MES制造执行系统理念

MES系统

乾元坤和软件开发—MES制造执行系统开发

一、MES系统的介绍

MES系统即制造执行系统，英文Manufacturing Execution System，简称MES，是美国AMR公司在上世纪90年代初提出的，旨在加强MRP（设计并用于制造业库存管理信息处理的系统）计划的执行功能，把MRP计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。

MES制造执行系统，是企业信息集成的纽带，企业实施敏捷制造战略，实现车间生产敏捷化的基本手段。MES制造执行系统，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、物料库存管理、产品质量管理、人力资源管理、工作设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造执行管理平台。

制造执行系统协会(Manufacturing Execution System Association，MESA)对MES 所下的定义是：“通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES制造执行系统能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES系统能够减少企业内部多余的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES系统还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”

执行层包括了车间作业和采购作业，MES制造执行系统开发侧重在车间作业计划的执行，充实了软件在车间控制和车间调度方面的功能，以适应车间现场环境多变情况下的需求。同时，为了适应执行计划过程中变化的外部环境，加强物料计划与能力计划的集成度，物料和工艺路线自动替代及增减、平移、分割工序的功能等。MES制造执行系统是一个用来跟踪生产进度，库存情况，工作进度和其它进出车间的操作管理相关的信息流。

二、MES系统的应用

MES系统的应用，要充分考虑到具体的企业情况，以谋求最合适的信息化解决方案。

企业的生产方式，主要可以分为按订单生产、按库存生产或上述两者的组合。从生产类型上考虑，则可以分为批量生产和单件小批生产。从产品类型和生产工艺组织方式上，企业的行业类型可分为流程生产行业和离散制造行业。

典型的流程生产行业有医药、石油化工、电力、钢铁制造、能源、烟草、水泥等领域。这些企业，主要采用按库存、批量、连续的生产方式。典型的离散制造行业主要包括机械制造、电子电器、航空制造、汽车制造等行业。这些企业，则既有按订单生产，也有按库存生产；既有批量生产，也有单件小批生产。

无论从功能模型还是信息模型以及相关技术上，MES系统都覆盖了流程生产行业和离散制造行业。但是，无论从工艺流程还是生产组织方式方面，流程生产行业和离散制造行业都存在较大的差别。所以，在MES系统具体实施上，要根据行业特征区别对待。

MES系统的分类：

1、专用的MES系统(Point MES)。主要是针对某个特定的领域而开发的MES系统，如车间维护、生产监控、车间调度或是工艺管理等特定的应用；

2、集成的MES系统 (Integrated MES)。该类系统起初是针对一个特定的、规范化的环境而设计的，如钢铁、石油、烟草、航空、装配、半导体、食品和卫生等行业，在功能上它已实现了与上层事务处理和下层实时控制系统的集成。

专用的MES系统能够为某一特定领域提供最好的性能，却常常难以与其它软件应用集成。集成的MES系统比专用的MES系统迈进了一大步，具有一些优点，单一的逻辑数据库、系统内部具有良好的集成性、统一的数据模型、综合能力比较强等，但其整个系统重构性能弱，很难随业务的变化而进行功能配置和动态改变，随着技术的发展，集成MES 系统有更大的发展空间，集成性、扩容性、升级维护和二次开发越来越方便。

MES系统的应用领域

20世纪90年代初期，中国开始对MES制造执行系统跟踪研究、宣传、试点。国内最早的MES系统是20世纪80年代宝钢建设初期从SIEMENS公司引进的。中国工业信息化基本上是沿着西方工业国家的轨迹前进。MES制造执行系统在国际上迅速发展、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES制造执行管理系统可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。适用于不同行业，能够对单一的大批量生产和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业提供良好的企业信息管理。最早主要应用于钢铁冶金行业、机械行业、航空、汽车行业、化工行业、电信通信行业、烟草行业、石油炼油行业、后来逐步涵盖轻工业、食品、制药、服装制衣等规范化的中小企业。

三、MES系统的功能模块

MES系统主要功能模块：

1、生产调度管理模块：MES系统通过基于有限资源能力的作业排序和调度来优化车间性能；

2、资源分配和状态管理模块：MES系统指导人员、机器设备、工具和物料如何协调地进行生产，并跟踪其现在的工作状态和刚刚完工情况；

3、生产工序计划管理模块：MES系统通过生产指令将物料或加工命令送到某一加工单元开始工序或工步的操作；

4、文档控制管理模块：MES系统管理和分发与产品、工艺规程、设计或工作令有关的信息，同时也收集与工作和环境有关的标准信息；

5、产品跟踪和产品清单管理模块：MES系统通过监视工件在任意时刻的位置和状态来获取每一个产品的历史纪录，该记录向用户提供产品组及每个最终产品使用情况的可追溯性；

6、产品性能分析没模块：MES系统将实际制造过程测定的结果与过去的历史记录和企业制定的目标以及客户的要求进行比较，其输出的报告或在线显示用以辅助性能的改进和提高；

7、人力资源管理软件模块：MES系统提供按分钟级更新的员工状态信息数据（工时，出勤等），基于人员资历、工作模式、业务需求的变化来指导人员的工作；

8、设备维护管理模块：MES系统通过活动监控和指导，保证机器和其它资产设备的正常运转以实现工厂的执行目标；

9、生产过程管理模块：MES系统基于计划和实际产品制造活动来指导工厂的工作流程（这一功能实际上也可由生产单元分配和质量管理来实现）；

10、生产质量管理模块：MES系统根据工程目标来实时记录、跟踪和分析产品和加工过程的质量，以保证产品的质量控制和确定生产中需要注意的问题；

11、现场数据采集模块：MES系统监视、收集和组织来自人员、机器和底层控制操作数据以及工序和物料信息，这些数据可由车间手工录入或由各种自动方式获取。

MES制造执行系统是为了实现企业生产车间制造自动化、信息化管理，整体结构设计以及具体操作链上的功能模块都是根据车间生产制造执行的具体过程、特点设计研发的，它能实现的功能简概括如下：

现场管理细度：由按天变为按分钟/秒

现场数据采集：由人手录入变为扫描、快速准确采集

电子看板管理：由人工统计发布变为自动采集、自动发布

仓库物料存放：模糊、杂散变为透明、规整

生产任务分配：人工变为自动分配、产能平衡

绩效统计评估：靠残缺数据估计变为凭准确数据分析

仓库管理：人工、数据滞后变为系统指导、及时、准确

责任追溯：困难、模糊变为清晰、正确

统计分析：按不同时间/机种/生产线等多角度分析对比

四、MES系统的作用

MES系统主要处理ERP系统与自动化控制系统“信息孤岛”问题，起到承上启下

之功效，通过对即时生产数据采集，达到对生产现场的实时控制，为管理层提供精细的决