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制造执行系统MES管理系统2007-8-10 作者： 编辑：眼镜丢了 点击进入论坛 一、前言 制造业是我国国民经济重要的支柱产业，在第二产业中占据中心地位。伴随中国加入WTO和经济全球化，中国正在成为世界制造业的中心。中国的制造业企业面临日益激烈的国内外竞争，如何迅速提高企业的核心竞争力，很重要的一点，就是以信息化带动工业化，加快信息化进程，走新型工业化道路，实现全社会生产力的跨越式发展。 纵观我国制造业信息化系统的应用现状，建设的重点普遍放在ERP管理系统和现场自动化系统（Shop Floor Control System, SFC）两个方面。但是，由于产品行销在这一、二十年间从生产导向快速地演变成市场导向、竞争导向，因而也对制造企业生产现场的管理和组织提出了挑战，仅仅依靠ERP和现场自动化系统往往无法应付这新的局面。 工厂制造执行系统（Manufacturing Execution System, MES）恰好能填补这一空白。工厂制造执行系统MES是近10年来在国际上迅速发展、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。适用于不同行业（家电、汽车、半导体、通讯、IT、医药），能够对单一的大批量生产和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业提供良好的企业信息管理。目前国外知名企业应用MES系统已经成为普遍现象，国内许多企业也逐渐开始采用这项技术来增强自身的核心竞争力。 二、制造执行系统MES及其功能 2.1MES的定义 MES是美国管理界90年代提出的新概念。美国先进制造研究机构AMR(Advanced Manufacturing Research)通过对大量企业的调查发现现有的企业生产管理系统普遍由以ERP/MRPII为代表的企业管理软件，以SCADA、HMI(Human Machine Inteface)为代表的生产过程监控软件和以实现操作过程自动化，支持企业全面集成的MES软件群组成。根据调查结果，AMR于1992年提出三层企业集成模型（如图一）。 图1 AMR的三层企业集成模型 MESA International (MES国际联合会)是以宣传MES思想和产品为宗旨的贸易联合会，它为了帮助其成员组织在企业界推广MES制定了一系列研究、分析和开发计划。MESA协会白皮书（MESA White Paper No.6，1997）对MES 系统作如下之定义： MES 系统在产品从工票发出到成品、半成品产出的过程中，扮演生产活动最佳化的信息传递者。 当事件发生变异时，借着实时正确的信息、生产执行系统规范、原始工作情况、资料反应及回馈，作出快速的响应以减少无附加价值之生产活动，提升工厂生产的效率。 MES 改善生产条件及准时出货、库存周转、生产毛利及现金流量效益，MES 并且也在企业与供应链之间提供一个双向的生产信息流。 MESA协会白皮书（MESA White Paper No.3，1997）中提出说明企业资源规划（ERP）、MES与控制系统间的作业互动与信息流模式，如图二所示。 图中左边ERP等系统需随时注意产品库存量、客户订单状况与材料需求，然后将这些信息传送至MES，由执行系统进行生产或安排库存以满足客户订单需求。对MES而言，这一层就是生产的计划层。 中间部分为MES系统，负责完成产品制造工作，产品的规格、型号、参数等相关资料储存于此系统中，MES将此产品相关资料转化为作业程序提供给控制系统之作业人员或机器设备来使用。 2.2MES的功能 由MES的定义可见，MES为一系列管理功能，它完全可以是各种生产管理的功能软件集合。MESA通过其各成员的实践归纳了十一个主要的MES功能模块，包括： *工序详细调度 *资源分配和状态管理 *生产单元分配 *过程管理 *人力资源管理 *维护管理 *质量管理 *文档控制 *产品跟踪和产品清单管理 *性能分析和数据采集 MES的各功能模型与企业其它信息化系统的关系如图三所示。实际的MES产品可能同时包含了其中一个或几个功能模块。 三、XX股份制冷车间MES系统的需求分析 XX制冷机厂的生产管理系统已经运行将近两年时间，相关的生产计划系统、仓库系统、采购系统等已经完成。目前已经到了建立MES系统的时候。建立企业的MES可以解决企业目前存在的以下问题： 1分厂管理人员，无法及时知道车间目前的加工状况；分厂的管理无法做到实时控制； 2无法及时统计生产线每一台设备的加工情况：待加工件、正加工件、已完成件等信息； 3无法及时统计车间的设备利用率，设备空转、停转、运行的时间，分析和统计形成的原因； 4产品因质量出现用户产品投诉的时候，能否根据产品号码追溯这批产品的所有生产过程信息？能否立即查明它的：原料供应商、操作机台、操作人员、经过的工序、生产时间日期和关键的工艺参数？ 5无法及时统计和监控车间每一个零件的质量信息。对于出现质量异常情况的零件，及时提供监控和控制。 6.同一条生产线需要混合组装多种型号产品的时候，能否自动校验和操作提示以防止工人部件装配错误、产品生产流程错误、产品混装和货品交接错误？ 7不能及时统计分析车间加工过程中，出现的质量问题，精确区分产品质量的随机波动与异常波动，将质量隐患消灭于萌芽之中； 8无法及时提供设备的运行态势情况； 9无法实时统计车间的关键零件的运行情况。比如机体、转子等。 10无法实时监控每一个订单的运行情况，并且以图形的方式显示出来。 11如何对辅料进行分类处理，同时对每一辅料成本的分摊方式进行定义。 12如何利用信息技术进行车间的二级成本核算和成本详细列表。 总之，建立企业实时的MES系统，不仅可以提高车间的管理水平，而且可以大大提高企业的管理水平。在同行业的管理水平始终处于领先地位。 四、XX股份制冷机厂车间加工流程图 下面描述制冷机厂生产车间的数据流程图： 车间现场调度流程图 该流程图反应车间主要的加工过程，这些过程有的地方需要细化。具体的功能在以后的功能描述中，均已经体现。 五、车间MES系统的功能描述 MES系统功能很多，我们前一期的车间系统，已经有了许多的重叠功能。本方案将给出MES系统需要增加的功能。 5.1 工艺管理系统的改进 5.1.1加工零件的分类处理。 5.1.2录入产品工艺路线：修改和编辑车间的工艺路线系统：产品工艺路线的借用、拷贝、多项录入等。对于不同的工艺加工方式，可以编制不同的加工路线。也就是采用不同的工艺版本。 5.1.3 车间关键工序定义：定义每一个零件或者关键零件的关键工序。同时定义关键工序检验的标准.检验标准主要包括:设计尺寸,许可尺寸,以及相关的技术要求.主要公差范围。质量检验的检验方式:全部检验、抽检，同时定义抽检的比例等。 5.1.4 车间零件属性定义：根据车间的零件加工方式，定义每一个零件的属性：关键零件和一般零件；关键零件在生产中控制到每一个个体，按个体产生流水码，一般零件按批次管理。 5.1.5 材料管理系统:建立企业的原材料数据库。系统包括：材料的编号、材料名称、材料的规格、材料计划价格、材料实际价格、材料的分类(生产材料、辅助材料、混合方式)以及材料的分摊 方式。生产用的原材料一般系统定义为一次分摊。辅助材料一般包括以下几种分摊方式：一次分摊、按工时分摊、按数量分摊、按人员分摊、按设备分摊等方式。定义分摊方式目的是为车间的二级成本核算做准备。 1 MES的定义 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”，MES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、客户需求等方面）的当前状态信息。AMR继1990年提出MES概念后，1992年又紧接着提出MES三层模型，如图1所示。 图1 AMR的企业三层集成模型 制造执行系统协会（Manufacturing Execution System Association，MESA）也给MES 做出定义：“MES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，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。”从上述概念中，可以看出在管理信息系统、MES以及底层系统之间的信息流通情况，如图2所示。 图2 MRP/MES/控制系统三者信息交互 基于MES的功能和在各个层次之间传递的信息来看，MES可以为企业及时提供生产实时信息、优化生产、提高生产效率、优化资源配置的作用。钢铁企业来说，一个五层系统整体架构是比较科学，这五层系统相互集成、相互协调： 一级系统：设备控制系统； 二级系统：过程控制系统，与一级基础自