《MES應用與實踐》課件 認識智能制造和MES

MES實踐與應用

認識智能制造和MES目錄智能制造的相關(guān)標準及概念01智能工廠及數(shù)字化車間02MES的功能標準及應用意義0301智能制造的相關(guān)概念及標準智能制造的概念智能制造是指將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)與生產(chǎn)、管理、服務等活動的各個環(huán)節(jié)融合，具有自感知、自決策、自執(zhí)行等功能的先進制造過程、系統(tǒng)、模式的總稱。智能制造不僅僅是單一技術(shù)、裝備的突破與應用，而且還是制造技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)的深度融合與集成創(chuàng)新。智能制造的內(nèi)涵智能制造的五個維度理解 產(chǎn)品智能化設(shè)備智能化管理智能化服務智能化可追溯可識別可定位感知決策執(zhí)行維護自組織自適應

數(shù)據(jù)驅(qū)動信息集成組織優(yōu)化流程再造

需求挖掘?qū)崟r響應O2O智能化生產(chǎn)方式研發(fā)設(shè)計加工制造傳感無所不在信息網(wǎng)絡技術(shù)從生活領(lǐng)域向生產(chǎn)領(lǐng)域加速延伸生產(chǎn)工具生產(chǎn)模式生產(chǎn)組織形態(tài)連接無所不在數(shù)據(jù)無所不在計算無所不在服務無所不在創(chuàng)新突破變革智能制造的發(fā)展路徑2025產(chǎn)品設(shè)計、制造過程中具有感知、分析、決策、執(zhí)行功能

網(wǎng)絡化

利用自組織網(wǎng)絡，動態(tài)配置

資源，實現(xiàn)研究、設(shè)計、生

產(chǎn)和銷售各種資源重組

2018

數(shù)字化

CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM

/ERP/MES/RP2011智能化智能制造評價參考模型智能制造水平評估從生命周期、系統(tǒng)層級、智能功能3個維度統(tǒng)籌考慮，歸納為“智能+制造”2個維度來解釋智能制造的核心組成，進一步分解形成設(shè)計、生產(chǎn)、物流、銷售、服務、資源要素、互聯(lián)互通、系統(tǒng)集成、信息融合、新興業(yè)態(tài)10大類核心能力要素，并對每一類核心要素分解為域以及五級的成熟度要求。02智能工廠及數(shù)字化車間智能工廠與數(shù)字化車間的層級定義智能設(shè)計智能生產(chǎn)智能服務智能管理生產(chǎn)質(zhì)量管理車間設(shè)備管理工藝執(zhí)行管理車間計劃調(diào)度生產(chǎn)物流管理數(shù)字化車間2數(shù)字化車間N智能工廠數(shù)字化車間1。。。。。。指令信息反饋信息系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)流數(shù)字化車間基本共性要求項目要求數(shù)字化基本要求為數(shù)字化設(shè)備率不低于70%（根據(jù)行業(yè)特性可提高要求）數(shù)據(jù)（信息）采集不低于90%（根據(jù)行業(yè)特性可提高要求）應用RFID、信息碼等方式進行對生產(chǎn)資源進行自動、半自動識別采用實時的通信等方式在現(xiàn)場顯示涉及生產(chǎn)、質(zhì)量、管理等信息網(wǎng)絡化建有基于工業(yè)總線、物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡，實現(xiàn)車間各層級資源之間的信息交互系統(tǒng)化建有基于MES等、可支持車間制造全過程的運行管理的信息化系統(tǒng)集成化實現(xiàn)“基礎(chǔ)層”

“執(zhí)行層”

“管理層”之間的信息集成安全化建立有效的包括設(shè)備、信息等安全分析及風險評估、預防、管理方法及體系數(shù)字化車間七大管理模塊之間的數(shù)據(jù)流要求本圖表表示出數(shù)字化車間主要管理模塊之間的數(shù)據(jù)流向及相互之間的關(guān)聯(lián)性。數(shù)字化車間的數(shù)據(jù)交互項目要求通信網(wǎng)絡毫秒級：一對一直接通信；毫秒-秒級：現(xiàn)場總線；秒級以上：工業(yè)以太網(wǎng)，協(xié)議推薦OPCUA、Profinet、Powerlink等；實時性、可靠性要求不很高、或不易布線，則可采用無線網(wǎng)絡。數(shù)據(jù)采集與存儲需對工藝、過程、質(zhì)量、檢測等數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理，并與企業(yè)級數(shù)據(jù)中心對接，支持異構(gòu)數(shù)據(jù)之間的格式轉(zhuǎn)換。實時性較高的數(shù)據(jù)采用實時數(shù)據(jù)庫，歷史數(shù)據(jù)庫推薦采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫需具備數(shù)據(jù)信息安全方案，并可及時升級、更新，以及具備權(quán)限管理、數(shù)據(jù)備份與快速恢復功能。數(shù)據(jù)字典制造過程中需要交互的所有信息，包括設(shè)備、生產(chǎn)過程、物流、倉儲、檢驗與質(zhì)量、計劃、調(diào)度等；描述各類數(shù)據(jù)基本信息，包括名稱、來源、語義、結(jié)構(gòu)、類型等；根據(jù)行業(yè)不同，可以定制本行業(yè)數(shù)字字典。數(shù)字化車間的兩層架構(gòu)生產(chǎn)控制層：

一般由MES軟件實現(xiàn)，支持車間生產(chǎn)計劃和控制高層管理活動。包括排產(chǎn)、排程、任務分派、計劃跟蹤與調(diào)整、生產(chǎn)績效分析、物料管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理等?，F(xiàn)場執(zhí)行層：

一般由SCADA等數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集和人工操作數(shù)據(jù)采集。設(shè)備數(shù)據(jù)通過接口自動獲取，人工操作數(shù)據(jù)需要通過手工輸入或借助條碼、二維碼、RFID等自動識別裝置進行采集。設(shè)備數(shù)據(jù)包括設(shè)備狀態(tài)、啟停時間、參數(shù)、執(zhí)行結(jié)果等；人工操作數(shù)據(jù)包括人員、操作時間、操作類型等。除了數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)場執(zhí)行層還要完成生產(chǎn)控制層發(fā)出的設(shè)備和人員控制指令。數(shù)字化車間的支撐設(shè)施傳感層：包括傳感器、數(shù)字化設(shè)備接口、I/O等，實現(xiàn)車間現(xiàn)場執(zhí)行層的數(shù)據(jù)采集和操作指令接收功能。本層數(shù)據(jù)主要通過設(shè)備通信網(wǎng)絡傳送。本層的數(shù)據(jù)特征是數(shù)字信號?？刂茖樱合掳雽影≒LC、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，用于匯聚傳感層數(shù)據(jù)及形成操作指令，通過設(shè)備通信網(wǎng)絡傳送數(shù)據(jù)；上半層包括工控機、PC工作站等設(shè)備及HMI、SCADA等軟件系統(tǒng)，形成業(yè)務數(shù)據(jù)，通過運營信息網(wǎng)絡和執(zhí)行層通信，通過自動化網(wǎng)絡和PLC、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備通信。本層的數(shù)據(jù)特征是指令和狀態(tài)。執(zhí)行層：包括服務器、PC、PAD、手機等IT設(shè)備設(shè)施及MES、WMS等管理軟件，實現(xiàn)車間生產(chǎn)控制層的功能。本層的數(shù)據(jù)特征是業(yè)務描述。03MES的功能標準及意義

MES的概念MES（ManufacturingExecutionSystem），制造執(zhí)行系統(tǒng)。是面向車間生產(chǎn)的管理系統(tǒng)。MESA對MES的定義為：在產(chǎn)品從工單發(fā)出到成品完成的過程中，制造執(zhí)行系統(tǒng)起到傳遞信息以及優(yōu)化生產(chǎn)國活動的作用。

在生產(chǎn)過程中，借助實時精確的信息、MES引導、發(fā)起、響應，報告生產(chǎn)活動。做出快速的響應以應對變化，減少無附加價值的生產(chǎn)活動，提高操作及流程的效率。MES提升投資回報、凈利潤水平、改善現(xiàn)金流和庫存周轉(zhuǎn)速度、保證按時出貨。MES保證了整個企業(yè)內(nèi)部及供應商之間生產(chǎn)活動關(guān)鍵任務信息的雙向流動。

MES的突破點

ERP與MES系統(tǒng)的挑戰(zhàn)也在于只有自頂向下的計劃分派，缺少自底向上的數(shù)據(jù)反饋，MES的突破點在于對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進行收集，錄入系統(tǒng)，用于生產(chǎn)過程透明性管理，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)到計劃管理部門的反饋。

MES的標準功能模塊MES標準功能模塊劃分資源調(diào)配及跟蹤作業(yè)(詳細)排程生產(chǎn)單元級調(diào)度文檔發(fā)放（規(guī)范管理）業(yè)績分析產(chǎn)品追溯和譜溯維護管理物料管理質(zhì)量管理人工管理數(shù)據(jù)采集

MES的主要特點供應鏈管理ERP銷售

和服務管理產(chǎn)品和過程工程管理控制生產(chǎn)操作管理系統(tǒng)人/紙習慣/實行PLC/SoftLogic設(shè)備驅(qū)動、機器馬達繼電器數(shù)據(jù)收集采集手工處理控制DCS/OCS自動操作、工具、設(shè)備供應鏈管理ERP銷售

和服務管理產(chǎn)品和過程工程管理控制MES：集成生產(chǎn)數(shù)據(jù)根據(jù)工序工作管理系統(tǒng)、人員和實行PLC/SoftLogic設(shè)備驅(qū)動、機器馬達繼電器數(shù)據(jù)收集采集手工處理控制DCS/OCS自動操作、工具、設(shè)備在MES實施之前MES實施完成車間的業(yè)務重整必須同時或者優(yōu)先于MES系統(tǒng)的實施。

MES的應用價值MES是生產(chǎn)活動與管理活動信息溝通的橋梁，計劃與生產(chǎn)之間承上啟下的“信息樞紐”。

---------生產(chǎn)與管理的橋梁MES采集從接受訂貨到制成最終產(chǎn)品全過程的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，目的在于優(yōu)化管理活動,對隨時可能發(fā)生變化的生產(chǎn)狀況作出快速反應。它強調(diào)是精確的實時數(shù)據(jù)。

---------精確的實時數(shù)據(jù)MES改善設(shè)備投資回報率，以及改善及時交貨、庫存周轉(zhuǎn)、毛利和現(xiàn)金流通性能。

---------改善工廠運作

MES的組成1．計劃層：以“財務”為核心，包括經(jīng)營決策級和企業(yè)計劃級。主要功能：生產(chǎn)經(jīng)營決策，長期、中長期生產(chǎn)計劃編制，財務管理，成本管理，人力資源管理，輔助決策等。對集團而言，往往強調(diào)的是集團的“統(tǒng)一性”。2．執(zhí)行層：包括生產(chǎn)調(diào)度級和車間生產(chǎn)級，包括：執(zhí)行計劃編制，生產(chǎn)和物流的指揮調(diào)度，對設(shè)備的集中采集和控制，模擬預測，質(zhì)量控制和設(shè)備維護。對集團而言，往往用于實現(xiàn)各生產(chǎn)實體的“管理特色”。3．控制層：包括過程控制級、設(shè)備控制級和檢測驅(qū)動級。主要功能模塊：自適應控制；設(shè)備控制；現(xiàn)場各種信號檢測。資源調(diào)配及跟蹤(ResourceAllocationandTracking)作業(yè)(詳細)排程(Operations/DetailScheduling)生產(chǎn)單元級調(diào)度(ProductionUnitDispatching)規(guī)范管理(SpecificationManagement)數(shù)據(jù)采集(DataCollection/Acquisition)人工管理(LaborManagement)質(zhì)量管理(QualityManagement)物料管理(MaterialManagement)維護管理(MaintenanceManagement)產(chǎn)品追溯和譜溯(ProductTrackingandGenealogy)業(yè)績分析(PerformanceAnalysis)NIST(美國國家標準與技術(shù)研究所)的模塊劃分:上個世紀80年代后期，美國在總結(jié)MRPⅡ?qū)嵤┏晒β瘦^低的教訓，并吸收日本準時制生產(chǎn)系統(tǒng)(JIT)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出既重視計劃又重視執(zhí)行的管理新思想，提出制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES,ManufacturingExecutionSystem)的概念。制造企業(yè)的信息化分為下述三個層次：

MES的功能及作用

MES是通過對企業(yè)生產(chǎn)組織和管理的實踐進行總結(jié)后發(fā)展起來的應用系統(tǒng)，因此，從本質(zhì)上講，它并不是什么高深的理論，帶有很強的可操作性。實踐的經(jīng)驗證明，MES對企業(yè)生產(chǎn)制造平臺的優(yōu)化確有許多明顯幫助和指導作用。主要表現(xiàn)在：

MES的功能及作用1.由于MES對過程實時事件具有比ERP更高的響應能力，并具有對過程的實時狀況向ERP報告的功能，使用其中的工序詳細調(diào)度功能，通過相應的作業(yè)排序或作業(yè)調(diào)度程序來優(yōu)化作業(yè)計劃，MES能幫助ERP將企業(yè)的實際生產(chǎn)作業(yè)計劃制定得更細致、定義得更精確，同時也更具有更高的可操作性，可以極大地提高生產(chǎn)過程的作業(yè)效率和作業(yè)性能。2.由于MES反映了作業(yè)人員、機器、設(shè)備、物料和工具等資源的使用狀態(tài)的實時信息，并就剛剛完工的作業(yè)活動向ERP和有關(guān)人員報告。因此，使用其中的資源狀態(tài)管理功能，MES除能及時提供更詳實的資源可用量信息，以便于向ERP進行更可行的資源計劃，同時，也使有關(guān)人員不僅可及時了解到作業(yè)效率，資源效率等實際狀況，還可以對作業(yè)中隱藏的問題，運作效率改善等進行及時的處理和更正。

MES的功能及作用3.通過生產(chǎn)單元分配功能的使用，MES能將生產(chǎn)產(chǎn)品的原物料連同作業(yè)指令一起送達相應的加工單元，以指令開始一個工序或工步的操作，極大地提高了生產(chǎn)流程的協(xié)同性，減少了“工作中心”的待料時間，提高了“工作中心”的利用效率。4.通過文檔管理和標準控制功能的使用，MES能將產(chǎn)品的加工所需的產(chǎn)品數(shù)據(jù)、產(chǎn)品標準、工藝規(guī)程或相關(guān)信息連同作業(yè)指令一起送達相應的加工單元，并對活動的過程、結(jié)果和環(huán)境等進行符合規(guī)定要求的信息收集和記錄。這不僅改善了流程的協(xié)同性，改善了產(chǎn)品標準、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工藝規(guī)程等控制的有效程度，也改善了產(chǎn)品生產(chǎn)過程中文檔管理符合規(guī)定要求的程度。

MES的功能及作用5.通過產(chǎn)品跟蹤和清單管理功能的使用，MES能監(jiān)視工件在任意時刻的位置和狀態(tài)，收集和記錄產(chǎn)品或組件加工工序、加工結(jié)果的數(shù)據(jù)，形成每個組件或產(chǎn)品可追溯性記錄，以便在必要時，企業(yè)向客戶證實產(chǎn)品的質(zhì)量、追溯問題的根源或評估問題的嚴重程度等。6.通過性能分析功能的使用，

MES能將在產(chǎn)品制造過程中實際測定的結(jié)果與過去歷史記錄、企業(yè)的目標或客戶的要求進行相關(guān)的比較，在線顯示或者輸出相應的報告，輔助管理者進行對產(chǎn)品性能、過程運作進行改進和提高。

MES的功能及作用7.通過作業(yè)人員管理功能的使用，MES能及時提供作業(yè)人員的狀態(tài)和相關(guān)的信息（工時，出勤等），并基于人員資歷，工作模式，業(yè)務需求等相關(guān)信息，輔助管理者對作業(yè)人員進行有效的安排。這不僅有助理與作業(yè)人員的有效安排，同時，這項功能的重大意義在于，在MES的平臺上，實現(xiàn)了人員、物料、設(shè)備、信息和工具在生產(chǎn)作業(yè)計劃中的“集成”，這充分保證和改善了生產(chǎn)作業(yè)流程的協(xié)同性。

8.通過設(shè)備維護管理功能的使用，通過對狀態(tài)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)的收集，MES不僅能及時提出設(shè)備維護的指導性意見，同時，還能輔助有關(guān)人員對設(shè)備進行有效管理和維護的各項工作，保證企業(yè)機器設(shè)備和相關(guān)資產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)或運作。

MES的綜合效益

MES的使用不僅可以在企業(yè)生產(chǎn)的某些局部對企業(yè)產(chǎn)生積極的影響，同時，更重要的是，通過MES的使用可以改善企業(yè)以下方面的過程性能，并給企業(yè)帶來效益。業(yè)務的協(xié)同性。使傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程“黑箱”透明化，不僅提高了企業(yè)信息集成的程度，也使企業(yè)極大地改善了業(yè)務部門間的“協(xié)同性”；計劃的適應性。不僅使企業(yè)制定的生產(chǎn)計劃具有了更明顯的可操作性，使計劃得到更有效的