制造执行系统的研究现状和发展趋势

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1、制造执行系统的研究现状和发展趋势

2、第1lunentsPlanning，MRP）。20世纪70年代末80年代初，MRP系统中增加了车间报表管理系统、采购系统等，于是发展成为MRPⅡ。但是MRPⅡ不能配置资源，因此配置资源计划系统（DistributionResourcePlanning，DRP）出现了，单一功能的制造过程管理系统（如质量管理系统）也相继出现。到20世纪80年代末90年代初，MRPⅡ逐渐演变为企业资源计划（EnterpriseResourcePlanning，ERP），DRP演变为供应链管理（SupplyChainManagement，SCM），

3、而车间层应用的专业化制造管理系统演变成集成的MES。1990年11月，美国先进制造研究协会（AdvancedManufacturingResearch，AMR）首次正式提出制造执行系统MES的概念，将物料需求计划系统与控制系统之间的制造过程执行层定义为MES，如图2所示。与此同时，计算机控制也逐渐代替了人工控制，产生了过程监控和数据采集系统（SupervisoryControlandDataAcquisition，SCADA）。到了20世纪90年代后期，传统的SCADA、ERP和MES相互渗透，它们之间的界线变得十分模糊。成立于1992年的制造执行系统协会（

4、ManufacturingExecutionSystemsAssociation，MESA）于1997年9月发表的白皮书给出了MES定义：MES提供实现从订单下达到完成产品的生产活动优化所需的信息；并运用及时准确的数据，指导、启动、响应并记录车间生产活动，能够对生产条件的变化做出迅速的响应，从而减少非增值活动，提高效率。MES不但可以改善资本运作收益率，而且有助于及时交货、加快存货周转、增加企业利润和提高资金利用率。MES通过双向的信息交互形式，在企业与供应链之间提供生产活动的关键基础信息。文献［4］和文献［5］强调MES通过系统间的功能集成和信息集成，实现

5、整个生产过程的优化运行和优化管理。然而，不同软件开发商提供的MES必须基于同一标准开发才能实现可配置和易集成，因此关于MES标准化研究得到了重视，MES逐渐朝标准化方向发展［6～8］。本世纪初，为了适应协同制造的要求，集成的MES发展成为协同的MES。2004年5月MESA提出了协同的制造执行系统（CollaborativeManufacturingExecutionSystems，c-MES）概念，指出c-MES的特征是将原来MES的运行与改善企业运作效率的功能和增强MES与在价值链和企业中其他系统和人的集成能力结合起来，使制造业的各部分敏捷化和智能化［9

6、，10］。为了使MES应用的效益不断提高，不同行业的制造工艺、设备运行、生产管理等方面的知识不断融于MES系统，出现了适合不同离散制造企业与流程企业的MES。文献［11］提出了基于BPS/MES/PCS三层结构的流程工业综合自动化系统，明确指出流程工业MES着眼于整个生产过程管理，考虑生产过程的整体平衡，注重生产过程的运行管理，注重产品和批次，以分、小时为单位跟踪产品的制造过程。MES起着将生产过程控制、生产过程管理和经营管理活动中产生的信息进行转换、加工、传递的作用，是生产过程控制与管理信息集成的重要桥梁和纽带。文献［12］提出了实现综合生产指标优化的智能

7、综合自动化系统，其中智能化的制造执行系统是重要的组成部分。3MES的功能模型随着MES的产生与发展，MES的功能模型也发生了相应变化。1992年，AMR提出了三层结构的企业集成模型，指出了MES所处的层次［2］。1993年，AMR推出了MES集成系统模型［2］，包括车间管理、工艺管理、质量管理和过程管理4个功能模型。1997年，MESA提出了包括11个功能的MES集成模型［1］，强调MES是一个与其他系统相连的信息网络中心，在功能上可以根据行业和企业的不同需要与其他系统集成，为实施基于组件技术的可集成的MES提供了标准化的功能结构、技术框架和信息结构。199

8、8年，AMR提出了制造业过程模型，即REPAC（Ready，Execution，Process，Analyze，Coordinate）模型。该模型描述了制造企业中完整的制造管理事务流程，不仅强调MES的核心作用，而且提出了经营管理、生产过程管理和过程控制的闭环结构［13］。随着标准化MES研究的深入，出现了分布式面向对象的MES功能模型，MES能够通过基于知识的标准化规则向工作流、代理以及其他系统（SCM，ERP，Controls等）请求制造事件或下达生产指令，通过协同机制实现企业生产过程管理［3］。为了适应企业敏捷化的要求，2004年MESA提出了c-ME

9、S体系结构［10］，如图3所示。c-MES主要包括8