企业对MES系统的功能需求

企业对MES系统的功能需求

第一节MES系统特点分析

e-works Research认为，MES系统具有以下特性：

*实时性：MES实时收集生产过程中的数据和信息，并做出相应的分析处理和快速响应。

*信息中枢：MES通过双向通讯，提供横跨企业整个供应链的有关车间生产活动的信息。

*软硬一体：MES是一个集成的计算机化的系统（包括硬件和软件），它是用来完成车间生产任务的各种方法和手段的集合。

*个性化差异大：MES是负责车间生产管理的系统，由于不同行业甚至同一行业的不同企业生产管理模式都不同，因此MES的个性化差异明显。

*二次开发较多：由于MES的个性化差异明显，导致MES系统实施时，往往二次开发较多。

第二节MES系统需要具备的基本性能

e-works Research认为，一套MES系统应该具有：可配置性、可扩展性、可靠性、实时性和可视性等基础要求，具体要求如下：

*可配置性：系统自带流程建模工具（配置性工具），可以在系统内根据企业的生产特点，灵活设置生产工作流程，并根据不同权限进行流程驱动，与系统消息机制绑定，驱动预警管理机制（如备料的预警、缺料的预警、单据审批超期限的预警等），按照用户指定的通知方式发送预警信息，如短信、邮件等。

*可扩展性：系统应具有良好的开放性和可扩展性，便于企业未来的发展需要进行功能扩展。同时可提供可柔性组合定制的用户界面、业务模块，以及简易的二次开发功能满足企业的个性化应用。

*可靠性：系统必须具有完善的授权体系、成熟可靠的数据备份方法。在安全方面，系统必须具有统一的权限管理中心，能够对每一个角色、每一个字段、每一个动作、每一类型的业务、每一个模块等设置不同的权限。

*实时性：系统应具备良好的实时环境和实时响应的功能。系统要利用实时数据实现生产过程、产品质量的在线监控，提高快速反应能力，促进生产管理由被动指挥型向以预防为主、在线控制的主动实时指挥型管理体系发展。

*可视性：系统应具备以数据采集为基础的生产、消耗、质量、设备等信息统计分析并提供可视化的图示方式。

第三节MES系统涉及的基础数据

*企业的组织结构：一个企业包括一个或者多个工厂，工厂又细化分割为不同的部门组织，组织则被定义为拥有不同工作职能的业务实体。

*人员及角色：人员是生产制程过程中重要的基础性单元，根据员工的角色规划不同的系统权限，根据参数设定区分员工的角色和能力，可根据信息制定完善的人员分配和调度计划。

*设备资源：设备资源是企业进行生产的主要物质技术基础，企业的生产率、产品质量、生产成本都与设备的技术水平直接相关。根据企业生产实际情况以及业务流程规划每一个工作中心的设备资源分配，包括产量、生产节奏、维护计划、状态监控规则、故障诊断机制、设备数据采集与分析方法等。

*工作流、操作规范：根据业务实际对产品生产的流程进行定义，即用来定义制造产品的步骤顺序，作为一个标准化的指导。并根据工作流中的每一个工作中心或者工作站的工序标准和要求制定统一化的操作流程，形成唯一的规范。

*产品、产品谱系：定义工厂内部的产品属性：零件、组装件、配件等。并归集同系列的产品成产品组，形成不同的产品谱系信息。

*制造BOM、工艺路线：根据产品搭建产品BOM架构，并根据产品设计配合工作流定义和物理模型的设备定义，合理设计产品的工艺路线。规划定义的范围包括：数据记录、变更、版本追溯、工艺监控、纠错、报警机制等。

*在制品状态：定义范围包含在制品数量、产线位置、生产时间、状态等。

第四节MES系统需要实现的核心功能

MESA定义MES的各功能模型与企业其它信息化系统的关系如图1所示。

图1 MES功能模型

MESA通过其各成员的实践归纳了十一个主要的MES功能模块，包括：

1. 资源分配和状态管理（Resource Allocation and Status）

管理机床、工具、人员、物料、其它设备以及其它生产实体（例如进行加工必须准备的工艺文件、数控加工程序等文档资料），用以保证生产的正常进行。它还要提供资源使用情况的历史记录，确保设备能够正确安装和运转，以提供实时的状态信息。对这些资源的管理，还包括为满足作业排程计划目标对其所作的预定和调度。

2. 运作/详细调度（Operations/Detail Scheduling）

在具体生产单元的操作中，根据相关的优先级（Priorities）、属性（Attributes）、特征（Characteristics）以及配方（Recipes），提供作业排程功能。例如，当根据形状和其他特征对颜色顺序进行合理排序时，可最大限度减少生产过程中的准备时间。这个调度功能的能力有限，主要是通过识别替代性、重叠性或并行性操作来准确计算出时间、设备上下料，以做出相应调整来适应变化。

3. 生产单元分配（Dispatching Production Units）

以作业、订单、批量、成批和工作单等形式管理生产单元间工作的流动。分配信息用于作业顺序的定制以及车间有事件发生时的实时变更。生产单元分配功能具有变更车间已制定

的生产计划的能力，对返修品和废品进行处理，用缓冲区管理的方法控制任意位置的在制品数量。

4. 文档管理（Document Control）

管理生产单元有关的记录和表格，包括工作指令、配方、工程图纸、标准工艺规程、零件的数控加工程序、批量加工记录、工程更改通知以及班次间的通讯记录，并提供了按计划编辑信息的功能。它将各种指令下达给操作层，包括向操作者提供操作数据或向设备控制层提供生产配方。此外它还包括对环境、健康和安全制度信息、以及ISO信息的管理与完整性维护，例如纠正措施控制程序。当然，还有存储历史信息功能。

5. 数据采集（Data Collection/Acquisition）

能通过数据采集接口来获取生产单元的记录和表格上填写的各种作业生产数据和参数。这些数据可以从车间以手工方式录入或自动从设备上获取按分钟级实时更新的数据。

6. 劳务管理（Labor Management）

提供按分钟级更新的内部人员状态，作为作业成本核算的基础。包括出勤报告、人员的认证跟踪、以及追踪人员的辅助业务能力，如物料准备或工具间工作情况。劳务管理与资源分配功能相互作用，共同确定最佳分配。

7. 质量管理（Quality Management）

对生产制造过程中获得的测量值进行实时分析，以保证产品质量得到良好控制，质量问题得到确切关注。该功能还可针对质量问题推荐相关纠正措施，包括对症状、行为和结果进行关联以确定问题原因。质量管理还包括对统计过程控制（SPC）和统计质量控制（SQC）的跟踪，实验室信息管理系统（LIMS）的线下检修操作和分析管理。

8. 过程管理（Process Management）

监控生产过程、自动纠错或向用户提供决策支持以纠正和改进制造过程活动。这些活动具有内操作性，主要集中在被监控的机器和设备上，同时具有互操作性，跟踪从一项到另外一项作业流程。过程管理还包括报警功能，使车间人员能够及时察觉到出现了超出允许误差的过程更改。通过数据采集接口，过程管理可以实现智能设备与制造执行系统之间的数据交换。

9. 维护管理（Maintenance Management）