MES的研究现状及应用问题
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
企业信息化是用信息技术改造传统产业和实现信息化带动工业化的突破口[2]。企业信息化就是将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合，带动产品设计方法和工具的创新、企业生产管理模式的创新、企业间协作关系的创新，从而实现产品设计的数字化、企业管理的数字化、制造装备的数字化、生产过程控制的智能化、咨询服务的网络化，最终全面提升企业的竞争力[3]。
图1-1企业信息化基本内容
1)企业信息化基础建设
企业信息化基础建设主要包括计算机网络、信息门户、信息中心、数据库系统、信息安全系统等五方面建设。顾名思义，作为企业信息化的这些基础设施，都是企业各种信息系统的支撑环境和运行条件。企业信息化基础建设与信息系统的开发应用是同步而行的。
2)产品研发信息化
产品研发信息化是产品研究与开发过程的信息化包括计算机辅助设计(ComputerAided Design，CAD )、计算机辅助工程分析((Computer Aided Engineering,，CAE）、计算机辅助工艺规划(Computer Aided Process Planning，CAPP),计算机辅助制造(ComputerAided Manufacturing，CAM )、产品数据管理（Product Data Management，PDM)等，随着应用的深入，上述系统之间的集成问题变得越来越重要。
2)企业信息化可以促进业务流程重组和组织结构优化
我国企业传统的组织结构存在多等级、多层次、机构臃肿、横向沟通困难、信息传递失真、缺乏活力、对外界变化反应迟缓等弊端。采用信息技术可以将原有的塔型结构转变为具有精良、敏捷、创新精神特点的扁平化“动态网络”结构，从而削减机构规模，提高企业效率，同时促进职工相互间知识和经验的交流，形成学习型组织，使企业更好地适应竞争日益激烈的市场环境。
企业信息化的发展正在向着结盟企业之问的信息集成、异地设计制造集成(并行工程)、协同产品商务系统、电子商务系统方向发展。这属于企业信息化的第五个发展阶段。
1.
制造执行系统作为企业信息化的重要组成部分，它的产生和发展是与企业信息化的发展历程紧密相关的。生产方式的演变和IT技术的进步是促进制造企业信息化发展的两个基本动因。在制造业信息化的早期阶段，受到当时的环境限制，工厂的业务管理的信息化与生产设备的自动化通常被作为两个独立的领域而分别进行。由不同部门，基于不同看法而建成的一系列单一功能的信息系统，产生了以下两个长期存在的信息阻断问题。
MES的研究现状及应用问题
学生：
学号：
专业：
班级：
指导教师：
摘
本文通过回顾计算机辅助生产管理系统的发展历程，指出制造执行系统(MES)是新时代企业生产管理需求下的必然产物。首先阐述了目前国内外MES的研究现状及存在的问题，根据MES的定义，分析了与MRPⅡ、ERP等的关系和建立了计划层、执行层和控制层数据流程，提出了MES的研究中值得注意的几个关键问题。
先进制造与信息技术为制造业的发展提供了核心的技术支撑，采用高新技术改造传统产业、用信息化带动工业化、实现制造业的跨越式发展是今后相当长的一段时间内我国制造企业的必由之路。我国的制造企业面临着产品生命周期缩短、交货期缩短、复杂性增加、客户化定制需求增加等新的要求。这些要求迫使企业不得不采用信息化手段，并结合对其业务过程、产品研制模式、生产组织方式等进行调整和改革，从而满足用户对产品的高要求。
信息化在企业中的重要作用主要体现在以下几个方面:
1)信息化是提高企业知识生产力的最有效工具
现代管理之父杜拉克指出：“知识生产力将日益成为一个国家、一个产业、一家公司的竞争实力的决定性因素”，“无论什么传统产业，之所以能发展壮大，就是因为它们围绕知识和信息进行了重组”。在当今知识经济时代，知识已经成为企业的重要资产，未来企业间的竞争是人才的竞争，而人才的竞争本质上是知识的竞争，拥有更多更新知识的企业更有可能赢得市场的竞争。知识已经是企业获取利润的最主要的原材料和关键资源。只有采用信息化的手段，才能用围绕着生产过程的信息和知识对生产过程进行重组，使优秀的生产与操作经验、专有技术和知识进行最大效率的应用，从而使企业生产力得到极大程度地提高。
2)信息断层。进入80年代，全球市场竞争更加激烈，上层计划管理系统(MRPII/ERP等)受市场影响越来越大，计划的适应性问题愈来愈突出，明显感到计划跟不上变化，面对客户对交货期的苛刻要求，面对更多产品的改型和订单的不断调整，企业的决策者逐渐认识到计划的制定和执行受市场和实际的作业执行状态的影响越来越严重，而由于企业级的业务管理系统无法得到及时准确的生产实绩信息，无法把握生产现场的真实情况，使上层计划的制定越来越困难，准确性和可行性难以得到保证。同时，由于生产现场人员与设备得不到切实可行的生产计划与生产指标，使车间调度系统失去了它应有的作用，一方面造成在制品库存量过多，使车间管理出现混乱以及资金占用过多，延误交货期；另一方面由于设备空闲，造成资源浪费信息断层造成了企业生产经营信息在垂直方向的阻断，严重阻碍了企业级的业务管理系统与工厂级的输出管理系统之间的集成，阻碍了企业信息化的发展。
1)信息孤岛。在70年代末期，随着社会和科学技术的发展及物资的日益丰富，企业面临的压力越来越大，市场全球化导致竞争日趋激烈，企业为了求得在下一世纪的生存和发展，纷纷寻求适合自己的先进的生产管理方式和信息化技术。这时，工厂内出现了生产调度、工艺管理、质量管理、设备维护、过程控制等相互独立的系统，这些系统之间相互独立、缺乏数据共享，从而导致功能重叠、数据矛盾等一系列问题。信息孤岛造成了工厂中制造信息在水平方向的阻断，所带来的问题严重地制约着工厂内各种系统间的协调，阻碍了系统的发展，降低了制造领域信息化的整体作用。
20世纪80年代中期开始的以计算机集成制造技术(CIM）、企业资源规划(ERP )，产品数据管理(PDM)为代表的企业范围内的集成应用属于企业信息化发展的第三个阶段。
20世纪90年代中期以来，供应链管理(SCM)和客户关系管理(CRM)的出现，快速高效地实现了供应链中相关环节之间的信息交换，降低了信息交换的事务成本，使企业信息化的发展进入第四个阶段。
1.1.2
企业信息化的主要任务是将信信息技术和管理技术、研发技术、制造技术相结合，以提升企业的经济效益和竞争力为目标，全面支持企业的产品研发活动、生产制造活动、企业管理活动和企业商务活动。企业信息化的内容如图1-1所示，包括企业信息化基础建设、产品研发信息化、生产制造信息化、企业管理信息化、企业商务信息化和企业信息系统集成[6]。
3)信息技术可以促进和提升制造技术水平
信息技术与制造技术相融合，将进一步给设计与制造技术带来深刻的，甚至是革命性的变化，使企业可以更好、更快、更省、更可靠地制造出创新产品。
以飞机研制为例，波音公司通过采用信息技术，尤其是并行工程技术和虚拟制造技术，使波音777的开发周期大幅度缩短，成本大人降低，山于实现了100%整机数字化设计，为波音公司在飞机制造业方面取得世界垄断与霸主地位奠定了技术基础。美国通用汽车公司通过采用数字化技术、虚拟制造技术和网络技术也达到了开发周期缩短，成本降低的目的[5]。
6)企业信息系统集成
企业信息系统集成是企业信息化的重要内容，它应用系统集成的哲理、方法、技术，通过信息集成、过程集成、企业间集成和综合集成等方式，将企业在产品研发、生产制造、企业管理、企业商务等领域内建立的信息系统进行整合，消除“信言息孤岛”，实现企业各个经营环节的信息共享，使各种信息系统紧密配合企业的发展战略，发挥更大的作用。
5)企业商务信息化
企业商务信息化是现代信息技术和管理技术在企业商务活动领域的综合应用，主要包括供应链管理（Supply Chain Management，SCM )、客户关系管理(Customer RelationshipManagement，CRM )、电子商务(Electronic Business，EB )等内容供应链管理加强了制造企业与供应商之间的有效合作，客户关系管理为制造企业维系与客户的关系和扩大市场销售创造了条件，电子商务系统支持企业的对外业务协作，为企业供应商关系管理和客户关系管理的应用提供了集成平台。
Key words:Manufacturing Execution System；Real-time Information；IntelligentManufacture；Computer-aid Production
第一章
1.1
1.1.1
党的十六大报告明确指出：“实现工业化仍然是我国现代化进程中艰巨的历史性任务。信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择。坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子”[1]。
1.1.3
如图1-2所示，企业信息化的发展主要可以分为五个阶段。
图1-2企业信息化的发展历程
20世纪70年代中期以前，企业的计算机应用水平还较低，所开发的计算机应用功能也比较简单，主要解决局部的计算功能，如财务记帐、生产计划制定、采购物料数量品种计算、库存统计、计算机辅助绘图等。这个阶段是企业信息化的雏形。
关键词：制造执行系统；实时信息；智能制造；计算机辅助生产
ABSTRACT
This paperreviews a development approach ofcomputer-aid productionsystem andpoint out that MES isaninevitable outcome of production management demands in a new era. At first, the current status and some problems of MES study at home and abroadarediscussed.According to the definition of MES, set up a relationship between the plan layer, execution and control layer data flowswithERPandMRP.Several key issues inMES havebeenmade.
通过把信息技术与管理相结合，美国通用电器公司的管理层从26层减到5层。60多个部门组合为12个业务部，管理人员减少了1/4，1996年利润居全美榜首；日本兴亚电工公司(KOA)废除中层管理职务后，销售额和利润都大幅度提升;美国IBM公司、英国石油公司和电讯电报公司均进行了大幅度的体制改革，并取得显著效果。北美福特汽车公司通过实施扁平化管理，使公司的1竹改率明显提高，利润人幅度增加[4]。
20世纪70年代中期至80年代中期，计一算机辅助技术CAX在企业得到成功应用和发展，其典型代表有：CAD、CAPP、SAM、CAQ、CAE等。另外，在这一时期，企业开始应用具有一定集成度的综合应用软件，如制造资源计划MRPII系统实现了财务、库存、采购、计划的集成，CAD软件实现了产品造型与绘图的功能，这些集成的应用将企业的计算机应用水平推上了一个新高度，也使企业信息化的进程达到了一个新的阶段。
4)企业管理信息化
企业管理信息化是将信息技术和管理技术用于企业管理领域，提高企业管理水平和经营效益。企业管理信息化主要包括管理信息系统(Management Information System，MIS )、办公自动化(Office Automation，OA)、企业资源计划(Enterprise Resource Planning，ERP)等内容。这些系统在企业的应用都是伴随着信息技术的发展而产生的，它们共存于企业中，相互关联，各有侧重。
3)生产制造信息化
生产制造信息化是利用先进的信息技术、管理技术和制造技术，控制和规范生产过程，使生产制造活动更加高效、敏捷、柔性。生产制造信息化涉及从投料开始到最终完成产品的全过程，主要包括制造执行系统(MES )、数字控制系统(Numerical Control，NC )，柔性制造系统(Flexible Manufacturing System, FMS )、工业机器人(robot )、计算机辅助质量管理(Computer Aided Quality，CAQ )、计算机辅助检测(Comput生产制造信息化可以实现对生产过程的优化、监控和管理、提高产品制造的质量、精度，以达到提高生产效率，准时完成生产任务的目的。
图1-1企业信息化基本内容
1)企业信息化基础建设
企业信息化基础建设主要包括计算机网络、信息门户、信息中心、数据库系统、信息安全系统等五方面建设。顾名思义，作为企业信息化的这些基础设施，都是企业各种信息系统的支撑环境和运行条件。企业信息化基础建设与信息系统的开发应用是同步而行的。
2)产品研发信息化
产品研发信息化是产品研究与开发过程的信息化包括计算机辅助设计(ComputerAided Design，CAD )、计算机辅助工程分析((Computer Aided Engineering,，CAE）、计算机辅助工艺规划(Computer Aided Process Planning，CAPP),计算机辅助制造(ComputerAided Manufacturing，CAM )、产品数据管理（Product Data Management，PDM)等，随着应用的深入，上述系统之间的集成问题变得越来越重要。
2)企业信息化可以促进业务流程重组和组织结构优化
我国企业传统的组织结构存在多等级、多层次、机构臃肿、横向沟通困难、信息传递失真、缺乏活力、对外界变化反应迟缓等弊端。采用信息技术可以将原有的塔型结构转变为具有精良、敏捷、创新精神特点的扁平化“动态网络”结构，从而削减机构规模，提高企业效率，同时促进职工相互间知识和经验的交流，形成学习型组织，使企业更好地适应竞争日益激烈的市场环境。
企业信息化的发展正在向着结盟企业之问的信息集成、异地设计制造集成(并行工程)、协同产品商务系统、电子商务系统方向发展。这属于企业信息化的第五个发展阶段。
1.
制造执行系统作为企业信息化的重要组成部分，它的产生和发展是与企业信息化的发展历程紧密相关的。生产方式的演变和IT技术的进步是促进制造企业信息化发展的两个基本动因。在制造业信息化的早期阶段，受到当时的环境限制，工厂的业务管理的信息化与生产设备的自动化通常被作为两个独立的领域而分别进行。由不同部门，基于不同看法而建成的一系列单一功能的信息系统，产生了以下两个长期存在的信息阻断问题。
MES的研究现状及应用问题
学生：
学号：
专业：
班级：
指导教师：
摘
本文通过回顾计算机辅助生产管理系统的发展历程，指出制造执行系统(MES)是新时代企业生产管理需求下的必然产物。首先阐述了目前国内外MES的研究现状及存在的问题，根据MES的定义，分析了与MRPⅡ、ERP等的关系和建立了计划层、执行层和控制层数据流程，提出了MES的研究中值得注意的几个关键问题。
先进制造与信息技术为制造业的发展提供了核心的技术支撑，采用高新技术改造传统产业、用信息化带动工业化、实现制造业的跨越式发展是今后相当长的一段时间内我国制造企业的必由之路。我国的制造企业面临着产品生命周期缩短、交货期缩短、复杂性增加、客户化定制需求增加等新的要求。这些要求迫使企业不得不采用信息化手段，并结合对其业务过程、产品研制模式、生产组织方式等进行调整和改革，从而满足用户对产品的高要求。
信息化在企业中的重要作用主要体现在以下几个方面:
1)信息化是提高企业知识生产力的最有效工具
现代管理之父杜拉克指出：“知识生产力将日益成为一个国家、一个产业、一家公司的竞争实力的决定性因素”，“无论什么传统产业，之所以能发展壮大，就是因为它们围绕知识和信息进行了重组”。在当今知识经济时代，知识已经成为企业的重要资产，未来企业间的竞争是人才的竞争，而人才的竞争本质上是知识的竞争，拥有更多更新知识的企业更有可能赢得市场的竞争。知识已经是企业获取利润的最主要的原材料和关键资源。只有采用信息化的手段，才能用围绕着生产过程的信息和知识对生产过程进行重组，使优秀的生产与操作经验、专有技术和知识进行最大效率的应用，从而使企业生产力得到极大程度地提高。
2)信息断层。进入80年代，全球市场竞争更加激烈，上层计划管理系统(MRPII/ERP等)受市场影响越来越大，计划的适应性问题愈来愈突出，明显感到计划跟不上变化，面对客户对交货期的苛刻要求，面对更多产品的改型和订单的不断调整，企业的决策者逐渐认识到计划的制定和执行受市场和实际的作业执行状态的影响越来越严重，而由于企业级的业务管理系统无法得到及时准确的生产实绩信息，无法把握生产现场的真实情况，使上层计划的制定越来越困难，准确性和可行性难以得到保证。同时，由于生产现场人员与设备得不到切实可行的生产计划与生产指标，使车间调度系统失去了它应有的作用，一方面造成在制品库存量过多，使车间管理出现混乱以及资金占用过多，延误交货期；另一方面由于设备空闲，造成资源浪费信息断层造成了企业生产经营信息在垂直方向的阻断，严重阻碍了企业级的业务管理系统与工厂级的输出管理系统之间的集成，阻碍了企业信息化的发展。
1)信息孤岛。在70年代末期，随着社会和科学技术的发展及物资的日益丰富，企业面临的压力越来越大，市场全球化导致竞争日趋激烈，企业为了求得在下一世纪的生存和发展，纷纷寻求适合自己的先进的生产管理方式和信息化技术。这时，工厂内出现了生产调度、工艺管理、质量管理、设备维护、过程控制等相互独立的系统，这些系统之间相互独立、缺乏数据共享，从而导致功能重叠、数据矛盾等一系列问题。信息孤岛造成了工厂中制造信息在水平方向的阻断，所带来的问题严重地制约着工厂内各种系统间的协调，阻碍了系统的发展，降低了制造领域信息化的整体作用。
20世纪80年代中期开始的以计算机集成制造技术(CIM）、企业资源规划(ERP )，产品数据管理(PDM)为代表的企业范围内的集成应用属于企业信息化发展的第三个阶段。
20世纪90年代中期以来，供应链管理(SCM)和客户关系管理(CRM)的出现，快速高效地实现了供应链中相关环节之间的信息交换，降低了信息交换的事务成本，使企业信息化的发展进入第四个阶段。
1.1.2
企业信息化的主要任务是将信信息技术和管理技术、研发技术、制造技术相结合，以提升企业的经济效益和竞争力为目标，全面支持企业的产品研发活动、生产制造活动、企业管理活动和企业商务活动。企业信息化的内容如图1-1所示，包括企业信息化基础建设、产品研发信息化、生产制造信息化、企业管理信息化、企业商务信息化和企业信息系统集成[6]。
3)信息技术可以促进和提升制造技术水平
信息技术与制造技术相融合，将进一步给设计与制造技术带来深刻的，甚至是革命性的变化，使企业可以更好、更快、更省、更可靠地制造出创新产品。
以飞机研制为例，波音公司通过采用信息技术，尤其是并行工程技术和虚拟制造技术，使波音777的开发周期大幅度缩短，成本大人降低，山于实现了100%整机数字化设计，为波音公司在飞机制造业方面取得世界垄断与霸主地位奠定了技术基础。美国通用汽车公司通过采用数字化技术、虚拟制造技术和网络技术也达到了开发周期缩短，成本降低的目的[5]。
6)企业信息系统集成
企业信息系统集成是企业信息化的重要内容，它应用系统集成的哲理、方法、技术，通过信息集成、过程集成、企业间集成和综合集成等方式，将企业在产品研发、生产制造、企业管理、企业商务等领域内建立的信息系统进行整合，消除“信言息孤岛”，实现企业各个经营环节的信息共享，使各种信息系统紧密配合企业的发展战略，发挥更大的作用。
5)企业商务信息化
企业商务信息化是现代信息技术和管理技术在企业商务活动领域的综合应用，主要包括供应链管理（Supply Chain Management，SCM )、客户关系管理(Customer RelationshipManagement，CRM )、电子商务(Electronic Business，EB )等内容供应链管理加强了制造企业与供应商之间的有效合作，客户关系管理为制造企业维系与客户的关系和扩大市场销售创造了条件，电子商务系统支持企业的对外业务协作，为企业供应商关系管理和客户关系管理的应用提供了集成平台。
Key words:Manufacturing Execution System；Real-time Information；IntelligentManufacture；Computer-aid Production
第一章
1.1
1.1.1
党的十六大报告明确指出：“实现工业化仍然是我国现代化进程中艰巨的历史性任务。信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择。坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子”[1]。
1.1.3
如图1-2所示，企业信息化的发展主要可以分为五个阶段。
图1-2企业信息化的发展历程
20世纪70年代中期以前，企业的计算机应用水平还较低，所开发的计算机应用功能也比较简单，主要解决局部的计算功能，如财务记帐、生产计划制定、采购物料数量品种计算、库存统计、计算机辅助绘图等。这个阶段是企业信息化的雏形。
关键词：制造执行系统；实时信息；智能制造；计算机辅助生产
ABSTRACT
This paperreviews a development approach ofcomputer-aid productionsystem andpoint out that MES isaninevitable outcome of production management demands in a new era. At first, the current status and some problems of MES study at home and abroadarediscussed.According to the definition of MES, set up a relationship between the plan layer, execution and control layer data flowswithERPandMRP.Several key issues inMES havebeenmade.
通过把信息技术与管理相结合，美国通用电器公司的管理层从26层减到5层。60多个部门组合为12个业务部，管理人员减少了1/4，1996年利润居全美榜首；日本兴亚电工公司(KOA)废除中层管理职务后，销售额和利润都大幅度提升;美国IBM公司、英国石油公司和电讯电报公司均进行了大幅度的体制改革，并取得显著效果。北美福特汽车公司通过实施扁平化管理，使公司的1竹改率明显提高，利润人幅度增加[4]。
20世纪70年代中期至80年代中期，计一算机辅助技术CAX在企业得到成功应用和发展，其典型代表有：CAD、CAPP、SAM、CAQ、CAE等。另外，在这一时期，企业开始应用具有一定集成度的综合应用软件，如制造资源计划MRPII系统实现了财务、库存、采购、计划的集成，CAD软件实现了产品造型与绘图的功能，这些集成的应用将企业的计算机应用水平推上了一个新高度，也使企业信息化的进程达到了一个新的阶段。
4)企业管理信息化
企业管理信息化是将信息技术和管理技术用于企业管理领域，提高企业管理水平和经营效益。企业管理信息化主要包括管理信息系统(Management Information System，MIS )、办公自动化(Office Automation，OA)、企业资源计划(Enterprise Resource Planning，ERP)等内容。这些系统在企业的应用都是伴随着信息技术的发展而产生的，它们共存于企业中，相互关联，各有侧重。
3)生产制造信息化
生产制造信息化是利用先进的信息技术、管理技术和制造技术，控制和规范生产过程，使生产制造活动更加高效、敏捷、柔性。生产制造信息化涉及从投料开始到最终完成产品的全过程，主要包括制造执行系统(MES )、数字控制系统(Numerical Control，NC )，柔性制造系统(Flexible Manufacturing System, FMS )、工业机器人(robot )、计算机辅助质量管理(Computer Aided Quality，CAQ )、计算机辅助检测(Comput生产制造信息化可以实现对生产过程的优化、监控和管理、提高产品制造的质量、精度，以达到提高生产效率，准时完成生产任务的目的。