MES系統(tǒng)

　　MES系統(tǒng)即制造執(zhí)行系統(tǒng)(manufacturing execution system，簡稱MES）是美國AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc．)在90年代初提出的，旨在加強MRP計劃的執(zhí)行功能，把MRP計劃同車間作業(yè)現(xiàn)場控制，通過執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)系起來。這里的現(xiàn)場控制包括PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、各種計量及檢測儀器、機(jī)械手等。MES系統(tǒng)設(shè)置了必要的接口，與提供生產(chǎn)現(xiàn)場控制設(shè)施的廠商建立合作關(guān)系。

 

　　MRPII的執(zhí)行層包括了車間作業(yè)和采購作業(yè)，MES側(cè)重在車間作業(yè)計劃的執(zhí)行，充實了軟件在車間控制和車間調(diào)度方面的功能，以適應(yīng)車間現(xiàn)場環(huán)境多變情況下的需求。同時，為了適應(yīng)執(zhí)行計劃過程中變化的外部環(huán)境，MRP的計劃功能要更為靈活，如加強物料計劃與能力計劃的集成度，物料和工藝路線自動替代及增減、平移、分割工序的功能等。一個完善的MRPII系統(tǒng)，本身應(yīng)當(dāng)包括計劃執(zhí)行的功能，問題的實質(zhì)是軟件的計劃執(zhí)行程序功能的強弱、同現(xiàn)場控制設(shè)施的接口和集成、以及計劃調(diào)度功能是否有足夠的應(yīng)變能力和靈活性。 一些在車間或現(xiàn)場管理方面具有特色的軟件公司及其合作伙伴與用戶在1992年成立了MESA協(xié)會，以發(fā)展其業(yè)務(wù)。該組織由最初的23家公司發(fā)展到如今約200余個成員單位。制造執(zhí)行系統(tǒng)是一個用來跟蹤生產(chǎn)進(jìn)度，庫存情況，工作進(jìn)度和其它進(jìn)出車間的操作管理相關(guān)的信息流。

 

　　1990年11月，美國先進(jìn)制造研究中心AMR（Advanced Manufacturing Research）就提出了MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）概念。1997年，MESA提出的MES功能組件和集成模型，包括11個功能，同時規(guī)定，只要具備11個功能之中的某一個或幾個，也屬MES系列的單一功能產(chǎn)品。2004年，MESA提出了協(xié)同MES體系結(jié)構(gòu)(c-MES)。

　　20世紀(jì)90年代初期，中國就開始對MES以及ERP的跟蹤研究、宣傳或試點，而且曾經(jīng)提出了 “管控一體化”，“人、財、物、產(chǎn)、供、銷”等頗具中國特色的CIMS、MES、ERP、SCM等概念，只是總結(jié)、歸納、宣傳、堅持或者提煉、提升不夠，發(fā)展勢頭不快。

　　國內(nèi)最早的MES是20世紀(jì)80年代寶鋼建設(shè)初期從SIEMENS公司引進(jìn)的。中國工業(yè)信息化基本上是沿著西方工業(yè)國家的軌跡前進(jìn)，只是慢半拍而已。幾乎絕大多數(shù)大學(xué)和工業(yè)自動化研究單位，甚至于國家、省、市級政府主管部門都開始跟蹤、研究MES。從中央到地方，從學(xué)會到協(xié)會，從IT公司到制造生產(chǎn)廠，從綜合網(wǎng)站到專業(yè)網(wǎng)站，從綜合大學(xué)到?？圃盒?，都卷入了MES熱潮之中。

　　制造執(zhí)行管理系統(tǒng)(MES)是企業(yè)CIMS信息集成的紐帶，是實施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略和實現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)手段。工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是國際上迅速發(fā)展、面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實時信息系統(tǒng)。MES可以為用戶提供一個快速反應(yīng)、有彈性、精細(xì)化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)減低成本、按期交貨、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和提高服務(wù)質(zhì)量。適用于不同行業(yè)(家電、汽車、半導(dǎo)體、通訊、IT、醫(yī)藥)，能夠?qū)我坏拇笈可a(chǎn)和既有多品種小批量生產(chǎn)又有大批量生產(chǎn)的混合型制造企業(yè)提供良好的企業(yè)信息管理。

　　MES作為生產(chǎn)形態(tài)變革的產(chǎn)物，其起源大多源自工廠的內(nèi)部需求。為了更好得理解MES的產(chǎn)生背景，我們先回顧一下計算機(jī)輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng)的演化歷史 制造執(zhí)行系統(tǒng)八十年代MRPII在美國生產(chǎn)與庫存管理協(xié)會（APICS）大力宣傳和組織推動下得到了迅速的普及和廣泛應(yīng)用，但也暴露出一些不足之處，如MRPII對預(yù)測需求和銷售管理不夠重視，對車間的大量實時事件與數(shù)據(jù)不能很好地利用等等。許多企業(yè)認(rèn)識到需要其它系統(tǒng)來解決MRPII在某些方面管理薄弱的問題。于是為了滿足銷售、預(yù)測的需求，產(chǎn)生了分銷資源計劃DRP（Distribution Resource Planning）。同樣，為了強化車間的執(zhí)行功能，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）也就應(yīng)運而生。

 

　　在應(yīng)用方面，國內(nèi)的MES系統(tǒng)明顯落后于發(fā)達(dá)國家。中國大部分制造企業(yè)還過度依賴人力進(jìn)行生產(chǎn)，因此收集完整、可靠的，數(shù)據(jù)化信息非常困難。而且制造企業(yè)的信息系統(tǒng)都是由許多獨立的子系統(tǒng)組成，基于事務(wù)處理的子系統(tǒng)和許多基于實時操作的工廠子系統(tǒng)，集成難度非常高、相容性比較低。 MES是制造執(zhí)行與控制管理系統(tǒng)，由于制造過程及過程控制對象的復(fù)雜性和專有性，使得MES系統(tǒng)形態(tài)有比較大的差異，應(yīng)用模式也可能完全不同，這些因素客觀上造成了MES產(chǎn)品與服務(wù)市場的多樣性。但是由于MES的多樣性、復(fù)雜性、特殊性以及特定行業(yè)的需要性，MES在國內(nèi)市場已經(jīng)出現(xiàn)較大的需求。

 

　　MES系統(tǒng)即制造執(zhí)行系統(tǒng) (manufacturing execution system， 簡稱MES)美國先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR(Advanced Manufacturing Research)將MES定義為“位于上層的計劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”,它為操作人員/管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設(shè)備、物料、客戶需求等)的當(dāng)前狀態(tài)。　制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(Manufacturing Execution System Association，MESA)對MES所下的定義：“MES 能通過信息傳遞對從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠發(fā)生實時事件時，MES能對此及時做出反應(yīng)、報告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。這種對狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動，有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運作過程，從而使其既能提高工廠及時交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報率。MES還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息。”

　集成系統(tǒng)

　　美國AMR(Advanced Manufacturing Research)研究小組在分析信息技術(shù)的發(fā)展和MES應(yīng)用前景的基礎(chǔ)上提出了可集成MES(Integratable MES，I-MES) 。它將模塊化和組件技術(shù)應(yīng)用到MES的系統(tǒng)開發(fā)中，是兩類T-MES系統(tǒng)的結(jié)合。從表現(xiàn)形式上看，具有專用的MES系統(tǒng)的特點，即I-MES中的部分功能作為可重用組件單獨銷售。同時，它又具有集成的MES的特點，即能實現(xiàn)上下兩層之間的集成。此外，I-MES還能實現(xiàn)客戶化、可重構(gòu)、可擴(kuò)展和互操作等特性，能方便地實現(xiàn)不同廠商之間的集成和原有系統(tǒng)的保護(hù)，以及即插即用等功能。

 

　　傳統(tǒng)的MES(Traditional MES，T-MES)大致可分為兩大類：

　　1）專用的MES 系統(tǒng)(Point MES)。它主要是針對某個特定的領(lǐng)域問題而開發(fā)的系統(tǒng)，如車間維護(hù)、生產(chǎn)監(jiān)控、有限能力調(diào)度或是SCADA等；

　　2）集成的MES系統(tǒng) (Integrated MES)。該類系統(tǒng)起初是針對一個特定的、規(guī)范化的環(huán)境而設(shè)計的，如今已拓展到許多領(lǐng)域，如航空、裝配、半導(dǎo)體、食品和衛(wèi)生等行業(yè)，在功能上它已實現(xiàn)了與上層事務(wù)處理和下層實時控制系統(tǒng)的集成。

　　雖然專用的MES能夠為某一特定環(huán)境提供最好的性能，卻常常難以與其它應(yīng)用集成。集成的 MES比專用的MES邁進(jìn)了一大步，具有一些優(yōu)點，如單一的邏輯數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)內(nèi)部具有良好的集成性、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型等等，但其整個系統(tǒng)重構(gòu)性能弱，很難隨業(yè)務(wù)過程的變化而進(jìn)行功能配置和動態(tài)改變。

 

　　1．制造資源分配與狀態(tài)報告；

　　2．詳細(xì)工序作業(yè)計劃；

　　3．生產(chǎn)調(diào)度；

　　4．車間文檔管理；

　　5．?dāng)?shù)據(jù)采集；

　　6．人力資源管理；

　　7、質(zhì)量管理；

　　8．工藝過程管理；

　　9．設(shè)備維修管理；

　　10．產(chǎn)品跟蹤；

　　11．業(yè)績分析。

 

　　現(xiàn)場管理細(xì)度：由按天變?yōu)榘捶昼?秒

　　現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集：由人手錄入變?yōu)閽呙?、快速?zhǔn)確采集

　　電子看板管理：由人工統(tǒng)計發(fā)布變?yōu)樽詣硬杉?、自動發(fā)布

　　倉庫物料存放：模糊、雜散變?yōu)橥该?、?guī)整

　　生產(chǎn)任務(wù)分配：人工變?yōu)樽詣臃峙?、產(chǎn)能平衡

　　倉庫管理：人工、數(shù)據(jù)滯后變?yōu)橄到y(tǒng)指導(dǎo)、及時、準(zhǔn)確

　　責(zé)任追溯：困難、模糊變?yōu)榍逦?、正確

　　績效統(tǒng)計評估：靠殘缺數(shù)據(jù)估計變?yōu)閼{準(zhǔn)確數(shù)據(jù)分析

　　統(tǒng)計分析：按不同時間/機(jī)種/生產(chǎn)線等多角度分析對比

 

　　1、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES可監(jiān)控從原材料進(jìn)廠到產(chǎn)品的入庫的全部生產(chǎn)過程，記錄生產(chǎn)過程產(chǎn)品所使用的材料、設(shè)備，產(chǎn)品檢測的數(shù)據(jù)和結(jié)果以及產(chǎn)品在每個工序上生產(chǎn)的時間、人員等信息。這些信息的收集經(jīng)過MES系統(tǒng)加以分析，就能通過系統(tǒng)報表實時呈現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)進(jìn)度、目標(biāo)達(dá)成狀況、產(chǎn)品品質(zhì)狀況，以及產(chǎn)的人、機(jī)、料的利用狀況，這樣讓整個生產(chǎn)現(xiàn)場完全透明化。企業(yè)的管理人員，無論何時身處何地，只要透過Internet就能將生產(chǎn)現(xiàn)場的狀況看的清清楚楚明明白白。身在總部的老板亦能通過MES獲取信息運籌帷幄，遠(yuǎn)在國外的客戶當(dāng)然可以來關(guān)心他們的訂單進(jìn)度、產(chǎn)品品質(zhì)。

　　MES系統(tǒng)為工廠帶來什么好處：

　　a、優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)制造管理模式，強化過程管理和控制，達(dá)到精細(xì)化管理目的。

　　b、加強各生產(chǎn)部門的協(xié)同辦公能力，提高工作效率、降低生產(chǎn)成本。

　　c、提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的及時性、準(zhǔn)確性，避免人為干擾，促使企業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)化。

　　d、為企業(yè)的產(chǎn)品、中間產(chǎn)品、原材料等質(zhì)量檢驗提供有效、規(guī)范的管理支持。

　　e、實時掌控計劃、調(diào)度、質(zhì)量、工藝、裝置運行等信息情況，使各相關(guān)部門及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。 　 f、最終可利用 MES系統(tǒng)建立起規(guī)范的生產(chǎn)管理信息平臺，使企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)場控制層與管理層之間的信息互聯(lián)互通，以此提高企業(yè)核心競爭力。

　　2、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES通過反饋結(jié)果來優(yōu)化生產(chǎn)制造過程的管理業(yè)務(wù)。生產(chǎn)過程追溯功能可使企業(yè)非常清楚產(chǎn)品的原材料是哪家什么時間提供的，接收人是誰，檢驗的參數(shù)，產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)的時間、技術(shù)參數(shù)、操作人員等信息。根據(jù)這些反饋信息，來解決企業(yè)產(chǎn)能成本過高，或者產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的原因，及時做出調(diào)整，有針對性的為客戶提供更好的服務(wù)，即時發(fā)生客戶投訴我們也能及時準(zhǔn)確地為客戶澄清問題，確認(rèn)影響范圍。同時產(chǎn)品生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)為生產(chǎn)管理決策提供有效的支持，讓生產(chǎn)過程的問題及時的暴露、及時地處理，從而有效遏制問題的發(fā)生，將產(chǎn)品的質(zhì)量問題以及生產(chǎn)線的異常狀況消滅在萌芽狀態(tài)。

　　1）MES是對整個車間制造過程的優(yōu)化，而不是單一的解決某個生產(chǎn)瓶頸；

　　2） MES必須提供實時收集生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的功能，并作出相應(yīng)的分析和處理；

　　3）MES需要與計劃層和控制層進(jìn)行信息交互，通過企業(yè)的連續(xù)信息流來實現(xiàn)企業(yè)信息全集成。

　　3、工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是在國際上迅速發(fā)展、面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實時信息系統(tǒng)。

　　4、比如面對以下車間管理的典型問題，它們就難以給出完善的解決手段：

　　a、 出現(xiàn)用戶產(chǎn)品投訴的時候，能否根據(jù)產(chǎn)品文字號碼追溯這批產(chǎn)品的所有生產(chǎn)過程信息？能否立即查明它的：原料供應(yīng)商、操作機(jī)臺、操作人員、經(jīng)過的工序、生產(chǎn)時間日期和關(guān)鍵的工藝參數(shù)？

　　b、同一條生產(chǎn)線需要混合組裝多種型號產(chǎn)品的時候，能否自動校驗和操作提示以防止工人部件裝配錯誤、產(chǎn)品生產(chǎn)流程錯誤、產(chǎn)品混裝和貨品交接錯誤？

　　c、過去12小時之內(nèi)生產(chǎn)線上出現(xiàn)最多的5種產(chǎn)品缺陷是什么？次品數(shù)量各是多少？

　　d、當(dāng)前倉庫以及前工序、中工序、后工序線上的每種產(chǎn)品數(shù)量各是多少？要分別供應(yīng)給哪些供應(yīng)商？何時能夠及時交貨？

　　e、生產(chǎn)線和加工設(shè)備有多少時間在生產(chǎn)，多少時間在停轉(zhuǎn)和空轉(zhuǎn)？影響設(shè)備生產(chǎn)潛能的最主要原因是：設(shè)備故障？調(diào)度失誤？材料供應(yīng)不及時？工人培訓(xùn)不夠？還是工藝指標(biāo)不合理？

　　f、 能否對產(chǎn)品的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)自動進(jìn)行統(tǒng)計和分析，精確區(qū)分產(chǎn)品質(zhì)量的隨機(jī)波動與異常波動，將質(zhì)量隱患消滅于萌芽之中？

　　g、 能否廢除人工報表

　　自動統(tǒng)計每個過程的生產(chǎn)數(shù)量、合格率和缺陷代碼？

　　5、MES的定位，是處于計劃層和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)車間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。一個設(shè)計良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量控制、設(shè)備故障分析、網(wǎng)絡(luò)報表等管理功能，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接可以同時為生產(chǎn)部門、質(zhì)檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息服務(wù)。系統(tǒng)通過強調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實時化的ERP/MES/SFC信息體系。

　　6、 MES產(chǎn)品功能　為企業(yè)生產(chǎn)管理人員進(jìn)行過程監(jiān)控與管理、保證生產(chǎn)正常運行，控制產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本提供了靈活有力的工具。包括以下功能：

　　1、正確掌握在制品數(shù)量，及不良品的追蹤，降低在制品成本；

　　2、 用條形碼追蹤產(chǎn)品序號，提高產(chǎn)品的售后服務(wù)水平；

　　3、及時反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量問題，追溯品質(zhì)歷史，提高產(chǎn)品治理；

　　4、 大幅減少現(xiàn)場手工作業(yè)，提高現(xiàn)場管理人員的生產(chǎn)力；

　　5、充分掌握工具、設(shè)備的使用狀況，使制造資源高效運作；

　　6、 強大的統(tǒng)計報表為企業(yè)管理決策提供實時、準(zhǔn)確、可靠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提高公司核心競爭力。