中国制造执行系统的应用现状分析

1、中国制造执行系统的应用现状分析在经济全球化、市场全球化的必定趋势下，我国部分行业如化工、钢铁等等面临严峻的竞争形势和经历着深远变化的生存进展要求，转变与趋势相符的现代治理思路，建立现代治理理念，引进现代治理决策机制，提高核心竞争力差不多成为企业最迫切的要求和机遇所在。观看世界生产治理模式的进展趋势能够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，尤其是打算、组织、操纵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，制造执行系统(Manufacturing Execution System) 要紧用来解决整体优化中生产打算与生产过程的脱节问题这一问题长期以来

2、不仅直接阻碍企业的生产效率，而且成为制约现代企业内部信息集成和企业之间供应链优化的瓶颈。 一、MES的产生及进展 1MES的产生背景 自上世纪八十年代以后，伴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；以计算机网络和大型数据库等IT技术和先进的通讯技术的进展为依托，企业的信息系统也开始从局部的、事后处理方式转向全局指向的、实时处理方式。在制造治理领域出现了JIT、LP、TOC等新的理念和方法并依此将基于定单的生产扶正、进行更科学的预测和制定更翔实可行的打算；在企业级层面上，治理系统软件领域MRPII以及OPT系统迅速普及，直到今天各类企业

3、ERP系统如火如荼的进行；在过程操纵领域PLC、DCS得到大量应用也是取得高效的车间级流程治理的要紧因素。能够讲企业信息化的各个领域都有了长足的进展，然而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各种问题：在打算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打算做指导；工厂治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、不能有效地操纵在制品库存，而用户在交货之前无法了解定单的执行状况。产生这些问题的要紧缘故仍然在于生产治理业务系统与生产过程操纵系统的相互分离，打算系统和过程操纵系统之间的界限模糊、缺乏紧密的联系。针对这种状况，1

4、990年11月，美国的调查咨询公司AMR首次提出MES的概念，为解决企业信息集成问题提供了一个被广为同意的思想，确实是我们今天要谈的制造执行系统。 2MES的进展历程 20世纪80年代后期，随着计算机技术和网络技术的迅速进展，流程工业操纵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操纵技术的结合使过程操纵开始突破自动化孤岛模式，出现了集操纵、优化、调度、治理和经营于一体的综合自动化新模式。 20世纪90年代，随着计算机技术的日新月异，计算机集成生产系统的研究已成为自动化领域的一个前沿课题。1995年美国、日本、西欧等国已有100多家炼油、化工企业

5、在实施CIMS打算，推动了流程工业综合自动化系统在实际生产中的应用。通过计算机网络向上下游、产供销一体化或集成化方向进展，意大利AGIP石油公司提出了以数据模型为核心的工厂信息集成系统方案，信息采集从底层到上层，从供应链的源头到尽头，而计算结果和指令则从上层一直传递到底层。它以面向数据（而非面向应用）的模型为核心系统，连接实时数据库和关系数据库，对生产过程进行过程监视、操纵和诊断、环境监测、单元整合、模拟和优化。并在治理决策层进行物料平衡、生产打算、调度、排产、企业资源打算、离线在线模拟与优化等。 流程工业综合自动化系统的理论和技术通过多年的研究进展，特不是通过实际应用的考验，已逐步形成合理的

6、体系结构，其结构框架已由下图所示的五层Purdue模型演变为ERP/MES/PCS三层结构。目前，这已成为西方先进工业国家流程工业综合自动化系统理论和产品的主流框架。图1 Purdue模型 在Purdue模型中，流程工业综合自动化系统自下而上从功能上分为过程操纵、过程优化、生产调度、企业治理和经营决策五个层次，将生产过程和治理过程明显分开。尽管这种体系框架在流程工业综合自动化系统的进展过程中起过专门大的推动作用，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，除了底层的过程操纵与顶层的企业治理和经营决策外，在中间层次是专门难将生产行为

7、与治理行为截然分开的。因此，在牵涉到大量既有生产性质又有治理性质的信息时，依照五层结构模型就专门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。 ERP/MES/PCS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操纵系统PCS；考虑企业经营治理问题的企业资源打算ERP；以及考虑生产与治理结合问题的中间层生产执行系统MES。如此，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治理双重性质的信息问题得到了解决。 3MES的定义 国际制造执行系统协会（Manufacturin

8、g Execution System Association，MESA）对MES的定义是“MES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。MES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。MES不但能够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。MES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。” 如此定义，道出了MES的设计、开发、实施差不多上围绕企业生产-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

9、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MES系统以其精心的设计、完善的实施以及良好的维护等为MES的兴起迎来了良好的开端。 美国的权威机构先进制造研究中心AMR（Advanced Manufacturing Research）提出的： MES是位于上层的打算治理系统与工业操纵系统之间的面向车间层的治理信息系统。它为操作人员/治理人员提供打算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。AMR于1992年提出了三层的企业集成模型，将企业分为三个层次：打算层（MRPII/ERP），执行层（MES），操纵层（Control）。打算层强调企业的打算，它以客

10、户定单和市场需求为打算源，充分利用企业内部的各种资源，降低库存，提高企业效益；执行层强调打算的执行，通过MES把MRPII/ERP与企业的现场操纵有机地集成起来；操纵层强调设备的操纵，如PLC、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等的操纵。 4. MES的作用 制造企业关怀三个问题：生产什么？生产多少？如何生产？企业的生产打算回答的是前两个问题，“如何生产”由生产现场的过程操纵系统“掌握”。ERP、CRM等系统只为生产打算的编制提供了数据信息，关于“打算”如何下达到“生产”环节，生产过程中变化因素如何快速反映给“打算”，在打算与生产之间需要有一个“实时的信息通道”，MES（制造执行系

11、统）确实是打算与生产之间承上启下的“信息枢纽”。 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才被重新发觉并得到重视。同时在网络经济泡沫的破裂后，企业开始认识到要从最基础的生产治理上提升竞争力，即只有将数据信息从产品级（基础自动化级）取出，穿过操作操纵级，送达治理级，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。 企业信息化系统是一个信息相互贯穿的集合体，作为制造业内部最重要最差不多的活动生产，它的相关信息尤其需要得到实时的处理和分析。具

12、体的讲，确实是收集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件及时处理，同时又与打算层和生产操纵层保持双向通信能力，从上下两层接收相应数据并反馈处理结果和生产指令。 MES不同于以派工单形式为主的生产治理和辅助的物料流为特征的传统车间操纵器,也不同于偏重于作业与设备调度为主的单元操纵器,而应将MES作为一种生产模式, 把制造系统的打算和进度安排、追踪、监视和操纵、物料流淌、质量治理、设备的操纵和计算机集成制造接口（CIM）等一体化去考虑，以最终实施制造自动化战略。 国际制造执行系统协会（MESA）定义了MES应具备的11个功能模块：要紧包括1)资源分配和状态治理；2）操作/详细排产；3）分配生产单元

13、；4）文件操纵；5）数据收集；6）劳动力治理；7）质量治理；8）过程治理；9）维护治理；10)产品跟踪和产品清单治理；11)性能分析和数据采集。实际的产品可能是包含其中一个或几个功能模块。 二、MES在中国应用的现状 1传统的MES(T-MES) 传统的MES可大致分为两大类：专用的MES系统(Point MES) 和整合的MES系统(Integrated MES)。专用的MES是指为解决某个特定领域问题，如车间维护、生产调度或SCADA而开发的单独应用系统。整合的MES则是针对一特定行业如航空、装配、半导体、食品和卫生等行业而设计，具有一定的通用性。同时逐步加强了与上层事务处理和下层实时操纵

14、系统的集成能力。 我国对 MES的研究开发起步较晚，目前要紧停留在MES思想、内涵及体系结构方面的研究上，应用系统开发一般局限于 MES单一功能。一些大学和科研院所等单位在国家863打算资助下在 MES理论与应用系统开发方面做了一定的工作。但目前存在着专门多问题，例如：（1）可集成性差；（2）缺乏智能性和敏捷性；（3）缺乏特不规信息条件下的科学决策方法。 由于工厂可能会从不同的软件供应商购买适合自己的MES模块，使得MES系统包括了专门多子系统，这些子系统都有各自的处理逻辑，数据库，数据模型和通信机制。为了实现与外部系统的集成，往往采纳API技术，OLAP技术和相应的通信机制。其中，外部应用系统的调用和插