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    【導(dǎo)讀】：隨著企業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷推廣，企業(yè)信息化應(yīng)用水平逐漸提高，企業(yè)越來(lái)越需要車間執(zhí)行層的管理信息系統(tǒng)。因此如何深刻理解MES內(nèi)涵，把握它的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力...

    引言

    21世紀(jì)的企業(yè)面臨著日益激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，要想贏得市場(chǎng)、贏得用戶就必須通過(guò)實(shí)施MRPII/ERP來(lái)加強(qiáng)管理。然而上層生產(chǎn)計(jì)劃管理受市場(chǎng)影響越來(lái)越大，明顯感到計(jì)劃跟不上變化。面對(duì)客戶對(duì)交貨期的苛刻要求，面對(duì)更多產(chǎn)品的改型，訂單的不斷調(diào)整，企業(yè)決策者認(rèn)識(shí)到，計(jì)劃的制訂要依賴于市場(chǎng)和實(shí)際的作業(yè)執(zhí)行狀態(tài)，而不能完全以物料和庫(kù)存回報(bào)來(lái)控制生產(chǎn)。同時(shí)MRPⅡ/ERP軟件主要是針對(duì)資源計(jì)劃，這些系統(tǒng)通常能處理昨天以前發(fā)生的事情（作歷史分析），亦可預(yù)計(jì)并處理明天將要發(fā)生的事件，但對(duì)今天正在發(fā)生的事件卻往往留下了不規(guī)范的缺口。而傳統(tǒng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理只是一個(gè)黑箱作業(yè)，這已無(wú)法滿足今天復(fù)雜多變的競(jìng)爭(zhēng)需要。因此如何將黑箱作業(yè)透明化，找出任何影響產(chǎn)品品質(zhì)和成本的問(wèn)題，提高計(jì)劃的實(shí)時(shí)性和靈活性，同時(shí)又能改善生產(chǎn)線的運(yùn)行效率已成為目前每個(gè)企業(yè)十分關(guān)心的問(wèn)題。

    制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）恰好能填補(bǔ)這一空白。MES是處于計(jì)劃層和車間層操作控制系統(tǒng)SFC之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。它通過(guò)控制包括物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源來(lái)提高制造競(jìng)爭(zhēng)力，提供一種系統(tǒng)的在統(tǒng)一平臺(tái)上集成諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能的方式。從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)實(shí)時(shí)化的ERP/MES/SFC系統(tǒng)。

    MES是美國(guó)管理界90年代提出的新概念。美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR(Advanced Manufacturing Research)通過(guò)對(duì)大量企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)普遍由以ERP/MRPII為代表的企業(yè)管理軟件，以SCADA、HMI(Human Machine Inteface)為代表的生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控軟件和以實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程自動(dòng)化，支持企業(yè)全面集成的MES軟件群組成。由于MES強(qiáng)調(diào)控制和協(xié)調(diào)，使現(xiàn)代制造業(yè)信息系統(tǒng)不僅有很好的計(jì)劃系統(tǒng)，而且能使計(jì)劃落實(shí)到實(shí)處的執(zhí)行系統(tǒng)。因此MES在國(guó)外的企業(yè)中迅速推廣開(kāi)來(lái)，并給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。企業(yè)認(rèn)識(shí)到只有將數(shù)據(jù)信息從產(chǎn)品級(jí)取出，穿過(guò)操作控制級(jí)，送達(dá)管理級(jí)，通過(guò)連續(xù)信息流來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成才能使企業(yè)在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

    隨著企業(yè)生產(chǎn)模式逐漸向敏捷制造發(fā)展，企業(yè)業(yè)務(wù)流程重組（BPR）的實(shí)施、企業(yè)環(huán)境的異構(gòu)性以及企業(yè)間動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的組建等等對(duì)MES又提出了更高的要求，傳統(tǒng)的MES解決方案難以適應(yīng)敏捷制造的要求，面向敏捷制造的MES不僅要費(fèi)用合理更要具有良好的適應(yīng)性（adptable），可重構(gòu)性(reconfigurable)和可集成性(integratable)，因此，國(guó)外許多組織和研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始研究面向敏捷制造的MES。 

    一、MES 典型模型

    1、 MES內(nèi)涵

    MES的需求是這十多年來(lái)生產(chǎn)形態(tài)的變革所產(chǎn)生的，因而它的發(fā)展史比MIS、MRP、CAD/CAM等要短，但人們對(duì)它的研究和應(yīng)用卻開(kāi)展的非常迅速，MESA International (MES國(guó)際聯(lián)合會(huì))是以宣傳MES思想和產(chǎn)品為宗旨的貿(mào)易聯(lián)合會(huì)，它為了幫助其成員組織在企業(yè)界推廣MES制定了一系列研究、分析和開(kāi)發(fā)計(jì)劃。MES國(guó)際聯(lián)合會(huì)對(duì)MES的定義是：MES能通過(guò)信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES能對(duì)作出及時(shí)反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。這種對(duì)狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒(méi)有附加值的活動(dòng)，有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程，從而使其既能提高工廠及時(shí)交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。MES還通過(guò)雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個(gè)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。

    從以上定義可看出MES的關(guān)鍵是強(qiáng)調(diào)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化，它需要收集生產(chǎn)過(guò)程中大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)實(shí)時(shí)事件及時(shí)處理。同時(shí)又與計(jì)劃層和控制層保持雙向通信能力，從上下兩層接收相應(yīng)數(shù)據(jù)并反饋處理結(jié)果和生產(chǎn)指令。因此,MES不同于以派工單形式為主的生產(chǎn)管理和輔助的物料流為特征的傳統(tǒng)車間控制器，也不同于偏重于作業(yè)與設(shè)備調(diào)度為主的單元控制器，而應(yīng)將MES作為一種生產(chǎn)模式, 把制造系統(tǒng)的計(jì)劃和進(jìn)度安排、追蹤、監(jiān)視和控制、物料流動(dòng)、質(zhì)量管理、設(shè)備的控制和計(jì)算機(jī)集成制造接口（CIM）等一體化去考慮，以最終實(shí)施制造自動(dòng)化戰(zhàn)略。如圖反應(yīng)了MES在企業(yè)生產(chǎn)管理中的數(shù)據(jù)流圖和所處地位。

    2、MES的框架模型

    20世紀(jì)80年代后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，流程工業(yè)控制中出現(xiàn)了多學(xué)科間的相互滲透與交叉；同時(shí)，信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與自動(dòng)控制技術(shù)的結(jié)合使過(guò)程控制開(kāi)始突破自動(dòng)化孤島模式，出現(xiàn)了集控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和經(jīng)營(yíng)于一體的綜合自動(dòng)化新模式。

    20世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日新月異，計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)的研究已成為自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)前沿課題。國(guó)外大型流程工業(yè)企業(yè)，特別是石油化工企業(yè)，均十分重視信息集成技術(shù)的應(yīng)用，紛紛以極大的熱情和精力，構(gòu)架工廠級(jí)、公司級(jí)甚至超公司級(jí)的信息集成系統(tǒng)。它以面向數(shù)據(jù)（而非面向應(yīng)用）的模型為核心系統(tǒng)，連接實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行過(guò)程監(jiān)視、控制和診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、單元整合、模擬和優(yōu)化。并在管理決策層進(jìn)行物料平衡、生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度、排產(chǎn)、企業(yè)資源計(jì)劃、離線在線模擬與優(yōu)化等。

    據(jù)國(guó)外資料統(tǒng)計(jì)，石油化工企業(yè)為提高經(jīng)濟(jì)效益所采取的各項(xiàng)控制及優(yōu)化技術(shù)主要有：裝置的先進(jìn)控制技術(shù)、庫(kù)存管理、化驗(yàn)室自動(dòng)化管理、公用工程優(yōu)化和生產(chǎn)調(diào)度的優(yōu)化等，其中生產(chǎn)調(diào)度的優(yōu)化產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是最明顯的。這樣，就使流程工業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中原來(lái)難以處理的具有生產(chǎn)與管理雙重性質(zhì)的信息問(wèn)題得到了解決。目前，這已成為西方先進(jìn)工業(yè)國(guó)家流程工業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)理論和產(chǎn)品的主流框架。

    3、MES的定位模型

    MES作為面向制造的系統(tǒng)必然要與企業(yè)其它生產(chǎn)管理系統(tǒng)有密切關(guān)系，MES在其中起到了信息集線器（Information Hub）的作用，它相當(dāng)于一個(gè)通訊工具為其它應(yīng)用系統(tǒng)提供生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。MES的定位模型如圖所示，可看出MES與其它分系統(tǒng)之間有功能重疊的關(guān)系，例如MES，CRM，ERP中都有人力資源管理，MES和PDM兩者都具有文檔控制功能，MES和SCM中也同樣有調(diào)度管理等等。各系統(tǒng)重疊范圍的大小與工廠的實(shí)際執(zhí)行情況有關(guān)，但每個(gè)系統(tǒng)的價(jià)值又是唯一的。

                      

    4、MES的功能模型

    MES本身也是各種生產(chǎn)管理的功能軟件集合，MESA通過(guò)其各成員的實(shí)踐歸納了十一個(gè)主要的MES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、過(guò)程管理、人力資源管理、維護(hù)管理、質(zhì)量管理、文檔控制、產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理、性能分析和數(shù)據(jù)采集。實(shí)際的產(chǎn)品可能是包含其中一個(gè)或幾個(gè)功能模塊。各模塊的功能簡(jiǎn)述如下：

                       

    （1）工序詳細(xì)調(diào)度：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)化車間性能。

    （2）資源分配和狀態(tài)管理： 指導(dǎo)勞動(dòng)者，機(jī)器，工具和物料如何協(xié)調(diào)的進(jìn)行生產(chǎn)，并跟蹤其現(xiàn)在的工作狀態(tài)和剛剛完工情況。

    （3）生產(chǎn)單元分配：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)始工序或工步的操作。

    （4） 文檔控制： 管理和分發(fā)與產(chǎn)品，工藝規(guī)程，設(shè)計(jì)，或工作令有關(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。

    （5）產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理： 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。

    （6）性能分析 ：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。

    （7）人力資源管理：提供按分鐘級(jí)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。

    （8）維護(hù)管理： 通過(guò)活動(dòng)監(jiān)控和指導(dǎo)保證機(jī)器和其它資產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)工廠的執(zhí)行目標(biāo)。

    （9）過(guò)程管理：基于計(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。這一模塊的功能實(shí)際上也可由生產(chǎn)單元分配和質(zhì)量管理來(lái)實(shí)現(xiàn)。這里是作為一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

    （10）質(zhì)量管理：根據(jù)工程目標(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。

    （11） 數(shù)據(jù)采集：監(jiān)視，收集和組織來(lái)自人員，機(jī)器和底層控制操作數(shù)據(jù)以及工序，物料信息。這些數(shù)據(jù)可由車間手工錄入或由各種自動(dòng)方式獲取。 

                                                            此文章摘自：硅谷動(dòng)力網(wǎng)