究成果可以得出目前中国m e s 系统的软件开发与研究有 以下几个趋势。 ( 】) 国家高度重视，引导集成化制造执行系统m e s 软件的开发研究向深度 和广度方向发展。 ( 2 ) 物流仿真系统软件已经成为虚拟制造执行系统的重要组成部分。 ( 3 ) 制造执行系统软件与质量管理信息系统、产品条码应用、仓库管理信息 系统、客户管理信息系统、物流管理信息系统软件等整合在一起进行研究，并集 成在起形成产品。 2 4i v i e s 在我国制造企业的应用现状 相比较而言，中国的制造企业应用m e s 起步较晚。它的发展同前几年m r p i i e r p 在中国制造企业的应用情形非常类似的，都是经历了从欧美日等发达国家 在中国的独资合资制造厂率先应用，然后发展到韩国、香港、台湾等亚洲经济较 发达国家或地区在华独资合资制造厂应用，再到中国本地的大中型制造厂，一直 到今天已经全面普及这样的发展过程。作者通过对国内最有影响的m e s 软件和 管理服务提供商的客户群进行了简单的列举，到2 0 0 2 年5 月采用m e s 软件进行 制造车间管理的在华企业有： 北京澳柯玛科技发展有限公司； 快美特汽车精品( 深圳) 有限公司； 深圳布吉南岭新确精密制造厂； 均豪电子( 深圳) 有限公司； 华南电线加工有限公司( 日立) ； 广州日立冷机有限公司： 东莞北大方正电脑科技公司； 东莞理光爱丽美事务机有限公司； 东莞风岗天堂围南部塑料制品厂； 东莞奥泰斯电子厂； 上海横河电机有限公司； 东芝电脑( 上海) 有限公司； 重机( 上海) 工业有限公司； 苏州飞利浦消费电子有限公司； 三洋家电( 苏州) 有限公司； 泰尔茂医疗产品( 杭州) 有限公司 扬州汽车塑料件制造公司： 大连海尔空调器有限公司： 沈阳东芝电梯有限公司； 河南平高东芝高压开关有限公司； 青岛三菱海尔空调机有限公司。 从而可以很容易地总结出应用m e s 的制造企业的特点： ( 1 ) 流程化的制造过程； ( 2 ) 按照订单生产定制的趋势： ( 3 ) 规模大中型，是行业的领导者，他们有实力实施应用m e s 系统，因为 m e s 系统的实施需要企业投入大量的物力、财力、人力、时间，太小规模的企业 即使有心也无力承担； ( 4 ) 著名外资或合资企业比例很高，相信他们的母公司有这方面的经验所以 相应地要求子公司也上马m e s 系统；e r p 系统的应用已经到达一定的水平，再 想通过e r p 的潜力挖掘提高企业的效益和应对市场变化的能力已经有一些困难。 我们可以清楚地看到目前m e s 在中国的发展仅仅是处在第一阶段，也就是说 还处在欧美e t 本等发达国家在中国的独资或合资制造厂中率先应用的阶段，应该 可以肯定地说m e s 在中国制造企业的应用的前景将会一片光明。 l o 3m e s 的概念及其功能 3 1m e s 的概念 尽管国际上对于m e s 概念的定义各有千秋，但m e s 对于生产制造过程的信息 的实时跟踪反馈和提供给管理层及时的决策数据的本质大致相同。国际联合会的 定义是m e s 能够通过信息的传递对从生产命令下发到产品完成的整个生产过程 进行优化管理。当工厂中有实时事件发生时，m e s 能及时对这些事件做出反应、 报告，并用当前的准确数据对它们进行约束和处理。国际m e s 协会将m e s 定义 为在开放的体系结构中，实现过程运行的管理和企业级的信息系统与低层生产数 据的集成，是连接上层计划与低层设备的桥梁。其目标是降低在制品，缩短产品 制造周期，分析并找出生产中的瓶颈，改进生产线运行，提高生产效率并控制生 产成本。 3 2m e s 的发展历程 m e s 的发展历史大致经历了传统m e s ( t r a d i t i o n a lm e s ，t m e s ) 阶段和可集 成化m e s ( i m e g r a t a b l em e s ，i - m e s ) 阶段。t m e s 是指在第一阶段上发展起来的 信息系统，应用范围从零星车间级到具有一定集成能力的复杂的大系统。可以简 单地将t m e s 分为两大类： ( 1 ) 专用的m e s 系统。这类系统是自成一体的应用系统，它只解决某个特 定的领域问题，如车间维护、生产监控、有限能力调度； ( 2 ) 集成的m e s 系统( i n t e g r a t e dm e s ) 。该类系统起初是针对一个特定的、 规范化的环境而设计的，如航空、装配、半导体、食品和卫生等行业，目前已拓 展到整个工业领域。在功能上它已实现了与上层事务处理和下层实时控制系统的 集成，但此类系统依然是针对一个特定的行业，缺少通用性和广泛的集成能力。 由于t - m e s 系统是基于预先设定的程式进行系统开发的，因此，开发此类系 统成本高、效率低，并隐含着较大的风险，如过程有微小变化，就可能导致系统 不能正常运转，系统的稳定性差。具体表现在以下几方面： ( 1 ) 通用性差。目前市场上的t m e s 系统，无论其功能多么复杂，均是针 对特定的行业、特定的领域问题开发的。由于没有一定的技术规范指导，针对不 同行业的m e s 功能基本上无法借鉴和使用，因而使得系统的开发周期长、投资 大，限制了m e s 市场的快速发展。 ( 2 ) 可集成性弱。从技术发展角度和用户需求来看，软件结构本身应能与其 它应用系统集成，做到相辅相成，相得益彰。不仅降低了企业对管理信息系统的 直接成本投入，同时也为用户选择较为合适的各种软件提供了更大的空间。目前， 某些具有集成功能的m e s ，虽能实现与上层事务处理和下层控制系统的集成，但 也仅仅局限于某个特定的系统或功能，使得用户在选择m e s 产品时受到很大的 制约，限制了m e s 软件产品的推广。 ( 3 ) 缺乏互操作性。互操作性是系统敏捷性的一个重要标志。企业采用的数 据库、操作系统是异构的，在分布式生产环境下，需要从不同的m e s 系统中裁 剪不同的功能，以满足某个特定任务的需要，实现互操作。目前t m e s 基本上没 有此类功能。 ( 4 ) 重构能力差。重构能力是指系统具有随业务过程的变化进行功能配置和 动态改变的能力。不同的行业、不同的企业其生产组织模式不尽相同，信息系统 必须具有可重构能力，即根据不同的需求搭建相应的系统。 ( 5 ) 敏捷性差。敏捷性是所有先进制造模式的核心。在生产中表现为对市场 的快速响应和对实际生产环境的应变能力，在管理信息系统中表现为系统的可重 构、可重用和可扩展性。对于t m e s ，由于系统结构本身和采用的开发技术，一 个微小的过程改变，系统就会无所适从，甚至不能正常运转。 华中科技 大学硕 士 学位论文 尽管如此，t m e s 在市场占有率1 9 9 5 年达到1 0 亿美元，预计1 9 9 9 年达到3 5 亿美元。随着信息技术的发展和市场竞争的加剧，具有高度敏捷性的制造执行系 统目益成为市场的热点，国际m e s 协会的成立为可集成m e s 系统的研究与开发 提供了技术保证。 可集成m e s 这一概念是由美国制造研究协会( a m r c ) 研究小组在分析信息 技术的发展和m e s 应用前景的基础上提出来的。它将模块化应用组件技术应用 到m e s 的系统开发中，是两类t m e s 系统的结合。从表现形式上看，具有专用 的m e s 系统的特点，即1 - m e s 中的部分功能作为可重用组件单独销售：同时， 又具有集成的m e s 的特点，即能实现上下两层之问的集成。此外，i - m e s 还能 实现客户化、可重构、可扩展和互操作等特性，能方便地实现不同厂商之间的集 成和遗产系统的保护，以及即插即用等功能。 3 3 m e s 的功能 制造执行系统应用于企业制造车间，作为e r p 的执行系统，制作生产指令、 产品条码标签，通过生产过程中数据采集，从而达到生产信息化。 它主要功能( 如图3 1 ) ： ( 1 ) 生产过程数据采集。采集生产装配数据，工序检验和测试数据和其他工 序数据： ( 2 ) 详细作业计划。根据生产任务的属性、特征等对任务进行分批、混批和 优先级的确定，以制定详细作业计划，同时打印计划相关的条形码标签； ( 3 ) 生产调度。管理在线的生产任务、订单、批次、工作令等，可以根据具 体情况对调度单进行修改； ( 4 ) 为操作人员管理人员提供计划执行和跟踪( 以及所有资源) 当前状况； ( 5 ) 质量管理。提供生产过程中的质量数据，提供对生产过程的质量统计过 程控制s p c ； 釜主登垫叁童塑二兰- 舞二二垒二垒一 ( 6 ) 生产过程管理。监控生产过程以及生产过程的内部操作，为操作者提供 决策支持； ( 7 ) 建立产品生产电子档案； ( 8 ) 接收m r p i i 生产指令并回报工序报告和完工报告。 m r p i i e r p 工业设备控制 3 4m e s 与其它信息系统的关系 图3 1 m e s 在工厂综合自动化系统中起着中间层的作用，因而，它在e r p 产生的 长期计划的指导下，根据低层控制系统中采集的与生产有关的实时数据，进行 短期生产作业的计划调度、监控、资源配置和生产过程的优化等工作。具体包 括( 如图3 2 虚线框中的内容) ：过程管理、人力资源管理、维护管理、质量管理、 文档控制、产品跟踪和产品谱系管理、资源分配和状态管理、工序详细调度、 生产单元分配、性能分析和数据采集等功能模块。 图3 - 2m e s 功能模型 在m e s 上层，主要有供应链管理、销售和服务管理、企业资源规划和产品 设计2 1 ：程工程。其中供应链管理包括预测、分销、后勤管理、运输管理、电子商 务和企业间的供应计划系统；销售和服务管理包括网络营销、产品配置设计、产 品报价、货款回收、质量反馈与跟踪等功能；产品和过程工程包括计算机辅助设 计和计算机辅助制造、过程建模和产品数据管理。 ， 在m e s 下层，则是低层生产控制系统，包括d c s ( d i s t r i b u t i o nc o n t r o l s y s t e m ) 、r t u ( r e m o t e t e r m i n a lu n i t ) 、d n c n c ( d i g i t a ln u m e r i c a lc o n t r 0 1 ) 和s c a d a ( s u p e r v i s o r y c o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ) ，或这几种类型的组合。 在信息交互关系上，m e s 向上层e r p 供应链提交周期盘点次数、生产能力、 材料消耗、劳动力和生产线运行性能、在制品( w i p ) 的存放位景和状态、实际定单 执行等涉及生产运行的数据；向底层控制系统发布生产指令控制及有关的生产线 运行的各种参数等。同时分别接受上层的中长期计划和底层的数据采集、设备实 际运行状态等( 如图3 3 ) 。 e r p 窑垦啦篮曼 m e s 至互鲍篮皇 感应监控 产品生产需求 预测 b o m 器维? i 芝盘戢 过程管理短期生产计划生产数据采集 成本计算企业生产资源人力资源管理生产指令单工序监控 生产计划 一工j 1 日历一一y 唯护管理 _ 生产分析撤告一一设备监控 过程定义库存状态质量管理( 过程、设备、人) i 监控 销售订单处理加工指令单文档管理环境、人力、物抖监控 人力资源 供应计划魁忖祷球隹螈丹 口机忐管理 物科等)工序排序管理 库存管理 。 订单完工状态 _ 产品心踪 - - 物科短期信息设备管理 采购、t。交货状态 t ，t 品谱系管理一 优化j j 皇t r 参敷 亭指令管理 分销物料消耗情况工序详细调度 人机接u 管理 供应计划人_ 5 3 分配情况生产单元分配工序谱系信息 安全维护 配件需求 短期生产计划性能分析设备运行状态 财务废品次品 数据采集物科使用状态 图3 - 3m e s 与e r p 及感应监控系统信息交互 总之，m e s 接收企业管理系统的各种信息，以便充分利用各种信息资源实 现优化调度和合理的资源配置。 1 6 华中科技 大 学 硕 士 学 位论文 4 实证分析：m e s 在n u f o 公司的应用 4 1n u f o 公司简介及其存在问题 n u f o 于1 9 8 9 年在美国加州硅谷成立，研究开发、制造和销售下- 4 4 光纤 通讯网络所需的光电元器件，是家世界级的光电元器件供应商。2 0 0 0 年7 月在 美国n a s d a q 市场成功上市，并于同年在中国深圳设立制造公司，正式营运， 其注册资金1 0 0 0 万美元。 n u f o 的产品是通讯传输系统中使用的光电元器件，制造工艺过程机械化程 度不高，主要还是靠高素质员工的加工水平和能力。因为目前阶段国际上光电元 器件的= j i q - 工艺仍不成熟，可以想象得到，即使n u f o 公司这样在这一领域处于 领先地位的公司，它的原材料加工首次成品率仍然很低，仅仅3 0 左右。 n u f o 公司使用的e r p 软件是1 9 9 5 年花了几十万美元在美国买进的 “f o u r t hs h i f t ”。这套“四班”e r p 软件属于中等规模的e r p 系统，比较适 应中小公司的资源计划和管理，优点是功能模块化，逻辑关系明确：主要缺点是 操作界面信息不够人性化，不够灵活，适应客户化的能力不强。几年下来使用人 员发现“f o u r t hs h i f t ”的缺点越来越突出，因为它没有办法很好地解决计划 和生产的不平衡之间的矛盾。一方面，在新产品试制阶段，工程人员和生产管理 人员会提供元器件成品率，计划人员会相应地输入“f o u r t hs h i f t ”中，然后 产生原材料需求计划。采购人员就下订单购买。可是随着产品的不断成熟，生产 员工学习曲线的上升，原来提供的元器件成品率使得采购回来的元器件浪费很 大。虽然计划人员通过一些技术手段如在“f o u r t hs h i f t ”中调整采购批量， 仍然造成大量的呆滞物料。比如仅仅环行器一个产品在这个产品退出市场销售的 时候，呆滞物料的库存总金额竟达1 2 0 0 万美金，简直不可想象! 虽然也有部分 原因是由于光电行业的发展非常迅速，产品的生命周期短，一般只有半到一年， 产品的b o m 更新很快，而部分元器件的采购提前期竟有两个月的时间。但最主 要的原因是“f o u r t hs h i f t ”仍以原来更改前的元器件的成品率计算采购需求。 当时不明就理的人就将所有的过错全部归结到e r p 系统“f o u r t h s h i f t ”上， 因“f o u r t hs h i f t ”中文直译为“四班”，所以戏称之为“死板”系统表达不 满的情绪。 4 2m e s 在n u f o