制造業(yè)信息化第5章精簡

第5章制造執(zhí)行系統(tǒng)1

制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem,MES）的概念最早形成于20世紀80年代末。它是實現(xiàn)生產(chǎn)過程及其相關的人、物料、設備和在制品的全面集成，并對其進行有效管理、跟蹤和控制的系統(tǒng)。它的目標是最終實現(xiàn)制造過程的計劃與物料流動、質(zhì)量控制、工藝等的全面集成。美國先進制造研究機構（AMR）將MES定義為：位于上層的計劃管理系統(tǒng)（如MRPII或者ERP）與底層的工業(yè)控制層之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)。5.1制造執(zhí)行系統(tǒng)概念2

通過MES系統(tǒng)可以對從接受上層計劃管理系統(tǒng)下達到生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)指令到產(chǎn)品最終完成的整個車間生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。它將跟蹤生產(chǎn)計劃的下達和執(zhí)行情況，并及時采集與計劃執(zhí)行相關的所有車間資源(包括人、設備、物料、客戶需求及底層控制系統(tǒng)的相關信息等)的當前狀態(tài)的信息，反饋給上層計劃管理系統(tǒng)，為管理人員和操作人員提供準確及時的信息以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化管理。圖示的企業(yè)集成模型清楚地描述了MES在企業(yè)系統(tǒng)中的位置。

5.1制造執(zhí)行系統(tǒng)概念35.1制造執(zhí)行系統(tǒng)概念圖

AMR的三層企業(yè)集成模型45.1制造執(zhí)行系統(tǒng)概念圖

傳統(tǒng)的企業(yè)管理與控制5

MES既可作為車間層的管理系統(tǒng)，同時又能夠?qū)崟r監(jiān)測設備層的運行狀況。一方面MES可以對來自ERP/MRP軟件的生產(chǎn)管理信息細化、分解，將操作指令傳遞給底層控制；另一方面MES可以實時監(jiān)控底層設備的運行狀態(tài)，采集設備、儀表的狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、計算與處理，觸發(fā)新的事件，從而方便、可靠地將控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)聯(lián)系起來。

5.1制造執(zhí)行系統(tǒng)概念6

MES國際聯(lián)合會給出的制造執(zhí)行系統(tǒng)的功能如圖所示。5.2制造執(zhí)行系統(tǒng)功能7

1）資源分配和狀態(tài)管理：車間管理資源包括機床、輔助工具（如刀具、夾具、量具等）、勞動者、技術、物料、其他設備和開始進行加工時必須具備的文檔（工藝文件、數(shù)控設備的數(shù)控加工程序等）等。它將提供詳細的資源歷史數(shù)據(jù)，并能夠及時提供車間現(xiàn)場資源的實際狀況，從而合理地安排生產(chǎn)，保證生產(chǎn)的正常進行。5.2制造執(zhí)行系統(tǒng)功能8

2）工序級詳細生產(chǎn)計劃：負責生成工序級操作計劃，即詳細計劃，提供基于指定生產(chǎn)單元相關的優(yōu)先級、屬性、特征、方法等的作業(yè)排序功能。其目的就是要安排一個合理的序列以最大限度地壓縮生產(chǎn)過程中的輔助時間，這個計劃是基于有限能力的生產(chǎn)執(zhí)行計劃。如APS(AdvancedPlanningandScheduling)高級計劃排序。5.2制造執(zhí)行系統(tǒng)功能9

3）生產(chǎn)動態(tài)調(diào)度管理：根據(jù)車間現(xiàn)場實際情況，對生產(chǎn)作業(yè)計劃進行調(diào)整和實時動態(tài)調(diào)度，并能對返修品和廢品進行處理，通過緩沖管理控制在制品數(shù)量。采用有效的調(diào)度方法和優(yōu)化技術可以使車間設備和人員得到充分的利用，賦予企業(yè)生產(chǎn)活動以柔性，提高效率，降低成本，使企業(yè)利益最大化。

5.2制造執(zhí)行系統(tǒng)功能10

4）文檔管理：維護生產(chǎn)過程中的各種控制文檔，包括作業(yè)指令、圖紙、工藝文件、工程變更通告、班次與班次之間的通訊以及對環(huán)境、衛(wèi)生和安全的控制規(guī)則等，并保存歷史數(shù)據(jù)。

5.2制造執(zhí)行系統(tǒng)功能11

5）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集：實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的收集、整理工作，是進行物料跟蹤、生產(chǎn)計劃、產(chǎn)品歷史記錄維護以及其它生產(chǎn)管理的基礎。通過掃描條碼和手工輸入或自動的方式采集生產(chǎn)過程中的相關數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)包括：產(chǎn)品的信息、與產(chǎn)品相關的輔助件信息、操作的員工的信息和設備內(nèi)部狀態(tài)信息等。

5.2制造執(zhí)行系統(tǒng)功能12

6）車間人力資源管理：提供實時更新的員工狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，包括：出勤報告、勞動指標考核、獎金及工資核算等信息的管理，為公司人力資源管理提供有效的基礎數(shù)據(jù)，從而達到為人事決策提供迅速、準確、全面的信息，提高工作效率。車間人力資源管理可以與設備的資源管理模塊相互作用來決定最終的優(yōu)化分配。

5.2制造執(zhí)行系統(tǒng)功能13

7）生產(chǎn)質(zhì)量管理：提供對從生產(chǎn)過程收集的有關質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析，來確保產(chǎn)品質(zhì)量控制。能夠向企業(yè)的各級管理人員提供各環(huán)節(jié)的質(zhì)量分析報告，使他們及時了解質(zhì)量信息及存在的問題，及早采取措施，避免不必要的損失，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量及其穩(wěn)定性。

5.2制造執(zhí)行系統(tǒng)功能14

8）生產(chǎn)過程管理：監(jiān)控生產(chǎn)過程，跟蹤從一個操作到下一個操作的全過程，并且能夠提供自動報警及糾錯功能或提供決策建議；能支持對過程中作業(yè)行為的不斷糾正和改進；能夠提供工作流程管理功能，指導現(xiàn)場工作人員進行圖紙更改、流程變更等工作。

5.2制造執(zhí)行系統(tǒng)功能15

9）設備管理：進行設備故障檢測與分析，跟蹤和指導企業(yè)設備的日常維護和保養(yǎng)工作，并記錄歷史數(shù)據(jù)來輔助設備故障診斷，以保證生產(chǎn)過程的順利進行，同時對突發(fā)事件做出及時響應，即給出報警或及時將設備診斷信息傳送到上層計劃管理系統(tǒng)，為上層計劃管理系統(tǒng)提供車間設備實時基礎信息，從而準確核算生產(chǎn)能力，優(yōu)化生產(chǎn)計劃，提高設備利用率和生產(chǎn)效率。

5.2制造執(zhí)行系統(tǒng)功能16

10）產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理：狀態(tài)信息包含工件在任意時刻的位置和工藝狀態(tài)、當前的生產(chǎn)條件以及任何警告、返工或者與產(chǎn)品有關的其他例外情況，通過監(jiān)視來獲取每一個產(chǎn)品的歷史記錄，這個記錄能夠提供對每個產(chǎn)品生產(chǎn)過程的可追溯性。

5.2制造執(zhí)行系統(tǒng)功能17

11）生產(chǎn)性能分析：統(tǒng)計、分析從不同功能