MES是一套面向制造企業(yè)車(chē)間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。MES可以為企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計(jì)劃排程管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、工作中心/設(shè)備管理、工具工裝管理、采購(gòu)管理、成本管理、項(xiàng)目看板管理、生產(chǎn)過(guò)程控制、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等管理模塊，為企業(yè)打造一個(gè)扎實(shí)、可靠、全面、可行的制造協(xié)同管理平臺(tái)。
MES系統(tǒng)分類
傳統(tǒng)的MES可分為專用MES和集成MES兩大類。
①專用MES。它主要是針對(duì)某個(gè)特定的領(lǐng)域問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，如車(chē)間維護(hù)、生產(chǎn)監(jiān)控、有限能力調(diào)度等。
②集成MES。該類系統(tǒng)起初是針對(duì)一個(gè)特定的、規(guī)范化的環(huán)境而設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了與上層事務(wù)處理和下層實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的集成。
雖然專用的MES能夠?yàn)槟骋惶囟ōh(huán)境提供最好的性能，卻常常難以與其他應(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(diǎn)，如單一的邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)、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，但其整個(gè)系統(tǒng)重構(gòu)性能弱，很難隨業(yè)務(wù)過(guò)程的變化而進(jìn)行功能配置和動(dòng)態(tài)改變。
MES系統(tǒng)主要功能模塊
經(jīng)MES國(guó)際聯(lián)合會(huì)根據(jù)大量事件經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，得出了MES系統(tǒng)十大最為基本的功能模塊，為廣大MES系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商、實(shí)施商和用戶企業(yè)提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化了MES系統(tǒng)實(shí)施的流程。這十大功能模塊包括：工序詳細(xì)調(diào)度、資源分配和狀態(tài)管理、生產(chǎn)單元分配、文檔控制、產(chǎn)品跟蹤和清單管理、設(shè)備性能分析、維護(hù)管理、過(guò)程管理、質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)采集。后來(lái)隨著MES系統(tǒng)的發(fā)展，與其他各管理系統(tǒng)的高度集成，又發(fā)展出了人力管理等功能，極大地豐富了企業(yè)的選擇面，使得企業(yè)管理全面集成更上一層樓。各功能模塊的具體內(nèi)容如下。
①工序詳細(xì)調(diào)度(Operations/DetailScheduling)。通過(guò)基于有限資源能力的作業(yè)排序和調(diào)度來(lái)優(yōu)化車(chē)間性能。該模塊提供與指定生產(chǎn)單元相關(guān)的優(yōu)先級(jí)、屬性、特征以及處方(可選項(xiàng))的作業(yè)排序功能。其目標(biāo)是通過(guò)良好的作業(yè)順序最大限度減少生產(chǎn)過(guò)程中的準(zhǔn)備時(shí)間。這種調(diào)度，是基于有限能力的調(diào)度并通過(guò)考慮生產(chǎn)中的交錯(cuò)、重疊和并行操作來(lái)準(zhǔn)確計(jì)算出設(shè)備上下料和調(diào)整時(shí)間。
②資源分配和狀態(tài)管理。該模塊管理機(jī)器設(shè)備、工具、人員、物料、其他設(shè)備以及其他生產(chǎn)實(shí)體(例如進(jìn)行加工必須準(zhǔn)備的工藝文件、數(shù)控加工程序等文檔資料)，用以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。它還要提供資源使用情況的歷史記錄，確保設(shè)備能夠正確安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)提供資源的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。對(duì)這些資源的管理，還包括為滿足生產(chǎn)計(jì)劃的要求對(duì)其所作的預(yù)定和調(diào)度。
③生產(chǎn)單元分配(DispatchingProductionUnits)。通過(guò)生產(chǎn)指令將物料或加工命令送到某一加工單元開(kāi)始按工序操作。該模塊以作業(yè)、訂單、批量、成批和工作單等形式管理生產(chǎn)單元間的工作流。當(dāng)車(chē)間有事件發(fā)生時(shí)，要提供一定順序的調(diào)度信息并按此進(jìn)行相關(guān)的實(shí)時(shí)操作，并能夠調(diào)整車(chē)間已制訂的生產(chǎn)進(jìn)度，對(duì)返修品和廢品進(jìn)行處理，用緩沖管理的方法控制任意位置的在制品數(shù)量。
④文檔控制(DocumentControl)。管理和分發(fā)與產(chǎn)品、工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)或工作指令有關(guān)的信息，同時(shí)也收集與工作和環(huán)境有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)信息。包括工作指令、配方、工程圖紙、標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程、零件的數(shù)控加工程序、批量加工記錄、工程更改通知以及各種轉(zhuǎn)換操作間的通信記錄，并提供了信息編輯功能。文檔控制模塊將各種指令下達(dá)給操作層，包括向操作者提供操作數(shù)據(jù)或向設(shè)備控制層提供生產(chǎn)配方。此外，還包括對(duì)其他重要數(shù)據(jù)(例如與HSSE有關(guān)的數(shù)據(jù)以及ISO信息)的控制與完整性維護(hù)。當(dāng)然，還有存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)功能。
⑤產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理(ProductTrackingandGenealogy)。通過(guò)監(jiān)視工件在任意時(shí)刻的位置和狀態(tài)來(lái)獲取每一個(gè)產(chǎn)品的歷史紀(jì)錄，該記錄向用戶提供產(chǎn)品組及每個(gè)最終產(chǎn)品使用情況的可追溯性。其狀態(tài)信息可包括：進(jìn)行該工作的人員信息，按供應(yīng)商劃分的組成物料、產(chǎn)品批號(hào)、序列號(hào)、當(dāng)前生產(chǎn)情況、警告、返工或與產(chǎn)品相關(guān)的其他異常信息。
⑥性能分析(PerformanceAnalysis)。將實(shí)際制造過(guò)程測(cè)定的結(jié)果與過(guò)去的歷史記錄和企業(yè)制定的目標(biāo)以及客戶的要求進(jìn)行比較，其輸出的報(bào)告或在線顯示用以輔助性能的改進(jìn)和提高；運(yùn)行性能結(jié)果包括資源利用率、資源可獲取性、產(chǎn)品單位周期、與排程表的一致性、與標(biāo)準(zhǔn)的一致性等指標(biāo)的測(cè)量值；性能分析包含SPC/SQC。該功能從度量操作參數(shù)的不同功能提取信息，當(dāng)前性能的評(píng)估結(jié)果以報(bào)告或在線公布的形式呈現(xiàn)。
⑦維護(hù)管理(MaintenanceManagement)。跟蹤和指導(dǎo)作業(yè)活動(dòng)，維護(hù)設(shè)備和工具以確保它們能正常運(yùn)轉(zhuǎn)并安排進(jìn)行定期檢修，以及對(duì)突發(fā)問(wèn)題能夠即刻響應(yīng)或報(bào)警，并保留以往的維護(hù)管理歷史記錄和問(wèn)題，幫助進(jìn)行問(wèn)題診斷。
⑧過(guò)程管理(ProcessManagement)?；谟?jì)劃和實(shí)際產(chǎn)品制造活動(dòng)來(lái)指導(dǎo)工廠的工作流程。過(guò)程管理模塊監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程、自動(dòng)糾正生產(chǎn)中的錯(cuò)誤，并向用戶提供決策支持，以提高生產(chǎn)效率。這些活動(dòng)可能是針對(duì)一些比較底層的操作，主要集中在被監(jiān)視和被控制的生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備，需要連續(xù)跟蹤生產(chǎn)操作流程。過(guò)程管理模塊還應(yīng)包括報(bào)警功能，使車(chē)間人員能夠及時(shí)察覺(jué)到出現(xiàn)了超出允許誤差的加工過(guò)程。通過(guò)數(shù)據(jù)采集接口，過(guò)程管理可以實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備與制造執(zhí)行系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。
⑨質(zhì)量管理(QualityManagement)。根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)來(lái)實(shí)時(shí)記錄、跟蹤和分析產(chǎn)品和加工過(guò)程的質(zhì)量，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量控制和確定生產(chǎn)中需要注意的問(wèn)題。質(zhì)量管理模塊對(duì)生產(chǎn)制造過(guò)程中獲得的測(cè)量值進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，以保證產(chǎn)品質(zhì)量得到良好控制，質(zhì)量問(wèn)題得到確切關(guān)注。該模塊還可針對(duì)質(zhì)量問(wèn)題推薦相關(guān)糾正措施，包括對(duì)癥狀、行為和結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)以確定問(wèn)題原因。質(zhì)量管理還包括對(duì)統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC)和統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制(SQC)的跟蹤，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS)的線下檢修操作和分析管理。
⑩數(shù)據(jù)采集(DataCollection/Acquisition)。設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)采集接口來(lái)獲取并更新與生產(chǎn)管理功能相關(guān)的各種數(shù)據(jù)和參數(shù)，包括產(chǎn)品跟蹤、維護(hù)產(chǎn)品歷史記錄以及其他參數(shù)。這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，可以從車(chē)間手工方式錄入或由各種方式自動(dòng)獲取。數(shù)據(jù)采集可根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程要求而定。
?人力管理(LaborManagement)。提供及時(shí)更新的員工狀態(tài)信息數(shù)據(jù)(工時(shí)，出勤等)，基于人員資歷、工作模式、業(yè)務(wù)需求的變化來(lái)指導(dǎo)人員的工作。包括出勤報(bào)告、人員的認(rèn)證跟蹤，以及追蹤人員的輔助業(yè)務(wù)能力。
MES系統(tǒng)的功能可以根據(jù)不同行業(yè)，同行業(yè)的不同企業(yè)的特殊需求進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)定制，但是大多數(shù)最為基礎(chǔ)的功能還是通用的。一個(gè)典型制造廠MES系統(tǒng)模塊開(kāi)發(fā)應(yīng)用的具體示例如圖所示。
MES系統(tǒng)應(yīng)用
MES系統(tǒng)的實(shí)施與其他信息系統(tǒng)的實(shí)施一樣需要按照信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理的要求來(lái)進(jìn)行，企業(yè)在實(shí)施MES之前，必須結(jié)合生產(chǎn)特點(diǎn)、管理要求，形成規(guī)范的MES需求，在此基礎(chǔ)上指導(dǎo)實(shí)施和應(yīng)用。其工作的重點(diǎn)是明確項(xiàng)目范圍、形成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)、確定項(xiàng)目需求、合理選擇供應(yīng)商、有計(jì)劃組織實(shí)施及實(shí)施上線后的定期評(píng)估及持續(xù)優(yōu)化等環(huán)節(jié)。
由于MES個(gè)性很強(qiáng)，在應(yīng)用過(guò)程中需要根據(jù)企業(yè)的具體情況進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，因此必須關(guān)注MES的平臺(tái)性，同樣的功能，是通過(guò)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)，還是通過(guò)自帶的開(kāi)發(fā)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者需要寫(xiě)VC代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)等，不同的方式影響的不僅僅是功能本身，更為關(guān)鍵的是實(shí)現(xiàn)效率上。
在實(shí)施MES系統(tǒng)的過(guò)程中，首先，要結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，關(guān)注監(jiān)管的重點(diǎn)環(huán)節(jié)和重點(diǎn)要求。其次，要明確需要實(shí)施的項(xiàng)目范圍，某企業(yè)MES項(xiàng)目整體架構(gòu)如下圖所示，其中實(shí)線框圖表示一期主要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，虛線為未來(lái)實(shí)施的功能，在高級(jí)排程及工廠資源規(guī)劃未實(shí)施前，生產(chǎn)計(jì)劃管理和車(chē)間人力資源管理、設(shè)備管理的相關(guān)信息直接與生產(chǎn)過(guò)程的可視化進(jìn)行集成，另外數(shù)據(jù)采集應(yīng)涵蓋生產(chǎn)計(jì)劃管理和車(chē)間人力資源管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理等環(huán)節(jié)。第三，在明確項(xiàng)目范圍后，就要細(xì)化MES系統(tǒng)整體的性能要求，即可集成性、可配置性、可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可靠性等要求。第四，分層級(jí)地對(duì)相關(guān)的業(yè)務(wù)明確細(xì)化的需求。最后解決MES系統(tǒng)的集成。
MES最大的價(jià)值就是數(shù)據(jù)和信息的轉(zhuǎn)換。如果把MES比喻為人，那么生產(chǎn)數(shù)據(jù)就相當(dāng)于人的血液系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集和通信功能保證了信息集成化的實(shí)施。MES不單是面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)，而是作為上、下兩個(gè)層次之間雙方信息的傳遞系統(tǒng)，聯(lián)結(jié)現(xiàn)場(chǎng)層和經(jīng)營(yíng)層，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)傳輸基本信息系統(tǒng)的理論數(shù)據(jù)和工廠的實(shí)際數(shù)據(jù)，并提供企業(yè)計(jì)劃系統(tǒng)與過(guò)程控制系統(tǒng)之間的通信功能，是企業(yè)的重要信息系統(tǒng)。離開(kāi)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集，生產(chǎn)管理部門(mén)不能及時(shí)、準(zhǔn)確地得到工件生產(chǎn)數(shù)量；不能準(zhǔn)確分析設(shè)備利用率等瓶頸問(wèn)題；無(wú)法準(zhǔn)確、科學(xué)地制定生產(chǎn)計(jì)劃；無(wú)法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理協(xié)同?？梢?jiàn)，只有有效地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集，才能使得MES系統(tǒng)從根本上解決車(chē)間管理中計(jì)劃跟蹤遲滯、設(shè)備利用率低、產(chǎn)品質(zhì)量難以提升等問(wèn)題。
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