制造执行系统(mes)的发展和挑战

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1、制造执行系统(MES)的发展和挑战

2、第1图2　　MES中数据流和响应时间要求二、我们为什么需要MES?在许多工厂中，全厂管理的功能目前仍然由文件和人工系统进行，通常有经验的人员执掌着工厂生产效益的钥匙。在大多数运行中，人工系统和有经验运行人员的判断总是起着重要作用(见图3)。但是，市场要求产品的品种和数量经常变化，靠人工和经验调整生产显然效率低、反应慢、缺乏竞争力。而且人工系统也不可能适应产品、工艺、技术和用户要求日趋加速的变化。由于生产运行变化如此迅速，MES的信息的及时性要求以分，甚至秒的速度进行反应，此时光靠人恐怕不行。因此，

3、采用MES带来的效益不言而喻(图4)。图3　　工厂　信息系统在许多时候还由人来决策图4　　采用MES取代人工决策的工厂信息系统ERP／MRP的环境是以具体事务为基础的。其数据交换系对生产调度、运输安排或对生产计划要求的响应。与此不同的是，控制的决策必须在秒甚至更短的时间内完成，它对生产过程、操作人员，或对材料的操作需求作出响应。显然，实时环境和实时响应的差异影响着绝大多数的具体事务和在控制层的执行。传统的数据流和控制流在ERP与控制层之间存在着巨大的鸿沟。传统的信息管理系统向主管财务的总经理和财务管理负责人报告，居于管理层；而传统的

4、工程生产信息则向负责生产的总经理报告；职责不同，相互之间的沟通不一定能做到及时且细致深入。与此相反，MES能提供的材料数据是与生产消耗相关的，同时能生成基于精确执行时间的材料供应提前量，这将改善仓储控制。准确的生产模型是与实际测量相对于计划时间表的关系紧紧相连的，因而可用来修正过程模型，而且有助于精确表达生产计划的实时行为。在当今激烈竞争的世界经济中，要占有“最有价值”的地位，必须使企业具有最好的质量、最佳的客户服务、最低的制造成本、快速响应以及灵活性的特点。而要达到这样的水平，就必须在正确的时间提供正确的信息才可能进行最佳的决策。

5、这就要求不断地对公用的数据库进行改善，同时让每个部门都拥有把数据转化为有用信息的工具。怎么能做到这些呢?唯有MES才能真正向企业提供以上这些功能。三、MES在信息系统体系结构中的地位主要的制造信息系统有：ERP(企业资源计划)、SCM(供应链管理)、SSM(销售和服务管理)、P／PE(产品和过程工程)，以及MES(制造执行系统)和控制。这些系统每一个都有其一定的功能，包括若干不同的模块。它们间存在一些重叠，如调度可能出现在MES和SCM；劳务管理出现在MES、SSM、ERP中的人力资源(HR)功能模块中；文件管理出现在MES和P／P

6、E；过程管理出现于MES和控制中。ERP包括财务、订货管理、生产和材料计划，以及相关功能；SCM包括预测、分配和后勤、运输管理、电子商务以及高级计划系统；SSM包括销售力自动化、产品配置、服务报价、产品返回等；P／PE包括计算机辅助设计／制造(CAD／CAM)、过程建模以及产品数据管理(即PDM)：控制包括DCS、PLC、SCADA、DNC(分布式数控)，以及其它计算机化控制装置。四、MES与其它系统的关系图5给出了MES和ERP、SCM、SSM、P／PE，以及控制系统之间实施数据交换的相互关系，主要是：MES作为生产制造系统的核心

7、向其它系统提供有关生产的数据：MES向ERP提供实际生产数据，如成本、周期时间、产出和其它生产数据。MES向SCM提供实际订货状态、生产能力和容量、班次间(shift-to-shift)的约束等。MES向SSM提供在一定时间内根据生产设备和能力成功进行报价和交货期的数据。MES向P／PE提供有关产品产出和质量的实际数据，便于CAD／CAM作适当调整。MES向控制提供在一定时间内使整个生产设备以优化的方式进行生产的工艺规程、配方和指令等，将其下载。图5　　MES与其它系统的关系模型五、其它信息系统向MES提供的数据MES也从其它系统取

8、得数据，以保证工厂的智能化操作运行。例如ERP的生产计划模块供给MES作工作调配；供应链向MES提供计划和调度是为了确定工厂生产活动的时间表；销售／服务的配置和报价模块为MES提供生产信息的底线；P／PE向MES发出工作指令、配方(recipe,泛指一组相互关连的工艺数据，也可能是一组材料的比例)、工艺规程和运行参数；来自控制的数据用作测量实际性能和操作条件。六、MES的功能模型按照MESA的定义,MES共有11个功能模块(见图6)，包括：资源(包括机械设备、工具、熟练劳工、材料、其它设备及文档等)配置和状态模块；生产单元(以任务、

9、订单、批次、批量和工作命令等形式表达)调度模块；数据采集／获取模块；质量管理模块；维护管理模块；性能分析(提供不超过以分为计时单位的实际制造运行结果的报告，包括SPC／SQC)模块；运行细节计划编制与调度(提供按分钟为时间单位编制的基