车间管理与MES的基础应用 课件 第2章 MES系统简介

车间管理与MES的基础应用第二章MES系统简介【MES概述】

作为智能制造的重要组成部分，MES已经成为了众多制造企业非常关注的信息化系统，并成为制造信息化领域最炙手可热的软件系统。在广大制造企业进行智能化转型升级的今天，作为其中最重要的MES系统，能否正确选择及应用，对制造企业非常关键。【MES概念—什么是MES】

为了解决ERP不能管理到设备层的问题，1990年美国先进制造研究协会AMR（AdvancedManufacturingResearch）提出了MES这个新概念，他们将MES定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制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、跟踪以及所有资源（人、设备、物料、客户需求等）的当前状态。AMR于1992年提出了三层的企业集成模型，将企业制造信息化分为三个层次：计划层（MRPII/ERP），执行层（MES），控制层（Control）。【MES概念—什么是MES】

计划层强调企业的计划，它以客户订单和市场需求为计划源，充分利用企业内部的各种资源，降低库存，提高企业效益；

控制层强调设备的控制，如机床、设备、DNC、MDC、PLC、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器等。

执行层MES通过控制包括物料、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。企业制造信息化三层次【MES概念—什么是MES】

MES系统闭环管理【MES概念—MES功能定义】

作为MES领域的专业组织，制造执行系统协会（MESA)于1997年提出了包括11个功能模块的MES功能组件和集成模型。同时，规定只要具备11个之中的某一个或几个，也属于MES系列的单一功能产品。这11个功能模块分别是：制造资源分配与状态报告、详细工序作业计划、生产调度、车间文档管理、数据采集、人力资源管理、质量管理、工艺过程管理、设备维修管理、产品跟踪、业绩分析。【MES概念—MES功能定义】

为了解决ERP不能管理到设备层的问题，1990年美国先进制造研究协会AMR（AdvancedManufacturingResearch）提出了MES这个新概念，他们将MES定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制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、跟踪以及所有资源（人、设备、物料、客户需求等）的当前状态。AMR于1992年提出了三层的企业集成模型，将企业制造信息化分为三个层次：计划层（MRPII/ERP），执行层（MES），控制层（Control）。【MES概念—MES功能定义】

MESA协会还详细地给出了企业实施MES系统后的改变：缩短生产周期，达到平均45%；减少数据录入时间，通常达到75%或更高；减少待处理的工作（WIP），达到平均24%；减少文档间的传递，达到平均61%；缩短订交货时间，达到平均27%；减少纸面文档，达到平均56%；减少产品缺陷，达到平均18%。【MES概念—MES功能定义】

实施MES的效果MESA的这个定义明确地指明了哪些是MES的功能模块，实施MES系统后会有什么效果，这对当时及以后相当长的一段时间内，在规范MES标准、界定软件范围方面做出了积极的贡献。【MES概念—MES分类】

MES制造执行系统分为两大类：传统的MES制造执行系统和集成的MES制造执行系统传统MES制造执行系统传统MES制造执行系统又分为专用MES制造执行系统和整合MES制造执行系统【MES概念—MES分类】

（1）专用MES系统是根据企业调研以及企业需求加上特殊环境以及要求而研发的功能模块，比如说车间维护问题、生产调度问题等。（2）整合MES系统是针对行业来进行设计，具有一定的通用性。专业MES系统能够在某一方面把问题最好的解决，但是它不能和其他应用进行集成，这是它的不足点。而整合的MES系统在这方面有所进步，能够实现系统内部的集成，并形成单一的逻辑数据库、统一的数据模型等等。不过整合型的MES系统也有其不足点，那就是在整个结构可扩展性方面尤其致命弱点，很难随着业务的变化和发展进行功能配置的更改。【MES概念—MES分类】

集成的MES制造执行系统传统MES制造执行系统在非常规条件下很难做出科学决策，但是车间制造信息中会存在大量的不确定性，所以造成了很多企业都去片面追求数据的数量和准确性，却忽视了MES系统最关键的功能特点：敏捷性和智能性。这样就使车间制造层信息集成困难，决策效率不高，加大了整个MES开发以及使用成本。可集成的MES制造执行系统针对上诉问题，拥有一条解决途径，那就是通过车间信息的有效集成和制造决策过程的智能化来保证车间生产的运行敏捷性，通过可重构和分布式对象技术解决MES的结构敏捷性，从而从根本上来解决MES制造执行系统的敏捷化问题。只有解决了这个问题，我相信企业在运用MES系统之后，将会在生产车间内实现更高的信息化水平，最终给企业带来最大的效益。【MES概念—MES对制造企业的意义】

现在，制造企业逐渐认识到信息化的重要性，很多企业陆续实施了以管理研发数据为核心的PLM系统，以物料管理、财务管理、生产计划为重点的ERP系统，以及企业日常事务处理的OA等系统，这些系统在各自领域都发挥了积极作用。尽管车间拥有众多高端数字化设备，也在使用各类CAD/CAM/CAPP软件，但在信息化管理这方面，特别是车间生产现场管理这部分，如计划、排产、派工、物料、质量等等，还处于传统的管理模式，影响和制约了车间生产能力的发挥。【MES概念—MES对制造企业的意义】

MES系统恰恰就是ERP等上游系统与DNC/MDC等下游系统之间的桥梁，MES强调控制、协调和执行，使企业信息化系统不仅有良好的计划系统，而且能使生产计划落到实处。可以将ERP的主生产计划按照车间设备、人员、物料等实际情况，分解成每一工序、每一设备、每一分钟的车间工序级计划。MES系统能使企业生产管理数字化、生产过程协同化、决策支持智能化，有力地促进精益生产落地及企业智能化转型升级。【MES概念—MES是智能制造的枢纽】

美国著名的工业领域咨询机构，ARC顾问集团在2014年指出，MES是产品研发、生产、营销等活动的枢纽，MES是制造企业的核心信息化系统。【MES概念—立足行业，MES解决车间管理难点】

流程型生产又称“连续性生产”，是指在流程型生产企业中，物料是均匀的、连续地按一定工艺顺序运动，采用按库存、批量、连续的生产方式，典型的行业如石化、钢铁、食品、医药等。流程型生产由于生产批量大、物料需求均匀，生产计划等管理相对简单，但对自动化的设备依赖度高，对设备运行状态监测和控制显得极为重要，需要通过设备及工艺参数确保设备完好率、生产过程的可控性及产品质量稳定性。这些特点体现在流程行业MES上就是重点解决设备及生产过程中的数据采集、分析、追溯等问题，确保生产安全、稳定、高质、高效地运转。【MES概念—立足行业，MES解决车间管理难点】

离散型制造企业产品具有多品种、小批量等行业特点，其生产管理较流程型企业更为复杂。典型离散制造行业包括军工企业、机械制造、电子电器、汽车制造等行业。因产品较为复杂，每个产品在生产过程中一般分解为多个加工任务，由不同的加工工艺来制造完成。生产车间一般下设工段/班组，零件在不同工段/班组之间进行流转。由于设备能力的因素制约，要求零件加工的工艺路线和设备使用非常灵活，这样就造成了计划的频繁变更，也导致了管理困难和计划预见性差。离散型MES更侧重对生产过程的管控，包括生产计划制订、动态调度、生产过程的协同及库房的精益化管理等，管理难度大，但对企业可挖潜力也大。在数据采集方面，离散行业也比流程行业的难度要大。【MES概念—离散型MES的技术难点】

针对离散型制造企业生产的特点，MES系统需要重点解决以下难点：品种多、批量小、交货期紧、影响因素多，计划制订非常复杂，如何进行高效、科学地排产，是离散型MES的一大难题。插单现象时有发生，能否及时、准确、全面地评估出插单后对其他任务的影响。现场生产任务多，变化频繁，生产过程控制如何确保通畅、有效，并具有灵活的应变能力。每个生产任务都是一个系统工程，会涉及现场操作、技术准备、物料准备、刀具准备、设备管理等诸多任务。针对同一任务，如何实现相关人员的协同配合，有效提升生产效率。如何精益化地管控好车间的物料、刀具、夹具、量具等物资，既能保证生产的正常进行，又能使库存成本降至最低。设备、生产过程、产品质量等数据的收集、管理、使用工作难度较大，如何避免以前靠人跑现场，或是依靠质检记录等方式来掌握进度而造成生产信息的滞后。如何实现对整个计划、产品生产过程的动态监控，为车间领导或公司级管理部门提供任务制订、执行状态等所需信息，如何为管理者决策提供及时、准确的数据基础与各类分析报告等等。【MES相关的集成技术—集成概述】

近年来，随着工厂信息化建设不断加强，越来越多的业务系统逐渐实施、应用，这些业务系统将为工厂的科研生产、经营管理创造巨大效益。但是，随着各业务系统应用的不断深入，信息化建设过程中已经出现亟待解决的问题，主要表现：系统分散、数据不一致、信息孤岛等问题。构建信息采集交换平台，打通各系统之间信息壁垒，依托一体化经营分析数据中心，通过展现分析模型进行统一展示，得出存在于各系统间的供分析决策所需要的数据；对整个经营管理过程进行数据分析，既可以看到整体运营情况，也可以对异常情况进行分析。涉及核心系统主要包括PDM、CAPP、MES、DNC（MDC）等。同时，能够与公司其他系统（如办公、邮件、智慧企业平台等）提供数据接口，以便将来进行扩展。【MES相关的集成技术—集成思路】

BOM作为企业的基础数据，在工厂信息化工程中居于核心地位，是企业里不同部门、不同流程间传递数据的基本形式和连接产品工程设计和生产经营管理的桥梁。随着物料需求的发展，BOM从单一BOM扩展成为多形式、跨部门的BOM，从而导致了各部门之间信息资源的交流共享和查询渠道不畅通，造成了设计、工艺、制造等各环节之间的脱节。BOM体现的是具有一定结构关系的物料信息，包含节点及结构两个重要元素。其中，BOM节点在产品的不同阶段承载不同的属性信息，从而体现出不同的BOM视图，成为产品研发与生产组织的主线。MES系统中执行的生产BOM（MBOM）源自PDM系统中的设计BOM（EBOM）和工艺BOM（PBOM），EBOM、PBOM及MBOM间的转换存在一定的转换关系，但其转换过程没有绝对、通用的标准，绝大多数情况下需要企业根据自身实际情况进行制定。【系统之间的层次关系—生产过程角度】

采用ERP／CAPP／PLM(PDM)／MES／PCS（DNC/MDC）集成产品数据管理、生产计划与执行控制，是实现数字制造系统的一个有效解决方案。左图反映了ERP／CAPP／PLM（PDM）／MES／PCS各自在离散制造企业信息系统的层级关系以及层级之间的信息流动关系。【系统之间的层次关系—职能管理角度】

离散型制造企业信息系统一般就由CAD/CAM、PLM、CAPP、ERP、MES、PCS（包含DNC）组成，每个系统在企业管理中，都有自己管理的范围以及在自己管理范围内发挥着其他系统不可替代的独特的管理作用。【系统之间的集成数据流】

数字制造的信息集成是通过ERP／PLM（PDM）／MES／PCS（包括DNC）的信息流集成得以实现的。下图为CAD、CAM／CAPP／ERP／PLM（PDM）／MES／PCS的集成数据流。这种模式把通过CAD、CAM辅助设计的产品数据用PLM进行管理起来，然后利用PLM（PDM）技术来控制产品数据、流程和工程变更，一方面PLM（PDM）将产品几何信息送往ERP系统，同时从PLM这一方需要访问ERP的生产计划信息，从而保证ERP的有效运作。在ERP系统应用基础上，通过集成制造执行系统MES解决生产现场科研试制问题，使生产管理系统能适应多种生产模式。【MES常见集成方案—与CAPP系统集成】

TCM/CAPP借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等功能来制定零件的机械加工工艺过程。工艺设计是产品开发的重要环节，工艺设计的好坏直接决定零件的生产质量和生产效率以及成本。TCM/CAPP系统的实施就是为了缩短工艺编制的时间，优化工艺并实现工艺编制的自动化，减轻工艺编制人员的劳动强度；TCM/CAPP系统的应用还可以使企业的工艺文件实现标准化，实现企业内部数据的高度统一，标准化的工艺文件更加适合企业现代化的生产与管理环境，方便企业应用PDM、MES、ERP等系统。【MES常见集成方案—主要集成内容】

读取工艺路线、物料清单、工具清单、工序对应设备组/设备；通知CAPP进行工艺准备，并向MES反馈。MES获取TCM/CAPP的涉密信息需要根据对照表自动进行消密转换。【MES常见集成方案—技术要点】

CAPP系统提供批量导入功能，将成熟工艺批量导入到中间数据表中，并将标志位标识为0。CAPP系统提供工艺发生变更时将变更工艺数据导入到中间数据表中，并将标志位标识为0。MES系统定时读取中间数据表中标识位为0的数据，同步到本系统数据库。同步完毕，将标识位置为1。数据表的存储方式可以是ORACLE数据库，也可以是ACESS数据库。【MES常见集成方案—与PDM系统集成】

知识的积累和重用是实现创新的基础，企业在日常经营过程中无时不在生成数据，而把大量的数据通过PDM组织起来，并经过去粗取精，从而形成企业的知识资产，在日后的经营当中来重复使用，推陈出新。系统主要负责管理企业的研发数据和研发过程，其功能包括基础数据管理、图文档管理、零部件管理、资源库分类管理、查询管理、可视化管理、工作流程管理、更改管理等。【MES常见集成方案—MES与MDC集成功能实现具体过程】

在生产任务执行的过程中，DNC系统通过集成调取MES中的机床当前的生产任务以便在DNC系统的机床布局图上显示，而MES系统通过集成获取DNC系统提供的机床状态、机床效率、加工信息和机床报警等，以便对MES里生产任务执行情况进行一个真实的反馈。【MES常见集成方案—MES与其他智能化装备集成】

数据类别数据采集与控制需求说明数据流向数据采集类连接状态用于表明AGV控制系统与MES系统之间通信连接建立并畅通AGV控制系统→MESMES→AGV控制系统状态与位置信息AGV的状态和位置信息AGV系统→MES指标信息AGV车OEE指标，AGV车电量状态AGV系统→MES关键部件状态AGV车运行好坏情况AGV系统→MES能源消耗用电量等能源消耗采集AGV系统→MES交互类异常预警车辆异常状态信息AGV系统→MES搬运指令需要搬运的初始位置，方向；目标位置，方向MES→AGV系统

运输结果任务状态信息AGV系统→MESMES发送搬运指令给AGV中央控制系统，AGV系统执行完毕后给MES反馈。【MES常见集成方案—立体仓库】

信息集成：物料库存信息。MES备料指令：仓库开始捡料，出库到指定AGV小车搬运地点，完毕后给MES反馈。立体仓库反馈交互：出库：完成出库后给MES反馈，MES更新库存信息。入库：完成入库后给MES反馈，MES更新库存信息。盘点：完成盘点后给MES反馈，MES更新库存信息。【MES系统的通用操作】

第

1步-输入账号第

2步-输入口令（即：密码，该口令用户可以自己修改）【MES系统的通用操作】

输入用户名与密码后，单击“登录”按钮进入系统主页面，退出系统时点击右下角“退出系统”可以退出

MES系统，尽量不要使用点击浏览器右上角“X”的方式退出系统。【MES系统的通用操作】

功能点是每个模块下方所细分出来的具体功能，具体的功能点使得软件的操作和业务的开展更加的顺畅，单击导航菜单下的模块组，展开模块下面的功能点。【系统角色及职能权限介绍】

Ø系统管理员

主要管理维护系统基础数据，并且在系统出现异常情况时，通过后台数据库、基础数据配置等方式进行系统的维护及

异常排除，主要涉及系统模块-基础数据管理。

Ø工艺员主要涉及模块-BOM管理，负责物料基础数据维护、生产单元维护、BOM结构、