（管理科学与工程专业论文）基于MES的烟草企业动态质量管理系统模型研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号 c 9 3 学科分类号 6 3 0 5 0 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 1 1 0 9 2 6 密级公开 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名王锡梅学号 2 0 0 8 0 0 0 9 2 6 获学位专业名称 管理科学与工程获学位专业代码 0 8 7 1 课题来源自选研究方向管理信息系统 论文题目 基于m e s 的烟草企业动态质量管理系统模型研究 关键词 m e s ，烟草企业，质量管理，数字化工厂 论文答辩日期 2 0 1 1 0 5 1 8 论文类型应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名 职称 工作单位学科专长 指导教师孙军教授北京化工大学 l 奁燃 评阅人1吴卫红副教授北京化工大学 l 冶怵 北京航天万达高技 评阅人2施俊高工 、轴瞬悄 术开发中心 评阅人3 评阅人4 评阅人5 撇员会拂张建文 教授北京化工大学 i 硷洲襻 答辩委员1 幸春林教授北京化工大学 j 霉认搠 答辩委员2沈凤武副教授北京化工大学 偃蜊 答辩委员3吴卫红副教授北京化工大学 堆献拚嵫， 答辩委员4李健副教授 北京化工大学 脓媳黼 l 一 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 摘要 基于m e s 的烟草企业动态质量管理系统模型研弓黼y 删, t 删s 8 0 5 8 摘要 目前我国大部分烟草企业质量控制与管理仍然是对成品检测， 基于结果的控制与反馈，在生产过程的稳定性、过程控制方面较弱。 一方面，基础自动化与管理自动化之间形成明显的数字鸿沟；另一 方面，烟草企业的一体化重组，各生产点原有信息系统不能满足集 团化管理的要求。这些是我国烟草企业当前的现状。 针对集团化下烟草企业信息化遇到的问题，本文分析了a 烟草 企业信息系统现状及存在的问题，并结合m s 国际标准定义，创新 之处在于：( 1 ) 建立了集团化下三地四厂的烟草企业m e s 动态质量管 理模型，实现三层企业系统集成；( 2 ) 深入探讨m e s 的关键技术，特 别是数据容灾技术，设计出异地多厂m e s 实施的数据容灾架构。基 于m e s 的烟草企业动态质量管理系统的构建解决了企业管理信息 系统与自动控制系统脱节的问题，通过系统固化并统一整个集团公 司卷烟生产制造管理的模式，为集团公司搭建了一个支持异地多厂 生产过程管理的自动化管理平台。同时为其他烟草企业信息系统建 设，构造基于m e s 的数字化工厂提供参考。 关键词：m e s ，烟草企业，质量管理，数字化工厂 北京化工大学硕士学位论文 _ 二= 二= - i i a b s t r a c t m e s b a s e dd y n a m i cq u a l i t ym a n a g e m e n ts y s t e mm o d e l r e s e a r c hf o rt o b a c c oc o m p a n y a b s t r a c t c u r r e n t l ym o s tt o b a c c oc o m p a n i e si nc h i n aa r es t i l lc a r r y i n go u t q u a l i t yc o n t r o la n dm a n a g e m e n tb a s e do nr e s u l t so ft e s t i n gt h ef i n i s h e d p r o d u c t s ，w h i l et h e ya r ew e a k i np r o d u c t i o np r o c e s sc o n t r o ls t a b i l i t y o n t h eo n eh a n d ，t h e d i g i t a l d i v i d eb e t w e e nb a s i ca u t o m a t i o na n d m a n a g e m e n ta u t o m a t i o nh a sb e c o m em o r ea n dm o r eo b v i o u s ；o nt h e o t h e rh a n d ，w i t ht h er e s t r u c t u r i n gi n t e g r a t i o no ft h et o b a c c oi n d u s t r y , t h e o l di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mo fp r o d u c t i o np l a n t sc a l ln o tm e e t t h er e q u i r e m e n t so ft h ec o l l e c t i v i z em a n a g e m e n t t h e s ea r et h ec u r r e n t s t a t u so fc h i n a st o b a c c oi n d u s t r y f o rt h ei n f o r m a t i o np r o b l e m si nt h ei n t e g r a t i o n o ft o b a c c o i n d u s t r y , t h ep a p e r c o n s t r u c tm e s b a s e dt o b a c c oc o m p a n yd y n a m i c q u a l i t ym a n a g e m e n ts y s t e mm o d e l t h ei n n o v a t i o no ft h i sp a p e ri s a s f o l l o w s ：( 1 ) t h ef i r s ta n a l y s i s s t a t u sa n dp r o b l e m so ft a b a c c oi n d u s t r y i n f o r m a t i o ns y s t e mu n d e rt h ef o u r - t r e es i t u a t i o n ，c o m b i n e dw i t ht h e i n t e r n a t i o n a ls t a n d a r dd e f i n i t i o no fm e sm o d u l e s ，c o n s t r u c t e d o f m e s b a s e dt o b a c c oc o m p a n yd y n a m i cq u a l i t ym a n a g e m e n ts y s t e m i i i i v 目录 目录 第一章绪论1 1 1 研究背景1 1 1 1 信息化背景1 1 1 2 国家政策影响3 1 2 研究意义及内容4 1 2 1 本文的研究意义4 1 2 2 研究内容及框架5 1 2 3 论文创新点7 第二章理论综述及研究现状9 2 1m e s 理论综述9 2 1 1m e s 的含义9 2 1 2m e s 体系结构的发展1 1 2 1 3m e s 功能模块1 2 2 2 基于m e s 的质量管理1 4 2 2 1 质量管理的含义及发展1 4 2 2 2m e s 在质量管理中的作用1 6 2 3m e s 研究现状1 7 2 3 1 国内外研究现状1 7 2 3 2 主流m e s 平台介绍1 8 第三章a 烟草企业m e s 系统功能2 3 3 1a 烟草集团企业现状与需求2 3 3 1 1a 烟草企业介绍2 3 3 1 2a 烟草企业信息系统现状2 3 3 1 3a 烟草企业信息系统存在的问题2 5 3 2a 烟草企业m e s 系统功能2 6 3 2 1 制造业m e s 标准模型2 6 3 2 2a 烟草企业实施m e s 的可行性2 9 v 北京化工大学硕士学位论文 第四章a 烟草企业m e s 质量管理系统模型构建3 3 4 1m e s 质量管理系统总体架构3 3 4 1 1m e s 总体框架3 3 4 1 2m e s 模型及各功能模块3 4 4 1 3a 烟草企业m e s 业务框架3 6 4 2m e s 关键技术及标准3 8 4 3 三层系统交互4 5 第五章结论和展望4 7 5 1 论文结论4 7 5 2m e s 系统展望4 8 参考文献5 1 致谢5 7 研究成果及发表的学术论文5 9 导师和作者简介6 1 q u c y u 口u一标则一目原 一建建 则构构 姝| 坌煅标业业 目企企建草草构烟烟 盼a a m 1 2 2 1 2d e v e l o p m e n to f m e s sa r c h i t e c t u r e 1 1 一 2 1 3f u n c t i o n a lm o d u l e so f m e s 1 ：1 2 2q u a l i t ym a n a g e m e n tb a s e d0 1 1m e s 1 4 2 2 1q u a l i t ym a n a g e m e n ta n di t sd e v e l o p m e n t 1 4 2 2 2m e s sr o l ei nq u a l i t ym a n a g e m e n t 16 2 3r e s e a r c h0 1 1m e s 17 2 3 1r e s e a r c hs t a t u sa dh o m ea n db r o a d 1 7 2 3 2m a i n s t r e a mm e sp l a t f o r m si n t r o d u c t i o n 1 9 c h a p t e r3m e ss y s t e mf u n c t i o no fa t o b a c c oc o m p a n y 2 3 3 1c u r r e n ts i t u a t i o na n dp r o b l e m so f at o b a c c oc o m p a n y 一2 3 3 1 1i n t r o d u c t i o nt oat o b a c c oc o m p a n y 2 3 3 1 2i n f o r m a t i o ns t a t u so f t h ec o m p a n y 2 3 3 1 3p r o b l e m so f t h ei n f o r m a t i o ns y s t e m 2 5 3 2m e ss y s t e mf u n c t i o no f at o b a c c oc o m p a n y 。2 6 3 2 1s t a n d a r dm e sm o d e lf o rm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y 2 6 3 2 2f e a s i b i l i t yo f i m p l e m e n t i n gm e sf o ra c o m p a n y 2 9 v i i 北京化- t 大学硕：t 学位论文 3 3o b j e c t i v e sa n dp r i n c i p l e so f m e sc o n s t r u c t i o n 3 0 3 3 1o b j e c t i v e so f m e sc o n s t r u c t i o nf o r a c o m p a n y 3 0 3 3 2p r i n c i p l e so fm e sc o n s t r u c t i o nf o ra c o m p a n y 3 1 c h a p t e r 4m e sb a s e d q u a l i t ym a n a g e m e n ts y s t e m m o d e l c o n s t r u c t i o nf o ra c o m p a n y 3 3 4 1f r a m e w o r ko fm e s q u a l i t ym a n a g e m e n ts y s t e m 3 3 4 1 1o v e r a l la r c h i t e c t u r eo ft h es y s t e m 3 3 4 1 2m e sm o d e la n df u n c t i o nm o d u l e s 3 4 4 1 3m e sb u s i n e s sf r a m e w o r kf o ra c o m p a n y 3 6 4 2m e s k e yt e c h n o l o g i e sa n ds t a n d a r d s 3 8 4 3t h r e e l a y e rs y s t e mi n t e r a c t i o n 4 5 c h a p t e r 5c o n c l u s i o n sa n do u t l o o k 4 7 5 1c o n c l u s i o n s 4 7 5 2o u t l o o ko f m e ss y s t e m 4 8 r e f e r e n c e s a c k n o w l e d g e m e n t 5 7 t h er e s u l to fr e s e a r c ha n dp u b l i s h e dd i s s e r t a t i o n 5 9 b r i e fi n t r o d u c t i o no fa u t h o ra n dd i r e c t o r 6 1 v i i i 第一章绪论 1 1 研究背景 1 1 1 信息化背景 第一章绪论 伴随着计算机和信息技术的发展，烟草行业信息化建设不断深入推进，卷 烟市场的竞争日益激烈，要想赢得市场、赢得用户，烟草企业就必须全面提高 自己的综合竞争能力。“以信息化促进工业化”逐渐成为烟草企业提高生产经营 水平，在“大浪淘沙，优胜劣汰，适者生存”的市场经济中立于不败之地的必然 选择。国家烟草局局长、中共工业和信息化部成员姜成康在工作报告中明确指 出：“要大力推进行业信息化建设，用现代技术和管理手段，推动烟草行业现代 化水平的提高。努力实现系统集成、资源整合、信息共享，全力打造数字烟草， 使信息化建设在行业改革与发展中发挥更大的作用”【l 】。 2 0 0 8 年1 月，在全国烟草工作会议上，姜成康局长在工作报告中围绕全面 建设“严格规范、富有效率、充满活力”的中国烟草的总体任务，又进一步提出 工商企业要全面实施i s 0 9 0 0 0 质量认证体系建设。这意味着国家烟草局对烟草 质量体系建设提出了更高的要求。如何有效的利用信息化技术提高烟草企业质 量管理与质量控制决策水平，并将烟草生产企业的质量管理与质量控制决策过 程有机地融入到整个企业管理信息化系统建设中，对于烟草企业提高经济效益 一 和全面提升竞争力、实现跨越式发展具有极其重要的意义。 目前国内烟草企业面临严峻的形式：宏观上，世界范围内的禁烟运动兴起， 烟草行业政策不断变化，随着中国加入w t o ，国外的烟草公司也纷纷进入中国 市场，使中国烟草企业面临更加激烈的竞争与挑斟2 1 。同时，为进一步推进烟 草工业企业联合重组，提高中国烟草整体竞争实力，国家烟草专卖局2 0 0 6 年8 月2 3 日出台了卷烟产品百牌号目录，近几年烟草行业逐渐实行工商分离， 兼并重组，集团化发展，那些生产效率低下，生产规模小的烟草企业面临着生 死抉择。在信息化建设方面，随着信息化的逐步推进，一些与企业生产相关的 信息系统及独立于生产之外的管理系统等信息化的项目陆续实施。由于，这些 信息系统不是出自一个厂家，对硬件的要求也不同，他们不能很好的配合。有 些企业响应联合重组后，以前的信息系统没法正常使用。所以很多烟草企业在 信息化建设中引进的信息系统并没有因为技术改进促进生产效益，离设计的要 求和期望的目标也有一定的距离。从生产环节方面来看，信息化进程中，生产 北京化工大学硕士学位论文 资源的消耗并没大大降低，生产设备的管理、性能没有明显的改善，产品的次 品率还是很高，整个企业的生产组织效率仍然低下。生产信息系统的建设已成 为企业信息化建设的瓶颈所在，具体表现在下面几个方面： ( 1 ) e r p 系统生产计划缺乏时效性：在长期的信息化进程中，随着企业的信 息化建设的深入，e r p 等信息化管理软件为众多企业所接受，并广泛应用于企 业管理中。m r pi i e r p 软件处于计划层：通常它能对昨天之前发生的事情进行 历史分析，通过分析预测明天将发生的事情，但美中不足的是m r pi i e r p 软 件不能对今天正在发生什么作出正确的判断。而传统的生产现场管理又无法将 生产现场实时信息反馈给企业管理信息系统，它仅仅是一个黑匣子，对于今天 复杂多变的竞争环境显得无能为力。所以每个烟草企业更关心的问题是：影响 产品成本和质量的原因是什么? 有什么方法能够既改善生产计划的灵活性、实 时性，又能比较合理地使生产线的运行效率得到提高。这也是如何将黑匣子透 明化的问题。 ( 2 ) 无法收集企业生产实际信息：从生产制造环节看，各生产设备之间存在 “自动化孤岛”【3 】。虽然现在的大部分烟草企业基本上实现了基础自动化和过程 自动化，满足现在企业的需求，但这些自动化信息管理系统都是以单元生产设 备为核心进行检测和以单元生产设备为核心进行控制的，因此反映在企业信息 管理系统中的生产信息始终是不连续、不完整的，并且不能自动反映【4 】。当这 种信息管理系统用于生产时，无形中在设备间就形成了许多单机自动化的“自 动化孤岛”，这种单机自动化不能进行信息资源的共享，也不能对生产过程进行 统一的管理，所以很难满足现代化、信息化、数字化的大生产的要求【5 1 。 ( 3 ) 上层管理系统与底层的控制系统存在“断层”：从经营管理层面看，高层 管理系统与底层控制系统脱节。企业m i s e r p 信息系统及其他管理信息系统都 是为企业上层管理层服务的，他们自身难以与处于底层的工业控制系统连接， 无法自动管理实时的生产数据。而企业生产制造过程中产生的大量实际数据是 管理信息系统在进行生产管理、计划与决策分析时的主要依据。这就如同建造 一座高楼大厦，这些实际生产过程中产生的数据就是建楼的地基基础，如果没 有这一基础，是难以通过运算与分析这些手段建造出安全实用的高楼大厦的， e r p 等企业管理信息系统的应用效果就会大大降低。 ( 4 ) 纸质报表传递、人工录取的静态质量管理效率低下：在企业运营的实际 操作中，为了协同e r p 系统运行工作，企业被迫只能采取比较笨拙的方法：在 由相关使用人员手动将大量的生产数据录入到管理信息系统中去这一繁琐工作 之前，还必须完成一项非常关键且更繁琐的工序这些生产数据必须通过纸 质报表传递( 此时的纸质报表相当于邮差的功能) ，否则无法正常运用。由于这 2 第一章绪论 一过程中大量的工作仅凭操作者人为的完成，大家都知道：金无足赤人无完人， 因此在大量的数据传递、重新录入过程中，因为操作者的失误或错误导致数据 不准确是司空见惯的事；再者，采取人工的数据传递方式，这种方式的时效性 不容恭维，得到的数据往往不能与实际的生产需求相匹配，企业的各项工作之 间衔接紧密互相影响，数据导入的滞后直接给底层基础数据的准确性和实效性 带来消极的影响，其后果是导致管理信息系统不能对生产经营情况作出正确合 理的决策和进行及时有效的处理，严重影响了e r p 的使用效果和企业管理者的 决策效率，从而整个系统都会受到牵制。 ( 5 ) 企业当前的质量管理方法具有很大的局限性。烟草企业在长期的卷烟生 产过程中，积累了大量的质量数据。这些数据主要包括：对原料辅料检验生成 的数据，产品生产过程中各个工艺段的检验数据，以及在产成品交付之前进行 质量把关时产生的检验数据等。这些检验数据在合格产品的生产、产品质量的 提升以及新产品的研发中发挥着重要的作用【6 】。现有的质量管理方法很多都是 基于数理统计理论，这往往需要专业的质量管理和质量分析的人员；在事件发 生后才对数据进行分析，具有滞后性，缺乏实时性及预警和预测的功能；并且， 随着烟草信息化的不断推进，特别是十一五期间烟草企业集团化的趋势，国内 大多企业都呈现出多地多厂，传统的方法不能从全局出发分析管理，已经很难 适应现代烟草企业的需求。 1 1 2 国家政策影响 在“十一五”期间，国内烟草行业纷纷开展联合重组【j 7 1 。兼并过来的烟草企 业是按照集团化管理职责明确之前或者在重组之前的各厂按自身生产管理的需 要建设的，这些系统大多以厂内管理为目的各自独立，在相当长的一段时间里， 有力的支持着各卷烟厂的生产工作【8 】。但从集团化的角度看，存在着以下几个 问题： ( 1 ) 各厂使用的信息系统不能满足集团化管理的要求。各厂使用的信息系统 都是重组前按照卷烟厂自身需求开发的，存在着不同系统之间管理模式和业务 流程不一致、数据统计口径不统一的问题。仅是局部优化，没有实现集团公司 整体最优。 ( 2 ) 各厂使用的现有系统，不符合集团公司的管理职能划分的要求。企业重 组后，重新划分了各个管理处室和各卷烟厂之间的管理边界和业务边界，各厂 使用的信息系统往往没法满足管理职能的划分要求。 ( 3 ) 各厂使用的现有系统，不满足“十一五信息规划”的要求。在“十一五信息 规划”中要求将集团资源管理的e r p 系统和生产制造过程管理的m e s 系统从功 北京化工大学硕士学位论文 能上明确地进行了划分 9 1 ，而各卷烟厂使用的系统不管是生产指挥系统还是 b i m s 系统，都与规划不完全相符，不是管理的范围和深度不能满足规划的要 求，就是资源管理和生产制造过程没有划分清晰。 ( 4 ) 各厂分别使用不同的信息系统，系统维护复杂、维护难度高。由于各厂 使用的系统版本和功能并不完全统一，甚至是不同的系统，而不同类型的系统 需要各自有针对性的维护，系统和e r p 层面互成网状关系，系统复杂，维护难 度高。 ( 5 ) 有些信息系统没有和设备自控系统连接起来。传统的生产制造过程的管 理主要依靠人工录入的方式，这种方式一方面加大了现场操作工人的工作内容， 另一方面又要花费大量的管理成本来确保现场反馈的数据信息的真实性和及时 性。目前，现代企业都在往构建数字化工厂的方向发展，就是将信息系统和设 备自控系统连接起来，实现信息系统对于生产设备的管控。 以上状况表明，在烟草企业信息化建设的过程中，底层自动化系统与上层 的管理系统之间不能很好的通信，存在明显的数字鸿沟。针对烟草企业的信息 化，要建立和完善整个集团企业的信息集成和一体化的信息平台，就需要在顶 层管理信息系统和底层自动化控制系统间建立一个生产执行系统，使生产信息 和管理信息顺畅通信，将企业日常的生产活动和经营活动有效集成，改善产品 质量，大大提高企业的运营效率。针对这种状况，美国的调查咨询公司 a m r ( a d v a n c e d m a n u f a c t u r i n g r e s e a r c h ) 于19 9 0 年11 月首次提出制造执行系统 ( m e s ) 的概念，作为解决企业信息集成的解决方案【1 0 】。 1 2 研究意义及内容 1 2 1 本文的研究意义 制造执行系统( m e s 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 ) 是位于企业上层管理 信息系统与底层自动化控制系统之间的生产控制技术与实时的信息系统。它面 向车间层，在整个企业信息系统集成中起着承上启下的作用，是企业在日常生 产活动与管理活动之间传递信息的桥梁，也是企业实施和完善信息化最有效的 方法之一。企业通过建立m e s 系统，可以为用户提供一个高灵活性、快响应性、 生产精细化的制造业环境，从而帮助企业降低生产成本、减少库存和次品量、 保证按期交货、提高产品本身以及服务的质量【l l 】。 质量管理是制造执行系统m e s 实现的重要功能，质量管理也是企业管理和 生产管理的核心，是企业实现可持续发展，在市场竞争中立于不败之地的重要 法宝。随着信息技术的发展和市场竞争的不断加剧，烟草生产企业要想求得生 4 第一章绪论 存、赢得发展，就应该不断地对产品质量提出更高的要求，从而增强企业的竞 争力【1 2 】。 目前我国大部分烟草企业质量控制与管理仍然是对成品检测，基于结果的 控制与反馈，在生产过程的稳定性、过程控制方面较弱。烟草企业信息化孤岛 的存在，实时在线质量控制的基础工作相对比较薄弱，是我国烟草企业当前的 现状。研究烟草企业基于m e s 的质量管理系统，对于改进我国烟草生产企业整 体管理水平、增强烟草企业市场竞争力具有重要的意义。 基于m e s 的动态质量管理系统是以制造装备数字化为基础，将各个卷烟厂 生产制造过程的管理与整个集团公司生产资源的管理相结合，依据国际标准的 m e s 模型，设计并建立烟草企业自身的m e s 质量管理系统。目标在于：通过 m e s 与底层控制层的无缝连接以及m e s 系统与e r p 层的各种资源管理系统的 集成，建立一个承接烟草企业资源管理系统和现场设备控制系统的中间桥梁， 实现在卷烟生产管理各环节数据的获取、存贮、处理、传递和管理；形成整个 集团公司统一的，支持生产指挥系统、过程控制、设备监控和保障、质量评估 和优化改进、异常探测和预警、追溯分析和决策判断的生产制造质量管理系统 的综合平台。实现卷烟生产制造过程的数字化改造，最终建成烟草企业数字化 工厂。 基于m e s 的烟草企业动态质量管理系统模型的构建能够给企业提供一套完 整的解决方案，该解决方案将企业管理系统与底层生产控制系统无缝集成，提 高烟草企业的过程自动化控制能力和管理水平，从而大大增强了企业的竞争力 1 3 1 。在烟草企业集团进一步深化推进集团化管理模式、进行信息化改造、打造 数字化工厂的背景下，整个m e s 系统实施的意义在于： 打通企业资源管理部门和车间生产现场之间的信息通道 解决e r p 管理信息系统和实际的生产执行系统相脱节的问题 为企业e r p 和生产管控架一座桥 通过系统固化并统一整个集团公司卷烟生产制造管理的模式 为集团公司搭建一个支持异地多厂生产过程管理的自动化管理平台 实现工厂信息系统和设备控制系统的无缝连接，向数字化工厂的建设迈 出关键一步 1 2 2 研究内容及框架 在烟草企业信息化建设中，基础自动化与管理自动化之间不能顺畅通信， 存在着明显的数字鸿沟。要建立和完善烟草企业真正意义上的信息化系统，必 须建立生产执行系统( m e s ) ，使生产信息和管理信息顺畅通信。本文以烟草企 北京化工大学硕士学位论文 业信息化及国家信息政策为背景，依据国际标准m e s 定义和i s a o s p 9 5 功能模 型并结合a 烟草企业特定的信息系统现状构建了基于m e s 的a 烟草企业动态 质量管理模型。论文共分五章，文章结构如下图所示： 第一章绪论 第二章理论综述及 研究现状 第三章a 烟草企业 m e s 系统功能 第四章a 烟草企业 m e s 质量管理系统 模型构建 第五章结论与展望 研究意义及内容 m e s 理论综述 基于i v i e s 的质量管理 m e s 研究现状 a 烟草集团企业现状与需求 a 烟草企业m e s 系统功能 m e s 构建目标及原则 m e s 质量管理系统总体架构 m e s 关键技术及标准 三层系统交互 论文结论 m e s 系统展望 图1 - 1 论文结构图 f i g 1 - 1p a p e rs t r u c t u r ec h a r t ( 1 ) 第一章：绪论 从企业信息化背景和烟草行业国家政策两个方面介绍论文的研究背景，得 出在烟草企业信息化建设中，要建立和完善烟草企业真正意义上的信息化系统， 必须建立生产执行系统( m e s ) ，使生产信息和管理信息顺畅通信。基于m e s 的 烟草企业质量管理系统模型的建立对烟草集团深化推进集团化管理模式、进行 信息化改造、打造数字化工厂具有重要意义。 ( 2 ) 第二章：理论综述及研究现状 阐述m e s 理论，体系机构的发展及功能模块。m e s 使质量信息流动畅通， 基于m e s 的质量管理具有实时性和动态性，为质量管理提供了有效的保障。分 析了m e s 国内外研究现状，介绍了主流的m e s 平台。 ( 3 ) 第三章：a 烟草企业m e s 系统功能 通过分析a 烟草企业信息系统现状及存在的问题，指出了烟草企业m e s 6 第一章绪论 构建的目标及原则。分别将烟草企业现有的生产制造系统子功能模块与国际制 造执行系统协会( m e s a ) 对m e s 的定义及i s a s p 9 5 标准定义的m e s 的功能模 块进行对比，得出a 烟草企业实施m e s 的可行性，进而明确了a 烟草企业 m e s 构建需要包含的功能。 ( 4 ) 第四章：a 烟草企业m e s 质量管理系统模型构建 结合i s a s p 9 5 标准、a 烟草企业现有信息系统及企业组织管理要求，提出 m e s 总体框架。根据a 烟草企业实施m e s 的职责，构造出m e s 模型及各功 能模块，并将基于m e s 的烟草企业动态质量管理模型与a 烟草企业管理业务 相结合，作出a 烟草企业m e s 业务框架。阐述了m e s 关键技术及标准，实现 m e s 与e r p 、底层控制系统三层系统的交互。 ( 5 ) 第五章：结论和展望 以m e s 为核心的工厂信息系统将是以制造装备数字化为基础，通过全面的 优化改造，通过m e s 与e r p 等各类资源管理系统的集成及m e s 与底层控制系 统的无缝连接，实现生产管理各环节数据的获取、处理、存贮、传递和管理， 形成支持生产指挥、过程控制、质量评估和优化、设备监控和保障、异常探测 和预警、追溯分析和决策判断。 1 2 3 论文创新点 在烟草行业，不同的企业软硬件环境、信息化程度及管理模式不同，所构 造的m e s 系统就会有所区别。本文选取具有代表性的a 烟草企业，该企业是 在十一五期间经历合并重组后成立的烟草总集团。具有三地四厂、管理组织结 构与各厂信息系统部署不协调、底层控制层与上层管理层脱节等现象。其他烟 草企业也存在或部分存在这些现象。 本文针对a 烟草企业集团化后信息系统存在的问题和烟草企业生产组织管 理的设置，提出的m e s 系统需要实现的功能，并依据国际m e s 定义和i s a s p 9 5 标准定义构建了基于m e s 的a 烟草企业动态质量管理模型。 本文首次对集团化下三地四厂的烟草企业m e s 系统进行构建，解决了企业 管理信息系统与自动控制系统脱节的问题，通过系统固化并统一整个集团公司 卷烟生产制造管理的模式，为集团公司搭建了一个支持异地多长生产过程管理 的自动化管理平台。构建的m e s 模型及模型的任何功能模块都能为其他烟草企 业信息化建设所借鉴。 7 一 北京化工大学硕士学位论文 二一一一 8 第二章理论综述及研究现状 第二章理论综述及研究现状 2 1m e s 理论综述 2 1 1m e s 的含义 上个世纪8 0 年代中期迄今为止已有2 0 多年历史了，在这说长不长说短不短 2 0 多年里，世界各国陆续提出了国家级的先进制造技术发展计划，中国的 8 6 3 c i m s 主题计划也列入这些计划之内。计算机集成制造( c i m ) 理念在这些计划 中占有其举足轻重的地位，是其灵魂，而管理系统和控制系统的集成又是其脊髓 【1 4 】。8 0 年代末到9 0 年代初期间，美国吸取了m r pi i 实施成功率较低的教训并 在总结日本准时制生产系统( j i t ) 经验的基础上，创造性的提出了既重视计划又重 视执行的管理新思想，这种思想将企业计划和制造过程统一起来，将管理系统与 控制系统统一起来，制造执行系统m e s ( 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 ) 也就随 着应运而生【i s 。信息系统的演化过程见下表2 1 。 表2 - 1 信息系统的演化过程 t a b l e2 - 1i n f o r m a t i o ns y s t e me v o l u t i o n a r yp r o c e s s 时期信息系统简介 6 0 年代晚期 _ 7 0 年代初期 m r p 由会计系统演变而来，主要协助工厂将物料的需求做好规划 7 0 年代晚期 m p r i i 、 包含了现场报表系统，采购系统及其相关功能；但这些系统 d r p ( 配销资源 q o 年代初期 无法整合，系统间的数据交换很困难 规划) 8 0 年代晚期尝试扩大系统功能来解决信息孤岛，m p r i i 演变为e r p ， 9 h d 年代初期 e i 心 d r p 演变成供应链管理 系统功能扩由于各系统的功能不断的扩大，使得传统制造系统之间的界 9 0 年代后期 大，界限模糊线变得更模糊了，如e r p 逐渐含有现场管理功能。 m e s 概念的提 美国先进制造研究中心a m r ( a d v a n c e dm a n u f a c t u r i n g 1 9 9 0 年1 1 月 出 r e s e a r c h ) 提出了m e s ( 常j j 造执行系统) 概念。 m e s l l 个功能 m e s a 提出了1 1 个m e s 功能组件和集成模型，并规定：这 1 9 9 7 年十一个功能的任何一个或几个功能，也属于m e s 系列的单 模型 一功能产品。 2 0 0 4 年c m e s 的提出 m e s a 提出了协同m e s 体系结构( c - m e s ) m e s 的含义 美国先进制造研究机构( a d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gr e s e a r c h ，简称a m r ) 将 m e s 定义为“位于上层计划管理系统与底层工业控制之间的、面向车间层的管理 信息系统”，m e s 为操作人员和管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源( 如： 9 北京化工大学硕十学位论文 人员、原辅料、设备、产成品、客户需求等方面) 的当前状态信息【1 7 1 。 图2 - 1m e s 三层结构模型 f i g 2 - 1t h r e e - l a y e rs 仃1 l c n l i em o d e lo fm e s 如图2 1 ，m e s 三层结构集成模型是由a m r 提出的。该模型图形象具体地 描绘出了m e s 在企业系统中具体对应的位置。 ( 1 ) 计划层：处于模型的最上层，强调企业的管理性、计划性。它以客户订 单和市场需求为依据制定计划，生成订单，告诉执行层要生产什么。主要任务是 解决企业资源的合理利用，完成生产计划的编制。如，e r p m r p 等从生产管理 的角度来看，属于企业的计划层【1 6 1 。 ( 2 ) 执行层( m e s ) ：强调计划的执行和生产过程的动态管理控制。执行e r p 下达的计划任务，接收操作人员的生产结果反馈，向底层控制层发布生产指令。 主要对整个生产过程进行动态控制管理，从根本上解决企业生产过程的复杂性和 不确定性。通过m e s 把e r p 与企业的生产现场控制有机地集成起来。 ( 3 ) 控制层( p c s ) ：突出设备的控制，执行m e s 下达的指令，同时将操作状 态与结果反馈给m e s 。包括d p l c ( p r o g r a m m a b l el o g i cc o n t r o l l e r s 。p l c ) 、 c s ( d i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m ，d c s ) 、s c a d a ( s u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t a a c q u i s i t i o n ，s c a d a ) 、n c d n c ( d i s t r i b u t e dn u m e r i c a lc o n t r o l ，d n c ) 以及其他 的控制产品制造过程的计算机控制方法。主要解决设备的自动控制以保证生产的 产品合格。 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 ) 为 m e s 做出如下定义：“m e s 能通过信息传递，对从订单下达到产品完成整个的生 产过程进行优化管理。当工厂里面有实时事件发生时，m e s 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。”t t 7 1 m e s 之所以能够减 少企业内部没有附加值的活动主要归功于m e s 这一对状态变化作出迅速响应的 1 0 第二章理论综述及研究现状 特性，同时这种状态还有其它功能，如它能对工厂的生产运作过程做出合理有效 地指导，由此产生一系列的良性反应：既改善物料的流通性能、增加工厂及时交 货的能力，又提高了企业的生产投资回报率。m e s 还有如同桥梁的功能通过双 向的直接通信，在企业内部和整个产品供应链中给操作者和管理者提供有关产品 行为的关键任务信息【l 引。 从以上定义中，可以看出m e s 在整个企业信息管理系统中起着承上启下的 桥梁作用，对企业及时提供生产实时信息、提高生产效率、优化生产和资源配置 起到了催化剂的作用。 2 1 2n e s 体系结构的发展 m e s 的体系结构经历了从t - - m e s 向i m e s 发展的历程： 2 0 世纪7 0 年代基于车间级的零星应用属于传统的m e s ( t - - m e s ) 。传统的 m e s ( t - - m e s ) 又由专用m e s ( p o i n tm e s ) 和集成m e s ( i n t e g r a t e dm e s ) 两大家族 组成。专用m e s 是一种应用系统它具有自成一体的性能，这一单独应用系统的 研制是打开解决某个单一的生产问题之门