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创造业车间级经管系统及其典型结构MES、概述1创造业是我国国民经济重要的支柱产业,在第二产业中占领中心地位伴有中国加入和经济全球化,中国正在成为世界创造WTO业的中心中国的创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创造业信息化系统的应用现状,建设的重点普遍放在经管系统和现场自动化系统ERP ShopFloor ControlSystem,SFC两个方面但是,由于产品格销在这
一、二十年间从生产导向快速地演变成市场导向、竞争导向,于是也对创造企业生产现场的经管和组织提出了挑战,仅仅依靠和现场自动化系统往往无法对付这新ERP的局面工厂创造执行系统Manufacturing ExecutionSystem,MES恰好能填补这一空白工厂创造执行系统是近年来在国际MES10上迅速发展、面向车间层的生产经管技术与实时信息系统可MES以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的创造业环境,匡助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量合用于不同行业家电、汽车、以连接到在设定的权限内对系统进行信息发布或者读取操作MES,公司内部经管、外部机构以及其它相关业务单位通过联系形成MES为了一个密切的整体,做到实时信息共享,使业务流程变得有序而高效
四一、与5MES ERP虽然和在功能上具有非常良好的互补性,ERP MES但是在企业信息化建设过程中,它们之间未必需要相互依赖于对方而存在在生产计划经管、质量经管和物流经管等方面,和MES ERP系统的功能可以互相延伸和对接,共同构建更为完善的现代化企业信息经管体系当企业已经存在系统时,可以将与系统进行集成,以优化公司的信ERP MES ERP息经管,更加有力地保证商业目标的实现与系统集成的优点体现为MESERP•进一步改进现有的操作流程,实现企业经管层和车间经管层一体化规范运作,从而更加有效地缩短产品周期,提高劳动生产率•进一步改造信息技术基础设施,实现公司内部信息和数据的集中经管,从根本上减少信息和数据内部流通的时间•配合供应链经管系统,减少供应链成本,增强对顾客需SCM求的快速反应,优化客户服务并提高公司的整体工作效率•增加财务系统数据当日更新和经管报表即时统计的功能,实现当日结帐的目标•以实时数据为依据的生成计划更加正确及时地反映整个生产情况、的前景6MES是面向车间层的生产经管技术与实时信息系统,它是实MES施企业敏捷创造战略,实现车间生产敏捷化的基本技术手段由于强调控制和协调,使现代创造业信息系统不仅有很好的计划系MES统,而且能使计划落实到实处的执行系统因此短短几年间在国外的企业中迅速推广开来,并给企业MES带来了巨大的经济效益我国企业实施以为主的企业经管软件有将近MRPII/ERP20年的历史,在业界,存在着为数庞大的厂商和开发军团,但这ERP部份厂商惟独较少部份会向的方向发展,其原因是与MES MES工业控制密切结合,其研发和实施需要很强的工业自动化基础和工业现场工程经验,这是一道比较高的技术门坎,将不少类型的ERP IT厂商拒之门外但我们也相信,随着行业和经济规模的发展,会有相当部份的商与自动化厂商、创造型企业合并或者密切合作,在ITT2-3年后,厂商可能会如雨后春笋般涌现,其技术和实施手段也必然MES将日益成熟半导体、通讯、、医药),能够对单一的大批量生产和既有多品种IT小批量生产又有大批量生产的混合型创造企业提供良好的企业信息经管目前国外知名企业应用系统已经成为普遍现象,国内许MES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、企业计划层与过程控制层之间的信息断层问题2我国创造业多年来采用的传统生产过程的特点是“由上而下”按计划生产简单的说是从计划层到生产控制层企业根据定单或者市场等情况制定生产计划一生产计划到达生产现场一组织生产一产品派送企业经管信息化建设的重点也大都放在计划层,以进行生产规划经管及普通事务处理如就是“位”于企业上层计划层,ERP用于整合企业现有的生产资源,编制生产计划在下层的生产控制层,企业主要采用自动化生产设备、自动化检测仪器、自动化物流搬运储存设备等解决具体生产(制程)的生产瓶颈,实现生产现场的自动化控制由于市场环境的变化和现代生产经管理念的不断更新,一个创造型企业能否良性运营,关键是使“计划”与“生产”密切配合,企业和车间经管人员可以在最短的时间内掌握生产现场的变化,作出准确的判断和快速的应对措施,保证生产计划得到合理而快速修正虽然和现场自动化系统已经发展到了非常成熟的程度,但是由于ERP系统的服务对象是企业经管的上层,普通对车间层的经管流程ERP不提供直接和详细的支持而现场自动化系统的功能主要在于现场设备和工艺参数的监控,它可以向经管人员提供现场检测和统计数据,但是本身并非真正意义上的经管系统所以,系统和现场自动化ERP系统之间浮现了经管信息方面的“断层”,对于用户车间层面的调度和经管要求,它们往往显得束手无策或者功能薄弱比如面对以下车间经管的典型问题,它们就难以给出完善的解决手段•浮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?能否即将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?•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?•过去小时之内生产线上浮现最多的种产品缺陷是什么?125次品数量各是多少?•目前仓库以及前工序、中工序、后工序线上的每种产品数量各是多少?要分别供应给哪些供应商?何时能够及时交货?•生产线和加工设备有多少时间在生产,多少时间在停转和空转?影响设备生产潜能的最主要原因是设备故障?调度失误?材料供应不及时?工人培训不够?还是工艺指标不合理?•能否对产品的质量检测数据自动进行统计和分析,精确区分产品质量的随机波动与异常波动,将质量隐患泯灭于萌芽之中?•能否废除人工报表,自动统计每一个过程的生产数量、合格率和缺陷代码?的定位,是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层,MES主要负责车间生产经管和调度执行一个设计良好的系统可以MES在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等经管功能,使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间经管信息服务系统通过强调创造过程的整体优化来匡助企业实施完整的闭环生产,协助企业建立一体化和实时化的信息体系ERP/MES/SFC、创造执行系统及其功能3MES的定义
3.1MES是美国经管界年代提出的新概念美国先进创造MES90研究机构通过对大量AMRAdvanced ManufacturingResearch企业的调查发现现有的企业生产经管系统普遍由以为代ERP/MRPII表的企业经管软件,以、SCADA为代表的生产过程监控软件和以实HMIHuman MachineInteface现操作过程自动化,支持企业全面集成的软件群组成根据调MES查结果,于年提出的三层的企业集成模型如图AMR19921o国际联合会是以宣传思想MESA InternationalMES MES和产品为宗旨的贸易联合会,它为了匡助其成员组织在企业界推广制定了一系列研究、分析和开辟计划协会白皮书MES MESA对系统作如下之定义MESA WMtePaper No.6,1997MES系统在产品从工单发出到成品产出的过程中,扮演生产活•MES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,提升工厂生产制程的效率改善生产条件及准时出货、库存周转、生产毛利MES及现金流量效益,并且也在企业与供应链之间提供一个双向的MES生产信息流协会白皮书MESA MESAWhite PaperNo.3,1997中提出说明企业资源规划()、与控制系统间的作业互动ERP MES与信息流模式,如图二所示图中左边等系统需随时注意产品库存量、客户订ERP单状况与材料需求,然后将这些信息传送至由执行系统进行生MES,产或者安排库存以满足客户定单需求对而言,这一层就是生MES产的计划层中间部份为系统,负责完成产品创造工作,产品MES的规格、型号、参数等相关资料储存于此系统中,将此MES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者机器设备来使用右边部份为控制系统,当做业程序、相关流程、文件及其它相关生产需求工程就绪,控制系统便运用所有工厂内相关资源(软、硬件及人员)负责完成生产创造过程以达成产品生产目标的功能
3.2MES由的定义可见,为一系列经管功能,而并非一套软件MES MES系统,它彻底可以是各种生产经管的功能软件集合通过其MESA各成员的实践归纳了十一个主要的功能模块,包括MES工序详细调度资源分配和状态经管生产单元分配过程经管人力资源经管维护经管质量经管文档控制产品跟踪和产品清单经管性能分析和数据采集的各功能模型与企业其它信息化系统的关系如图MES三所示实际的产品可能同时包含了其中一个或者几个功能模MES块、的典型结构4MES由于在产品从工单发出到成品产出的整个过程MES中,扮演生产活动最佳化的“信息传递者”的角色,必然要具MES有多种功能并且能够同时为生产、质检、工艺、物流等多个部门服务,这就决定了的结构设计必须满足以下MES原则:・应该是一个分布式的计算机系统MES系统能够与企业的其他创造信息系统相联接,从而•MES提供高效的企业经管功能“它以生产行为信息为核心,为企业决策系统提供直接的支持・MESA1997由于工厂可能会从不同的软件供应商购买适合自己的模MES块,或者将车间现有的各种经管系统集成为功能的一部份,其MES结果导致许多工厂的系统实际上是一个大杂烧每一个系统都MES有各自的处理逻辑,数据库,数据模型和通信机制又因为应MES用往往是要满足关键任务的系统,这样的系统就很难随技术的更新而进行升级一个基于统一软硬件平台的系统往往采用工业MES等设备作为车间内各生产单元生产区域功能站的主PC/PLC/HMI要构件,通过对各个生产单元的数据采集和反馈,组成覆盖全厂或者整个流水线的、满足闭环生产经管需要的开放式以太网络采用MES数据库服务器作为系统核心,进行实时数据存取和比照,实现生产信息的监视、控制和生产过程的经管系统以大型关系型数据库技术为设计基础,便于大量实时数据的存储、比对、运作,产生各类统计分析报表,并基于稳定的应用,提供规范的网际网络的浏览查Web询和远程资料索取当前典型的结构模型如图四MES在企业内部,各功能站通过局域网对服务器进行交互操MES作,同时其他各查询终端也通过局域网查询处理后提供的数据、MES报表和图形在企业外部,通过可Internet。