MES系統(tǒng)

　　MES系統(tǒng)即制造執(zhí)行系統(tǒng)(manufacturing execution system，簡(jiǎn)稱(chēng)MES）是美國(guó)AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc．)在90年代初提出的，旨在加強(qiáng)MRP計(jì)劃的執(zhí)行功能，把MRP計(jì)劃同車(chē)間作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制，通過(guò)執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。這里的現(xiàn)場(chǎng)控制包括PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、各種計(jì)量及檢測(cè)儀器、機(jī)械手等。MES系統(tǒng)設(shè)置了必要的接口，與提供生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)施的廠(chǎng)商建立合作關(guān)系。

 

　　MRPII的執(zhí)行層包括了車(chē)間作業(yè)和采購(gòu)作業(yè)，MES側(cè)重在車(chē)間作業(yè)計(jì)劃的執(zhí)行，充實(shí)了軟件在車(chē)間控制和車(chē)間調(diào)度方面的功能，以適應(yīng)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境多變情況下的需求。同時(shí)，為了適應(yīng)執(zhí)行計(jì)劃過(guò)程中變化的外部環(huán)境，MRP的計(jì)劃功能要更為靈活，如加強(qiáng)物料計(jì)劃與能力計(jì)劃的集成度，物料和工藝路線(xiàn)自動(dòng)替代及增減、平移、分割工序的功能等。一個(gè)完善的MRPII系統(tǒng)，本身應(yīng)當(dāng)包括計(jì)劃執(zhí)行的功能，問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是軟件的計(jì)劃執(zhí)行程序功能的強(qiáng)弱、同現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)施的接口和集成、以及計(jì)劃調(diào)度功能是否有足夠的應(yīng)變能力和靈活性。 一些在車(chē)間或現(xiàn)場(chǎng)管理方面具有特色的軟件公司及其合作伙伴與用戶(hù)在1992年成立了MESA協(xié)會(huì)，以發(fā)展其業(yè)務(wù)。該組織由最初的23家公司發(fā)展到如今約200余個(gè)成員單位。制造執(zhí)行系統(tǒng)是一個(gè)用來(lái)跟蹤生產(chǎn)進(jìn)度，庫(kù)存情況，工作進(jìn)度和其它進(jìn)出車(chē)間的操作管理相關(guān)的信息流。

 

　　1990年11月，美國(guó)先進(jìn)制造研究中心AMR（Advanced Manufacturing Research）就提出了MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）概念。1997年，MESA提出的MES功能組件和集成模型，包括11個(gè)功能，同時(shí)規(guī)定，只要具備11個(gè)功能之中的某一個(gè)或幾個(gè)，也屬M(fèi)ES系列的單一功能產(chǎn)品。2004年，MESA提出了協(xié)同MES體系結(jié)構(gòu)(c-MES)。

　　20世紀(jì)90年代初期，中國(guó)就開(kāi)始對(duì)MES以及ERP的跟蹤研究、宣傳或試點(diǎn)，而且曾經(jīng)提出了 “管控一體化”，“人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷(xiāo)”等頗具中國(guó)特色的CIMS、MES、ERP、SCM等概念，只是總結(jié)、歸納、宣傳、堅(jiān)持或者提煉、提升不夠，發(fā)展勢(shì)頭不快。

　　國(guó)內(nèi)最早的MES是20世紀(jì)80年代寶鋼建設(shè)初期從SIEMENS公司引進(jìn)的。中國(guó)工業(yè)信息化基本上是沿著西方工業(yè)國(guó)家的軌跡前進(jìn)，只是慢半拍而已。幾乎絕大多數(shù)大學(xué)和工業(yè)自動(dòng)化研究單位，甚至于國(guó)家、省、市級(jí)政府主管部門(mén)都開(kāi)始跟蹤、研究MES。從中央到地方，從學(xué)會(huì)到協(xié)會(huì)，從IT公司到制造生產(chǎn)廠(chǎng)，從綜合網(wǎng)站到專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站，從綜合大學(xué)到專(zhuān)科院校，都卷入了MES熱潮之中。

　　制造執(zhí)行管理系統(tǒng)(MES)是企業(yè)CIMS信息集成的紐帶，是實(shí)施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略和實(shí)現(xiàn)車(chē)間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)手段。工廠(chǎng)制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是國(guó)際上迅速發(fā)展、面向車(chē)間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)。MES可以為用戶(hù)提供一個(gè)快速反應(yīng)、有彈性、精細(xì)化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)減低成本、按期交貨、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和提高服務(wù)質(zhì)量。適用于不同行業(yè)(家電、汽車(chē)、半導(dǎo)體、通訊、IT、醫(yī)藥)，能夠?qū)我坏拇笈可a(chǎn)和既有多品種小批量生產(chǎn)又有大批量生產(chǎn)的混合型制造企業(yè)提供良好的企業(yè)信息管理。

　　MES作為生產(chǎn)形態(tài)變革的產(chǎn)物，其起源大多源自工廠(chǎng)的內(nèi)部需求。為了更好得理解MES的產(chǎn)生背景，我們先回顧一下計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng)的演化歷史 制造執(zhí)行系統(tǒng)八十年代MRPII在美國(guó)生產(chǎn)與庫(kù)存管理協(xié)會(huì)（APICS）大力宣傳和組織推動(dòng)下得到了迅速的普及和廣泛應(yīng)用，但也暴露出一些不足之處，如MRPII對(duì)預(yù)測(cè)需求和銷(xiāo)售管理不夠重視，對(duì)車(chē)間的大量實(shí)時(shí)事件與數(shù)據(jù)不能很好地利用等等。許多企業(yè)認(rèn)識(shí)到需要其它系統(tǒng)來(lái)解決MRPII在某些方面管理薄弱的問(wèn)題。于是為了滿(mǎn)足銷(xiāo)售、預(yù)測(cè)的需求，產(chǎn)生了分銷(xiāo)資源計(jì)劃DRP（Distribution Resource Planning）。同樣，為了強(qiáng)化車(chē)間的執(zhí)行功能，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）也就應(yīng)運(yùn)而生。

 

　　在應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)的MES系統(tǒng)明顯落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。中國(guó)大部分制造企業(yè)還過(guò)度依賴(lài)人力進(jìn)行生產(chǎn)，因此收集完整、可靠的，數(shù)據(jù)化信息非常困難。而且制造企業(yè)的信息系統(tǒng)都是由許多獨(dú)立的子系統(tǒng)組成，基于事務(wù)處理的子系統(tǒng)和許多基于實(shí)時(shí)操作的工廠(chǎng)子系統(tǒng)，集成難度非常高、相容性比較低。 MES是制造執(zhí)行與控制管理系統(tǒng)，由于制造過(guò)程及過(guò)程控制對(duì)象的復(fù)雜性和專(zhuān)有性，使得MES系統(tǒng)形態(tài)有比較大的差異，應(yīng)用模式也可能完全不同，這些因素客觀上造成了MES產(chǎn)品與服務(wù)市場(chǎng)的多樣性。但是由于MES的多樣性、復(fù)雜性、特殊性以及特定行業(yè)的需要性，MES在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)較大的需求。

 

　　MES系統(tǒng)即制造執(zhí)行系統(tǒng) (manufacturing execution system， 簡(jiǎn)稱(chēng)MES)美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR(Advanced Manufacturing Research)將MES定義為“位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車(chē)間層的管理信息系統(tǒng)”,它為操作人員/管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設(shè)備、物料、客戶(hù)需求等)的當(dāng)前狀態(tài)?！≈圃靾?zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(huì)(Manufacturing Execution System Association，MESA)對(duì)MES所下的定義：“MES 能通過(guò)信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠(chǎng)發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES能對(duì)此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。這種對(duì)狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒(méi)有附加值的活動(dòng)，有效地指導(dǎo)工廠(chǎng)的生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程，從而使其既能提高工廠(chǎng)及時(shí)交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。MES還通過(guò)雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息。”

　集成系統(tǒng)

　　美國(guó)AMR(Advanced Manufacturing Research)研究小組在分析信息技術(shù)的發(fā)展和MES應(yīng)用前景的基礎(chǔ)上提出了可集成MES(Integratable MES，I-MES) 。它將模塊化和組件技術(shù)應(yīng)用到MES的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，是兩類(lèi)T-MES系統(tǒng)的結(jié)合。從表現(xiàn)形式上看，具有專(zhuān)用的MES系統(tǒng)的特點(diǎn)，即I-MES中的部分功能作為可重用組件單獨(dú)銷(xiāo)售。同時(shí)，它又具有集成的MES的特點(diǎn)，即能實(shí)現(xiàn)上下兩層之間的集成。此外，I-MES還能實(shí)現(xiàn)客戶(hù)化、可重構(gòu)、可擴(kuò)展和互操作等特性，能方便地實(shí)現(xiàn)不同廠(chǎng)商之間的集成和原有系統(tǒng)的保護(hù)，以及即插即用等功能。

 

　　傳統(tǒng)的MES(Traditional MES，T-MES)大致可分為兩大類(lèi)：

　　1）專(zhuān)用的MES 系統(tǒng)(Point MES)。它主要是針對(duì)某個(gè)特定的領(lǐng)域問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，如車(chē)間維護(hù)、生產(chǎn)監(jiān)控、有限能力調(diào)度或是SCADA等；

　　2）集成的MES系統(tǒng) (Integrated MES)。該類(lèi)系統(tǒng)起初是針對(duì)一個(gè)特定的、規(guī)范化的環(huán)境而設(shè)計(jì)的，如今已拓展到許多領(lǐng)域，如航空、裝配、半導(dǎo)體、食品和衛(wèi)生等行業(yè)，在功能上它已實(shí)現(xiàn)了與上層事務(wù)處理和下層實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的集成。

　　雖然專(zhuān)用的MES能夠?yàn)槟骋惶囟ōh(huán)境提供最好的性能，卻常常難以與其它應(yīng)用集成。集成的 MES比專(zhuān)用的MES邁進(jìn)了一大步，具有一些優(yōu)點(diǎn)，如單一的邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)內(nèi)部具有良好的集成性、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型等等，但其整個(gè)系統(tǒng)重構(gòu)性能弱，很難隨業(yè)務(wù)過(guò)程的變化而進(jìn)行功能配置和動(dòng)態(tài)改變。

 

　　1．制造資源分配與狀態(tài)報(bào)告；

　　2．詳細(xì)工序作業(yè)計(jì)劃；

　　3．生產(chǎn)調(diào)度；

　　4．車(chē)間文檔管理；

　　5．?dāng)?shù)據(jù)采集；

　　6．人力資源管理；

　　7、質(zhì)量管理；

　　8．工藝過(guò)程管理；

　　9．設(shè)備維修管理；

　　10．產(chǎn)品跟蹤；

　　11．業(yè)績(jī)分析。

 

　　現(xiàn)場(chǎng)管理細(xì)度：由按天變?yōu)榘捶昼?秒

　　現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集：由人手錄入變?yōu)閽呙?、快速?zhǔn)確采集

　　電子看板管理：由人工統(tǒng)計(jì)發(fā)布變?yōu)樽詣?dòng)采集、自動(dòng)發(fā)布

　　倉(cāng)庫(kù)物料存放：模糊、雜散變?yōu)橥该?、?guī)整

　　生產(chǎn)任務(wù)分配：人工變?yōu)樽詣?dòng)分配、產(chǎn)能平衡

　　倉(cāng)庫(kù)管理：人工、數(shù)據(jù)滯后變?yōu)橄到y(tǒng)指導(dǎo)、及時(shí)、準(zhǔn)確

　　責(zé)任追溯：困難、模糊變?yōu)榍逦⒄_

　　績(jī)效統(tǒng)計(jì)評(píng)估：靠殘缺數(shù)據(jù)估計(jì)變?yōu)閼{準(zhǔn)確數(shù)據(jù)分析

　　統(tǒng)計(jì)分析：按不同時(shí)間/機(jī)種/生產(chǎn)線(xiàn)等多角度分析對(duì)比

 

　　1、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES可監(jiān)控從原材料進(jìn)廠(chǎng)到產(chǎn)品的入庫(kù)的全部生產(chǎn)過(guò)程，記錄生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)品所使用的材料、設(shè)備，產(chǎn)品檢測(cè)的數(shù)據(jù)和結(jié)果以及產(chǎn)品在每個(gè)工序上生產(chǎn)的時(shí)間、人員等信息。這些信息的收集經(jīng)過(guò)MES系統(tǒng)加以分析，就能通過(guò)系統(tǒng)報(bào)表實(shí)時(shí)呈現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)進(jìn)度、目標(biāo)達(dá)成狀況、產(chǎn)品品質(zhì)狀況，以及產(chǎn)的人、機(jī)、料的利用狀況，這樣讓整個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)完全透明化。企業(yè)的管理人員，無(wú)論何時(shí)身處何地，只要透過(guò)Internet就能將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的狀況看的清清楚楚明明白白。身在總部的老板亦能通過(guò)MES獲取信息運(yùn)籌帷幄，遠(yuǎn)在國(guó)外的客戶(hù)當(dāng)然可以來(lái)關(guān)心他們的訂單進(jìn)度、產(chǎn)品品質(zhì)。

　　MES系統(tǒng)為工廠(chǎng)帶來(lái)什么好處：

　　a、優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)制造管理模式，強(qiáng)化過(guò)程管理和控制，達(dá)到精細(xì)化管理目的。

　　b、加強(qiáng)各生產(chǎn)部門(mén)的協(xié)同辦公能力，提高工作效率、降低生產(chǎn)成本。

　　c、提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，避免人為干擾，促使企業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)化。

　　d、為企業(yè)的產(chǎn)品、中間產(chǎn)品、原材料等質(zhì)量檢驗(yàn)提供有效、規(guī)范的管理支持。

　　e、實(shí)時(shí)掌控計(jì)劃、調(diào)度、質(zhì)量、工藝、裝置運(yùn)行等信息情況，使各相關(guān)部門(mén)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。 　 f、最終可利用 MES系統(tǒng)建立起規(guī)范的生產(chǎn)管理信息平臺(tái)，使企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)場(chǎng)控制層與管理層之間的信息互聯(lián)互通，以此提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

　　2、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES通過(guò)反饋結(jié)果來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)制造過(guò)程的管理業(yè)務(wù)。生產(chǎn)過(guò)程追溯功能可使企業(yè)非常清楚產(chǎn)品的原材料是哪家什么時(shí)間提供的，接收人是誰(shuí)，檢驗(yàn)的參數(shù)，產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)的時(shí)間、技術(shù)參數(shù)、操作人員等信息。根據(jù)這些反饋信息，來(lái)解決企業(yè)產(chǎn)能成本過(guò)高，或者產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的原因，及時(shí)做出調(diào)整，有針對(duì)性的為客戶(hù)提供更好的服務(wù)，即時(shí)發(fā)生客戶(hù)投訴我們也能及時(shí)準(zhǔn)確地為客戶(hù)澄清問(wèn)題，確認(rèn)影響范圍。同時(shí)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)為生產(chǎn)管理決策提供有效的支持，讓生產(chǎn)過(guò)程的問(wèn)題及時(shí)的暴露、及時(shí)地處理，從而有效遏制問(wèn)題的發(fā)生，將產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題以及生產(chǎn)線(xiàn)的異常狀況消滅在萌芽狀態(tài)。

　　1）MES是對(duì)整個(gè)車(chē)間制造過(guò)程的優(yōu)化，而不是單一的解決某個(gè)生產(chǎn)瓶頸；

　　2） MES必須提供實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的功能，并作出相應(yīng)的分析和處理；

　　3）MES需要與計(jì)劃層和控制層進(jìn)行信息交互，通過(guò)企業(yè)的連續(xù)信息流來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成。

　　3、工廠(chǎng)制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是在國(guó)際上迅速發(fā)展、面向車(chē)間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)。

　　4、比如面對(duì)以下車(chē)間管理的典型問(wèn)題，它們就難以給出完善的解決手段：

　　a、 出現(xiàn)用戶(hù)產(chǎn)品投訴的時(shí)候，能否根據(jù)產(chǎn)品文字號(hào)碼追溯這批產(chǎn)品的所有生產(chǎn)過(guò)程信息？能否立即查明它的：原料供應(yīng)商、操作機(jī)臺(tái)、操作人員、經(jīng)過(guò)的工序、生產(chǎn)時(shí)間日期和關(guān)鍵的工藝參數(shù)？

　　b、同一條生產(chǎn)線(xiàn)需要混合組裝多種型號(hào)產(chǎn)品的時(shí)候，能否自動(dòng)校驗(yàn)和操作提示以防止工人部件裝配錯(cuò)誤、產(chǎn)品生產(chǎn)流程錯(cuò)誤、產(chǎn)品混裝和貨品交接錯(cuò)誤？

　　c、過(guò)去12小時(shí)之內(nèi)生產(chǎn)線(xiàn)上出現(xiàn)最多的5種產(chǎn)品缺陷是什么？次品數(shù)量各是多少？

　　d、當(dāng)前倉(cāng)庫(kù)以及前工序、中工序、后工序線(xiàn)上的每種產(chǎn)品數(shù)量各是多少？要分別供應(yīng)給哪些供應(yīng)商？何時(shí)能夠及時(shí)交貨？

　　e、生產(chǎn)線(xiàn)和加工設(shè)備有多少時(shí)間在生產(chǎn)，多少時(shí)間在停轉(zhuǎn)和空轉(zhuǎn)？影響設(shè)備生產(chǎn)潛能的最主要原因是：設(shè)備故障？調(diào)度失誤？材料供應(yīng)不及時(shí)？工人培訓(xùn)不夠？還是工藝指標(biāo)不合理？

　　f、 能否對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，精確區(qū)分產(chǎn)品質(zhì)量的隨機(jī)波動(dòng)與異常波動(dòng)，將質(zhì)量隱患消滅于萌芽之中？

　　g、 能否廢除人工報(bào)表

　　自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每個(gè)過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)量、合格率和缺陷代碼？

　　5、MES的定位，是處于計(jì)劃層和現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)車(chē)間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺(tái)上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量控制、設(shè)備故障分析、網(wǎng)絡(luò)報(bào)表等管理功能，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接可以同時(shí)為生產(chǎn)部門(mén)、質(zhì)檢部門(mén)、工藝部門(mén)、物流部門(mén)等提供車(chē)間管理信息服務(wù)。系統(tǒng)通過(guò)強(qiáng)調(diào)制造過(guò)程的整體優(yōu)化來(lái)幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實(shí)時(shí)化的ERP/MES/SFC信息體系。

　　6、 MES產(chǎn)品功能　為企業(yè)生產(chǎn)管理人員進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控與管理、保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，控制產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本提供了靈活有力的工具。包括以下功能：

　　1、正確掌握在制品數(shù)量，及不良品的追蹤，降低在制品成本；

　　2、 用條形碼追蹤產(chǎn)品序號(hào)，提高產(chǎn)品的售后服務(wù)水平；

　　3、及時(shí)反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，追溯品質(zhì)歷史，提高產(chǎn)品治理；

　　4、 大幅減少現(xiàn)場(chǎng)手工作業(yè)，提高現(xiàn)場(chǎng)管理人員的生產(chǎn)力；

　　5、充分掌握工具、設(shè)備的使用狀況，使制造資源高效運(yùn)作；

　　6、 強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)報(bào)表為企業(yè)管理決策提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提高公司核心競(jìng)爭(zhēng)力。