制造執(zhí)行系統(tǒng)MES管理系統(tǒng)

工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是近10年來在國際上迅速發(fā)展、面向車間層的生產(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。



一、前言

制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)，在第二產(chǎn)業(yè)中占據(jù)中心地位。伴隨中國加入WTO和經(jīng)濟(jì)全球化，中國正在成為世界制造業(yè)的中心。中國的制造業(yè)企業(yè)面臨日益激烈的國內(nèi)外競爭，如何迅速提高企業(yè)的核心競爭力，很重要的一點(diǎn)，就是以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，加快信息化進(jìn)程，走新型工業(yè)化道路，實(shí)現(xiàn)全社會(huì)生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展。

縱觀我國制造業(yè)信息化系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，建設(shè)的重點(diǎn)普遍放在ERP管理系統(tǒng)和現(xiàn)場自動(dòng)化系統(tǒng)（ShopFloorControlSystem,SFC）兩個(gè)方面。但是，由于產(chǎn)品行銷在這一、二十年間從生產(chǎn)導(dǎo)向快速地演變成市場導(dǎo)向、競爭導(dǎo)向，因而也對(duì)制造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的管理和組織提出了挑戰(zhàn)，僅僅依靠ERP和現(xiàn)場自動(dòng)化系統(tǒng)往往無法應(yīng)付這新的局面。

工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem,MES）恰好能填補(bǔ)這一空白。工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是近10年來在國際上迅速發(fā)展、面向車間層的生產(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、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。目前國外知名企業(yè)應(yīng)用MES系統(tǒng)已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象，國內(nèi)許多企業(yè)也逐漸開始采用這項(xiàng)技術(shù)來增強(qiáng)自身的核心競爭力。

二、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES及其功能

2.1MES的定義

MES是美國管理界90年代提出的新概念。美國先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR(AdvancedManufacturingResearch)通過對(duì)大量企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)普遍由以ERP/MRPII為代表的企業(yè)管理軟件，以SCADA、HMI(HumanMachineInteface)為代表的生產(chǎn)過程監(jiān)控軟件和以實(shí)現(xiàn)操作過程自動(dòng)化，支持企業(yè)全面集成的MES軟件群組成。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，AMR于1992年提出三層企業(yè)集成模型（如圖一）。



圖1AMR的三層企業(yè)集成模型

MESAInternational(MES國際聯(lián)合會(huì))是以宣傳MES思想和產(chǎn)品為宗旨的貿(mào)易聯(lián)合會(huì)，它為了幫助其成員組織在企業(yè)界推廣MES制定了一系列研究、分析和開發(fā)計(jì)劃。MESA協(xié)會(huì)白皮書（MESAWhitePaperNo.6，1997）對(duì)MES系統(tǒng)作如下之定義：

·MES系統(tǒng)在產(chǎn)品從工票發(fā)出到成品、半成品產(chǎn)出的過程中，扮演生產(chǎn)活動(dòng)最佳化的信息傳遞者。
·當(dāng)事件發(fā)生變異時(shí)，借著實(shí)時(shí)正確的信息、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)規(guī)范、原始工作情況、資料反應(yīng)及回饋，作出快速的響應(yīng)以減少無附加價(jià)值之生產(chǎn)活動(dòng)，提升工廠生產(chǎn)的效率。
·MES改善生產(chǎn)條件及準(zhǔn)時(shí)出貨、庫存周轉(zhuǎn)、生產(chǎn)毛利及現(xiàn)金流量效益，MES并且也在企業(yè)與供應(yīng)鏈之間提供一個(gè)雙向的生產(chǎn)信息流。

MESA協(xié)會(huì)白皮書（MESAWhitePaperNo.3，1997）中提出說明企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）、MES與控制系統(tǒng)間的作業(yè)互動(dòng)與信息流模式，如圖二所示。

圖中左邊ERP等系統(tǒng)需隨時(shí)注意產(chǎn)品庫存量、客戶訂單狀況與材料需求，然后將這些信息傳送至MES，由執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)或安排庫存以滿足客戶訂單需求。對(duì)MES而言，這一層就是生產(chǎn)的計(jì)劃層。

中間部分為MES系統(tǒng)，負(fù)責(zé)完成產(chǎn)品制造工作，產(chǎn)品的規(guī)格、型號(hào)、參數(shù)等相關(guān)資料儲(chǔ)存于此系統(tǒng)中，MES將此產(chǎn)品相關(guān)資料轉(zhuǎn)化為作業(yè)程序提供給控制系統(tǒng)之作業(yè)人員或機(jī)器設(shè)備來使用。



2.2MES的功能

由MES的定義可見，MES為一系列管理功能，它完全可以是各種生產(chǎn)管理的功能軟件集合。MESA通過其各成員的實(shí)踐歸納了十一個(gè)主要的MES功能模塊，包括：

*工序詳細(xì)調(diào)度
*資源分配和狀態(tài)管理
*生產(chǎn)單元分配
*過程管理
*人力資源管理
*維護(hù)管理
*質(zhì)量管理
*文檔控制
*產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理
*性能分析和數(shù)據(jù)采集

MES的各功能模型與企業(yè)其它信息化系統(tǒng)的關(guān)系如圖三所示。實(shí)際的MES產(chǎn)品可能同時(shí)包含了其中一個(gè)或幾個(gè)功能模塊。

三、XX股份制冷車間MES系統(tǒng)的需求分析

XX制冷機(jī)廠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行將近兩年時(shí)間，相關(guān)的生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)、倉庫系統(tǒng)、采購系統(tǒng)等已經(jīng)完成。目前已經(jīng)到了建立MES系統(tǒng)的時(shí)候。建立企業(yè)的MES可以解決企業(yè)目前存在的以下問題：

1．分廠管理人員，無法及時(shí)知道車間目前的加工狀況；分廠的管理無法做到實(shí)時(shí)控制；
2．無法及時(shí)統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)線每一臺(tái)設(shè)備的加工情況：待加工件、正加工件、已完成件等信息；
3．無法及時(shí)統(tǒng)計(jì)車間的設(shè)備利用率，設(shè)備空轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)、運(yùn)行的時(shí)間，分析和統(tǒng)計(jì)形成的原因；
4．產(chǎn)品因質(zhì)量出現(xiàn)用戶產(chǎn)品投訴的時(shí)候，能否根據(jù)產(chǎn)品號(hào)碼追溯這批產(chǎn)品的所有生產(chǎn)過程信息？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)過的工序、生產(chǎn)時(shí)間日期和關(guān)鍵的工藝參數(shù)？
5．無法及時(shí)統(tǒng)計(jì)和監(jiān)控車間每一個(gè)零件的質(zhì)量信息。對(duì)于出現(xiàn)質(zhì)量異常情況的零件，及時(shí)提供監(jiān)控和控制。


6.同一條生產(chǎn)線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？
7．不能及時(shí)統(tǒng)計(jì)分析車間加工過程中，出現(xiàn)的質(zhì)量問題，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；
8．無法及時(shí)提供設(shè)備的運(yùn)行態(tài)勢情況；
9．無法實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)車間的關(guān)鍵零件的運(yùn)行情況。比如機(jī)體、轉(zhuǎn)子等。
10．無法實(shí)時(shí)監(jiān)控每一個(gè)訂單的運(yùn)行情況，并且以圖形的方式顯示出來。
11．如何對(duì)輔料進(jìn)行分類處理，同時(shí)對(duì)每一輔料成本的分?jǐn)偡绞竭M(jìn)行定義。
12．如何利用信息技術(shù)進(jìn)行車間的二級(jí)成本核算和成本詳細(xì)列表。

總之，建立企業(yè)實(shí)時(shí)的MES系統(tǒng)，不僅可以提高車間的管理水平，而且可以大大提高企業(yè)的管理水平。在同行業(yè)的管理水平始終處于領(lǐng)先地位。

四、XX股份制冷機(jī)廠車間加工流程圖

下面描述制冷機(jī)廠生產(chǎn)車間的數(shù)據(jù)流程圖：

車間現(xiàn)場調(diào)度流程圖

該流程圖反應(yīng)車間主要的加工過程，這些過程有的地方需要細(xì)化。具體的功能在以后的功能描述中，均已經(jīng)體現(xiàn)。

五、車間MES系統(tǒng)的功能描述

MES系統(tǒng)功能很多，我們前一期的車間系統(tǒng)，已經(jīng)有了許多的重疊功能。本方案將給出MES系統(tǒng)需要增加的功能。

5.1工藝管理系統(tǒng)的改進(jìn)

5.1.1加工零件的分類處理。

5.1.2錄入產(chǎn)品工藝路線：修改和編輯車間的工藝路線系統(tǒng)：產(chǎn)品工藝路線的借用、拷貝、多項(xiàng)錄入等。對(duì)于不同的工藝加工方式，可以編制不同的加工路線。也就是采用不同的工藝版本。

5.1.3車間關(guān)鍵工序定義：定義每一個(gè)零件或者關(guān)鍵零件的關(guān)鍵工序。同時(shí)定義關(guān)鍵工序檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn).檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要包括:設(shè)計(jì)尺寸,許可尺寸,以及相關(guān)的技術(shù)要求.主要公差范圍。質(zhì)量檢驗(yàn)的檢驗(yàn)方式:全部檢驗(yàn)、抽檢，同時(shí)定義抽檢的比例等。

5.1.4車間零件屬性定義：根據(jù)車間的零件加工方式，定義每一個(gè)零件的屬性：關(guān)鍵零件和一般零件；關(guān)鍵零件在生產(chǎn)中控制到每一個(gè)個(gè)體，按個(gè)體產(chǎn)生流水碼，一般零件按批次管理。

5.1.5材料管理系統(tǒng):建立企業(yè)的原材料數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)包括：材料的編號(hào)、材料名稱、材料的規(guī)格、材料計(jì)劃價(jià)格、材料實(shí)際價(jià)格、材料的分類(生產(chǎn)材料、輔助材料、混合方式)以及材料的分?jǐn)偡绞健Ｉa(chǎn)用的原材料一般系統(tǒng)定義為一次分?jǐn)偂］o助材料一般包括以下幾種分?jǐn)偡绞剑阂淮畏謹(jǐn)偂垂r(shí)分?jǐn)偂磾?shù)量分?jǐn)偂慈藛T分?jǐn)偂丛O(shè)備分?jǐn)偟确绞健６x分?jǐn)偡绞侥康氖菫檐囬g的二級(jí)成本核算做準(zhǔn)備。