【導讀】：隨著(zhù)企業(yè)計算機應用的不斷推廣，企業(yè)信息化應用水平逐漸提高，企業(yè)越來(lái)越需要車(chē)間執行層的管理信息系統。因此如何深刻理解MES內涵，把握它的發(fā)展趨勢，對于提高企業(yè)競爭力...

    引言

    21世紀的企業(yè)面臨著(zhù)日益激烈的國際競爭，要想贏(yíng)得市場(chǎng)、贏(yíng)得用戶(hù)就必須通過(guò)實(shí)施MRPII/ERP來(lái)加強管理。然而上層生產(chǎn)計劃管理受市場(chǎng)影響越來(lái)越大，明顯感到計劃跟不上變化。面對客戶(hù)對交貨期的苛刻要求，面對更多產(chǎn)品的改型，訂單的不斷調整，企業(yè)決策者認識到，計劃的制訂要依賴(lài)于市場(chǎng)和實(shí)際的作業(yè)執行狀態(tài)，而不能完全以物料和庫存回報來(lái)控制生產(chǎn)。同時(shí)MRPⅡ/ERP軟件主要是針對資源計劃，這些系統通常能處理昨天以前發(fā)生的事情（作歷史分析），亦可預計并處理明天將要發(fā)生的事件，但對今天正在發(fā)生的事件卻往往留下了不規范的缺口。而傳統生產(chǎn)現場(chǎng)管理只是一個(gè)黑箱作業(yè)，這已無(wú)法滿(mǎn)足今天復雜多變的競爭需要。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，提高計劃的實(shí)時(shí)性和靈活性，同時(shí)又能改善生產(chǎn)線(xiàn)的運行效率已成為目前每個(gè)企業(yè)十分關(guān)心的問(wèn)題。

    制造執行系統（MES）恰好能填補這一空白。MES是處于計劃層和車(chē)間層操作控制系統SFC之間的執行層，主要負責生產(chǎn)管理和調度執行。它通過(guò)控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內的所有工廠(chǎng)資源來(lái)提高制造競爭力，提供一種系統的在統一平臺上集成諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調度等功能的方式。從而實(shí)現企業(yè)實(shí)時(shí)化的ERP/MES/SFC系統。

    MES是美國管理界90年代提出的新概念。美國先進(jìn)制造研究機構AMR(Advanced Manufacturing Research)通過(guò)對大量企業(yè)的調查發(fā)現現有的企業(yè)生產(chǎn)管理系統普遍由以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)程監控軟件和以實(shí)現操作過(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強調控制和協(xié)調，使現代制造業(yè)信息系統不僅有很好的計劃系統，而且能使計劃落實(shí)到實(shí)處的執行系統。因此MES在國外的企業(yè)中迅速推廣開(kāi)來(lái)，并給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟效益。企業(yè)認識到只有將數據信息從產(chǎn)品級取出，穿過(guò)操作控制級，送達管理級，通過(guò)連續信息流來(lái)實(shí)現企業(yè)信息全集成才能使企業(yè)在日益激烈的競爭中立于不敗之地。

    隨著(zhù)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)境的異構性以及企業(yè)間動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的組建等等對MES又提出了更高的要求，傳統的MES解決方案難以適應敏捷制造的要求，面向敏捷制造的MES不僅要費用合理更要具有良好的適應性（adptable），可重構性(reconfigurable)和可集成性(integratable)，因此，國外許多組織和研究機構開(kāi)始研究面向敏捷制造的MES。 

    一、MES 典型模型

    1、 MES內涵

    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，但人們對它的研究和應用卻開(kāi)展的非常迅速，MESA International (MES國際聯(lián)合會(huì ))是以宣傳MES思想和產(chǎn)品為宗旨的貿易聯(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)計劃。MES國際聯(lián)合會(huì )對MES的定義是：MES能通過(guò)信息傳遞對從訂單下達到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理。當工廠(chǎng)發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES能對作出及時(shí)反應、報告，并用當前的準確數據對它們進(jìn)行指導和處理。這種對狀態(tài)變化的迅速響應使MES能夠減少企業(yè)內部沒(méi)有附加值的活動(dòng)，有效地指導工廠(chǎng)的生產(chǎn)運作過(guò)程，從而使其既能提高工廠(chǎng)及時(shí)交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報率。MES還通過(guò)雙向的直接通訊在企業(yè)內部和整個(gè)產(chǎn)品供應鏈中提供有關(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)鍵是強調整個(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)數據，并對實(shí)時(shí)事件及時(shí)處理。同時(shí)又與計劃層和控制層保持雙向通信能力，從上下兩層接收相應數據并反饋處理結果和生產(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車(chē)間控制器，也不同于偏重于作業(yè)與設備調度為主的單元控制器，而應將MES作為一種生產(chǎn)模式, 把制造系統的計劃和進(jìn)度安排、追蹤、監視和控制、物料流動(dòng)、質(zhì)量管理、設備的控制和計算機集成制造接口（CIM）等一體化去考慮，以最終實(shí)施制造自動(dòng)化戰略。如圖反應了MES在企業(yè)生產(chǎn)管理中的數據流圖和所處地位。

    2、MES的框架模型

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

    20世紀90年代，隨著(zhù)計算機技術(shù)的日新月異，計算機集成生產(chǎn)系統的研究已成為自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)前沿課題。國外大型流程工業(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)的應用，紛紛以極大的熱情和精力，構架工廠(chǎng)級、公司級甚至超公司級的信息集成系統。它以面向數據（而非面向應用）的模型為核心系統，連接實(shí)時(shí)數據庫和關(guān)系數據庫，對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行過(guò)程監視、控制和診斷、環(huán)境監測、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)計劃、調度、排產(chǎn)、企業(yè)資源計劃、離線(xiàn)在線(xiàn)模擬與優(yōu)化等。

    據國外資料統計，石油化工企業(yè)為提高經(jīng)濟效益所采取的各項控制及優(yōu)化技術(shù)主要有：裝置的先進(jìn)控制技術(shù)、庫存管理、化驗室自動(dòng)化管理、公用工程優(yōu)化和生產(chǎn)調度的優(yōu)化等，其中生產(chǎn)調度的優(yōu)化產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是最明顯的。這樣，就使流程工業(yè)綜合自動(dòng)化系統中原來(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)國家流程工業(yè)綜合自動(dòng)化系統理論和產(chǎn)品的主流框架。

    3、MES的定位模型

    MES作為面向制造的系統必然要與企業(yè)其它生產(chǎn)管理系統有密切關(guān)系，MES在其中起到了信息集線(xiàn)器（Information Hub）的作用，它相當于一個(gè)通訊工具為其它應用系統提供生產(chǎn)現場(chǎng)的實(shí)時(shí)數據。MES的定位模型如圖所示，可看出MES與其它分系統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中也同樣有調度管理等等。各系統重疊范圍的大小與工廠(chǎng)的實(shí)際執行情況有關(guān)，但每個(gè)系統的價(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：工序詳細調度、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、性能分析和數據采集。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）工序詳細調度：通過(guò)基于有限資源能力的作業(yè)排序和調度來(lái)優(yōu)化車(chē)間性能。

    （2）資源分配和狀態(tài)管理： 指導勞動(dòng)者，機器，工具和物料如何協(xié)調的進(jìn)行生產(chǎn)，并跟蹤其現在的工作狀態(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，工藝規程，設計，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)的標準信息。

    （5）產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理： 通過(guò)監視工件在任意時(shí)刻的位置和狀態(tài)來(lái)獲取每一個(gè)產(chǎn)品的歷史紀錄，該記錄向用戶(hù)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)程測定的結果與過(guò)去的歷史記錄和企業(yè)制定的目標以及客戶(hù)的要求進(jìn)行比較。其輸出的報告或在線(xiàn)顯示用以輔助性能的改進(jìn)和提高。

    （7）人力資源管理：提供按分鐘級更新的員工狀態(tài)信息數據（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)指導人員的工作。

    （8）維護管理： 通過(guò)活動(dòng)監控和指導保證機器和其它資產(chǎn)設備的正常運轉以實(shí)現工廠(chǎng)的執行目標。

    （9）過(guò)程管理：基于計劃和實(shí)際產(chǎn)品制造活動(dòng)來(lái)指導工廠(chǎng)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。這里是作為一個(gè)單獨的系統來(lái)實(shí)現。

    （10）質(zhì)量管理：根據工程目標來(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） 數據采集：監視，收集和組織來(lái)自人員，機器和底層控制操作數據以及工序，物料信息。這些數據可由車(chē)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)