產品詳情
以MRP
II、ERP為代表的管理信息系統(tǒng)，以及以數控加工、DNC單元和柔性制造為代表的自動化技術，在制造業(yè)行業(yè)已經大規(guī)模應用。盡管這兩類系統(tǒng)的推廣取得了一定效果，但卻忽略了兩者之間的有效配合，導致企業(yè)上層計劃缺乏有效的實時信息支持、下層控制環(huán)節(jié)缺乏優(yōu)化的調度與協調。計劃層與車間執(zhí)行層無法進行良好的雙向信息流交互，企業(yè)就難以實時反應。
十多年前誕生的 MES系統(tǒng) （www.hzjux.com）直指這一問題，目前在發(fā)達國家已經普遍推廣。在我國，對MES系統(tǒng)的認識和應用還處于剛剛起步階段。為此，我們特意邀請南京航空航天大學的專家做專題介紹，將從企業(yè)需求、技術模型、如何實施以及不同行業(yè)應用特點等角度系統(tǒng)地介紹MES系統(tǒng)這一概念。
上個世紀80年代后期，美國在總結MRPⅡ實施成功率較低的教訓并吸收日本準時制生產系統(tǒng)(JIT)經驗的基礎上，提出既重視計劃又重視執(zhí)行的管理新思想。此時，將計劃與制造過程統(tǒng)一起來的制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，簡稱MES系統(tǒng))應運而生。
以MRP II、ERP為代表的管理信息系統(tǒng)，強調企業(yè)的計劃性。它們以客戶訂單和市場需求為計劃源頭，力求充分利用企業(yè)內的各種資源、降低庫存、提高企業(yè)的整體運作效率。
以數控加工、DNC(分布式數控技術)單元和柔性制造系統(tǒng)為代表的自動化技術，則強調設備的控制——通過控制優(yōu)化，減少人為因素的影響，提高產品的質量與系統(tǒng)的運行效率。
然而，上述努力盡管取得了一定成功，卻并沒有很好地達到預期效果。一方面是由于企業(yè)在管理改革方面跟不上信息化發(fā)展的步伐，另一方面是由于企業(yè)對執(zhí)行層的重視不夠，導致上層計劃缺乏有效的實時信息支持，下層的控制缺乏優(yōu)化的調度與協調。
MES系統(tǒng)面向制造企業(yè)的車間層，可以為企業(yè)其它應用系統(tǒng)(例如ERP、SCM)提供生產現場的實時數據，從而加強計劃管理層與底層控制之間的溝通。
承上啟下：MES系統(tǒng)所處“位置”關鍵
上個世紀九十年代初期，通過對大量企業(yè)的調查，美國先進制造研究機構(AMR)發(fā)現：完善的企業(yè)生產管理系統(tǒng)，普遍由以下三種軟件構成：以ERP、MRPII為代表的企業(yè)管理軟件，以SCADA(數據采集與監(jiān)視)、HMI(Human Machine Interface)為代表的生產過程監(jiān)控軟件，以及實現操作過程自動化、支持企業(yè)全面集成的MES系統(tǒng)軟件。根據調查結果，AMR于1992年提出了三層的企業(yè)集成模型。
從模型可以看出，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES系統(tǒng)在計劃管理層與底層控制之間架起了一座橋梁，填補了兩者之間的空隙。一方面，MES系統(tǒng)可以對來自MRPII、ERP軟件的生產管理信息進行細化、分解，將來自計劃層操作指令傳遞給底層控制層；另一方面，MES系統(tǒng)可以采集設備、儀表的狀態(tài)數據，以實時監(jiān)控底層設備的運行狀態(tài)，再經過分析、計算與處理，從而方便、可靠地將控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)整合在一起，并將生產狀況及時反饋給計劃層。
一個企業(yè)的制造車間，是物流與信息流的交匯點，企業(yè)的經濟效益最終就是在這里被物化出來。隨著市場經濟的完善，車間在制造企業(yè)中逐步向分廠制過渡，導致其角色也由傳統(tǒng)的企業(yè)成本中心向利潤中心轉化，更強化了車間的作用。因此，位于車間起著執(zhí)行功能的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES系統(tǒng)具有十分重要的作用。車間的實時信息的掌握與反饋是制造執(zhí)行系統(tǒng)對上層計劃系統(tǒng)正常運行的保證，車間的生產管理是制造執(zhí)行系統(tǒng)的根本任務，而對底層控制的支持則是制造執(zhí)行系統(tǒng)的特色。
互通有無：MES系統(tǒng)與其它系統(tǒng)關系密切
作為面向制造的系統(tǒng)，MES系統(tǒng)必然要求與企業(yè)其它生產管理系統(tǒng)有密切關系，MES系統(tǒng)在其中起到了信息集線器(Inbation Hub)的作用，它相當于一個通訊工具為其它應用系統(tǒng)提供生產現場的實時數據。MES系統(tǒng)的定位(context)模型反映了MES系統(tǒng)與其他企業(yè)管理系統(tǒng)之間的關系。
MES系統(tǒng)可以為企業(yè)中其他管理信息系統(tǒng)提供實時數據。例如，企業(yè)資源計劃(ERP)系統(tǒng)需要MES系統(tǒng)提供的成本、制造周期和預計產出時間等實時生產數據；供應鏈管理(SCM)系統(tǒng)從MES系統(tǒng)中獲取當前的訂單狀態(tài)、當前的生產能力以及企業(yè)中生產換班的相互約束關系；客戶關系管理(CRM)的成功報價與準時交貨，則取決于MES系統(tǒng)所提供的有關生產的實時數據；產品數據管理(PDM)中的產品設計信息，可以基于MES系統(tǒng)的產品產出和生產質量數據進行優(yōu)化；控制模塊則需要時刻從MES系統(tǒng)中獲取生產配方和操作技術資料來指導人員和設備進行正確地生產。
另一方面，MES系統(tǒng)也要從其它管理系統(tǒng)中獲取相關的數據以保證MES系統(tǒng)自身正常運行。例如，MES系統(tǒng)中進行生產調度的數據來自ERP的計劃數據；MES系統(tǒng)中生產活動的時間安排需要依據供應鏈(SCM)系統(tǒng)之中的主計劃和調度控制；PDM則為MES系統(tǒng)提供實際生產的工藝文件和各種配方及操作參數；從控制模塊反饋的實時生產狀態(tài)數據，則被MES系統(tǒng)用于實際生產性能評估和操作條件的判斷。
MES系統(tǒng)與企業(yè)其它管理系統(tǒng)之間有功能重疊的關系，例如MES系統(tǒng)、CRM、ERP中都有人力資源管理模塊；MES系統(tǒng)和PDM都具有文檔控制功能；MES系統(tǒng)和SCM中都有調度管理等等。各系統(tǒng)重疊范圍的大小，與工廠的實際執(zhí)行情況有關。實際應用中，各個系統(tǒng)同一類模塊的側重點是不同的。
略顯薄弱：我國MES系統(tǒng)應用剛起步
雖然MES系統(tǒng)的發(fā)展歷史比MRPII、CAD、CAM都要短，但它能有效地實現“以時間為關鍵”的制造思想，因而在發(fā)達國家推廣非常迅速，并給工廠帶來了巨大的經濟效益。MES系統(tǒng)的出現以及普及，對國外的管理界也產生了深遠的影響。
近十多年來，我國通過863 CIMS項目應用的研究和推廣，大大提高了企業(yè)的競爭力，使我國的制造業(yè)水平上了一個嶄新的臺階。但是，我國制造業(yè)水平與發(fā)達國家相比還有較大的差距。
在工廠自動化FA(Factory Automation)方面，我國的制造業(yè)企業(yè)過去多是強調物流自動化，如自動化生產設備、自動化檢測儀器、自動化物流運輸存儲設備等等。雖然它們能取代不少人工勞動并解決了一些生產瓶頸，但由于缺少相應的信息集成系統(tǒng)，這些系統(tǒng)不能充分發(fā)揮其功效而形成所謂的“自動化孤島”。
制造業(yè)水平的提高，不單是采用設備自動化，提高生產管理信息系統(tǒng)的效率顯得更為重要。在我國，MRPII、MIS已逐漸趨于成熟與普及，而面向制造執(zhí)行層的MES系統(tǒng)軟件在開發(fā)與應用方面還比較薄弱。我國對車間層、單元層的研究大都著重于控制模型的研究，很少站在MES系統(tǒng)這一角度從應用出發(fā)來研究并開發(fā)面向制造過程的集成化管理和控制軟件。
現在，我國的許多高等院校、科研院所都在從事這方面的研究與應用開發(fā)工作。在理論研究方面，加入了并行、敏捷、網絡化、可重構等一些先進思想。在系統(tǒng)設計方面，則采用面向對象、構件、代理等技術，取得了不少有益的成果。但是，在軟件的商品化、成果的推廣應用方面還存在很大的差距。
目前，國內還沒有自主開發(fā)的很成熟且得到廣泛應用的MES系統(tǒng)軟件。即使有所謂的車間層控制SFC(Shop Floor Control)，也多數是收集相關資料再通過批處理方式錄入而已，其功能十分有限。
隨著企業(yè)信息化應用水平的不斷提高，企業(yè)逐漸認識到實現企業(yè)計劃層與車間執(zhí)行層的雙向信息流交互，通過連續(xù)信息流來實現企業(yè)信息全集成，是提高企業(yè)敏捷性的一個重要因素。
因此，通過MES系統(tǒng)來實現企業(yè)信息的全集成，形成實時化的ERP、MES系統(tǒng)、SFC是提高企業(yè)整體管理水平的關鍵，這對企業(yè)制造業(yè)整體水平的提升具有重要意義。我國在MES系統(tǒng)的理論研究以及實際互用方面，需要進一步加大力量。
十多年前誕生的 MES系統(tǒng) （www.hzjux.com）直指這一問題，目前在發(fā)達國家已經普遍推廣。在我國，對MES系統(tǒng)的認識和應用還處于剛剛起步階段。為此，我們特意邀請南京航空航天大學的專家做專題介紹，將從企業(yè)需求、技術模型、如何實施以及不同行業(yè)應用特點等角度系統(tǒng)地介紹MES系統(tǒng)這一概念。
上個世紀80年代后期，美國在總結MRPⅡ實施成功率較低的教訓并吸收日本準時制生產系統(tǒng)(JIT)經驗的基礎上，提出既重視計劃又重視執(zhí)行的管理新思想。此時，將計劃與制造過程統(tǒng)一起來的制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，簡稱MES系統(tǒng))應運而生。
以MRP II、ERP為代表的管理信息系統(tǒng)，強調企業(yè)的計劃性。它們以客戶訂單和市場需求為計劃源頭，力求充分利用企業(yè)內的各種資源、降低庫存、提高企業(yè)的整體運作效率。
以數控加工、DNC(分布式數控技術)單元和柔性制造系統(tǒng)為代表的自動化技術，則強調設備的控制——通過控制優(yōu)化，減少人為因素的影響，提高產品的質量與系統(tǒng)的運行效率。
然而，上述努力盡管取得了一定成功，卻并沒有很好地達到預期效果。一方面是由于企業(yè)在管理改革方面跟不上信息化發(fā)展的步伐，另一方面是由于企業(yè)對執(zhí)行層的重視不夠，導致上層計劃缺乏有效的實時信息支持，下層的控制缺乏優(yōu)化的調度與協調。
MES系統(tǒng)面向制造企業(yè)的車間層，可以為企業(yè)其它應用系統(tǒng)(例如ERP、SCM)提供生產現場的實時數據，從而加強計劃管理層與底層控制之間的溝通。
承上啟下：MES系統(tǒng)所處“位置”關鍵
上個世紀九十年代初期，通過對大量企業(yè)的調查，美國先進制造研究機構(AMR)發(fā)現：完善的企業(yè)生產管理系統(tǒng)，普遍由以下三種軟件構成：以ERP、MRPII為代表的企業(yè)管理軟件，以SCADA(數據采集與監(jiān)視)、HMI(Human Machine Interface)為代表的生產過程監(jiān)控軟件，以及實現操作過程自動化、支持企業(yè)全面集成的MES系統(tǒng)軟件。根據調查結果，AMR于1992年提出了三層的企業(yè)集成模型。
從模型可以看出，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES系統(tǒng)在計劃管理層與底層控制之間架起了一座橋梁，填補了兩者之間的空隙。一方面，MES系統(tǒng)可以對來自MRPII、ERP軟件的生產管理信息進行細化、分解，將來自計劃層操作指令傳遞給底層控制層；另一方面，MES系統(tǒng)可以采集設備、儀表的狀態(tài)數據，以實時監(jiān)控底層設備的運行狀態(tài)，再經過分析、計算與處理，從而方便、可靠地將控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)整合在一起，并將生產狀況及時反饋給計劃層。
一個企業(yè)的制造車間，是物流與信息流的交匯點，企業(yè)的經濟效益最終就是在這里被物化出來。隨著市場經濟的完善，車間在制造企業(yè)中逐步向分廠制過渡，導致其角色也由傳統(tǒng)的企業(yè)成本中心向利潤中心轉化，更強化了車間的作用。因此，位于車間起著執(zhí)行功能的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES系統(tǒng)具有十分重要的作用。車間的實時信息的掌握與反饋是制造執(zhí)行系統(tǒng)對上層計劃系統(tǒng)正常運行的保證，車間的生產管理是制造執(zhí)行系統(tǒng)的根本任務，而對底層控制的支持則是制造執(zhí)行系統(tǒng)的特色。
互通有無：MES系統(tǒng)與其它系統(tǒng)關系密切
作為面向制造的系統(tǒng)，MES系統(tǒng)必然要求與企業(yè)其它生產管理系統(tǒng)有密切關系，MES系統(tǒng)在其中起到了信息集線器(Inbation Hub)的作用，它相當于一個通訊工具為其它應用系統(tǒng)提供生產現場的實時數據。MES系統(tǒng)的定位(context)模型反映了MES系統(tǒng)與其他企業(yè)管理系統(tǒng)之間的關系。
MES系統(tǒng)可以為企業(yè)中其他管理信息系統(tǒng)提供實時數據。例如，企業(yè)資源計劃(ERP)系統(tǒng)需要MES系統(tǒng)提供的成本、制造周期和預計產出時間等實時生產數據；供應鏈管理(SCM)系統(tǒng)從MES系統(tǒng)中獲取當前的訂單狀態(tài)、當前的生產能力以及企業(yè)中生產換班的相互約束關系；客戶關系管理(CRM)的成功報價與準時交貨，則取決于MES系統(tǒng)所提供的有關生產的實時數據；產品數據管理(PDM)中的產品設計信息，可以基于MES系統(tǒng)的產品產出和生產質量數據進行優(yōu)化；控制模塊則需要時刻從MES系統(tǒng)中獲取生產配方和操作技術資料來指導人員和設備進行正確地生產。
另一方面，MES系統(tǒng)也要從其它管理系統(tǒng)中獲取相關的數據以保證MES系統(tǒng)自身正常運行。例如，MES系統(tǒng)中進行生產調度的數據來自ERP的計劃數據；MES系統(tǒng)中生產活動的時間安排需要依據供應鏈(SCM)系統(tǒng)之中的主計劃和調度控制；PDM則為MES系統(tǒng)提供實際生產的工藝文件和各種配方及操作參數；從控制模塊反饋的實時生產狀態(tài)數據，則被MES系統(tǒng)用于實際生產性能評估和操作條件的判斷。
MES系統(tǒng)與企業(yè)其它管理系統(tǒng)之間有功能重疊的關系，例如MES系統(tǒng)、CRM、ERP中都有人力資源管理模塊；MES系統(tǒng)和PDM都具有文檔控制功能；MES系統(tǒng)和SCM中都有調度管理等等。各系統(tǒng)重疊范圍的大小，與工廠的實際執(zhí)行情況有關。實際應用中，各個系統(tǒng)同一類模塊的側重點是不同的。
略顯薄弱：我國MES系統(tǒng)應用剛起步
雖然MES系統(tǒng)的發(fā)展歷史比MRPII、CAD、CAM都要短，但它能有效地實現“以時間為關鍵”的制造思想，因而在發(fā)達國家推廣非常迅速，并給工廠帶來了巨大的經濟效益。MES系統(tǒng)的出現以及普及，對國外的管理界也產生了深遠的影響。
近十多年來，我國通過863 CIMS項目應用的研究和推廣，大大提高了企業(yè)的競爭力，使我國的制造業(yè)水平上了一個嶄新的臺階。但是，我國制造業(yè)水平與發(fā)達國家相比還有較大的差距。
在工廠自動化FA(Factory Automation)方面，我國的制造業(yè)企業(yè)過去多是強調物流自動化，如自動化生產設備、自動化檢測儀器、自動化物流運輸存儲設備等等。雖然它們能取代不少人工勞動并解決了一些生產瓶頸，但由于缺少相應的信息集成系統(tǒng)，這些系統(tǒng)不能充分發(fā)揮其功效而形成所謂的“自動化孤島”。
制造業(yè)水平的提高，不單是采用設備自動化，提高生產管理信息系統(tǒng)的效率顯得更為重要。在我國，MRPII、MIS已逐漸趨于成熟與普及，而面向制造執(zhí)行層的MES系統(tǒng)軟件在開發(fā)與應用方面還比較薄弱。我國對車間層、單元層的研究大都著重于控制模型的研究，很少站在MES系統(tǒng)這一角度從應用出發(fā)來研究并開發(fā)面向制造過程的集成化管理和控制軟件。
現在，我國的許多高等院校、科研院所都在從事這方面的研究與應用開發(fā)工作。在理論研究方面，加入了并行、敏捷、網絡化、可重構等一些先進思想。在系統(tǒng)設計方面，則采用面向對象、構件、代理等技術，取得了不少有益的成果。但是，在軟件的商品化、成果的推廣應用方面還存在很大的差距。
目前，國內還沒有自主開發(fā)的很成熟且得到廣泛應用的MES系統(tǒng)軟件。即使有所謂的車間層控制SFC(Shop Floor Control)，也多數是收集相關資料再通過批處理方式錄入而已，其功能十分有限。
隨著企業(yè)信息化應用水平的不斷提高，企業(yè)逐漸認識到實現企業(yè)計劃層與車間執(zhí)行層的雙向信息流交互，通過連續(xù)信息流來實現企業(yè)信息全集成，是提高企業(yè)敏捷性的一個重要因素。
因此，通過MES系統(tǒng)來實現企業(yè)信息的全集成，形成實時化的ERP、MES系統(tǒng)、SFC是提高企業(yè)整體管理水平的關鍵，這對企業(yè)制造業(yè)整體水平的提升具有重要意義。我國在MES系統(tǒng)的理論研究以及實際互用方面，需要進一步加大力量。
