MES系统

　　MES系统即制造执行系统(manufacturing execution system，简称MES）是美国AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc．)在90年代初提出的，旨在加强MRP计划的执行功能，把MRP计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设置了必要的接口，与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。

 

　　MRPII的执行层包括了车间作业和采购作业，MES侧重在车间作业计划的执行，充实了软件在车间控制和车间调度方面的功能，以适应车间现场环境多变情况下的需求。同时，为了适应执行计划过程中变化的外部环境，MRP的计划功能要更为灵活，如加强物料计划与能力计划的集成度，物料和工艺路线自动替代及增减、平移、分割工序的功能等。一个完善的MRPII系统，本身应当包括计划执行的功能，问题的实质是软件的计划执行程序功能的强弱、同现场控制设施的接口和集成、以及计划调度功能是否有足够的应变能力和灵活性。 一些在车间或现场管理方面具有特色的软件公司及其合作伙伴与用户在1992年成立了MESA协会，以发展其业务。该组织由最初的23家公司发展到如今约200余个成员单位。制造执行系统是一个用来跟踪生产进度，库存情况，工作进度和其它进出车间的操作管理相关的信息流。

 

　　1990年11月，美国先进制造研究中心AMR（Advanced Manufacturing Research）就提出了MES（制造执行系统）概念。1997年，MESA提出的MES功能组件和集成模型，包括11个功能，同时规定，只要具备11个功能之中的某一个或几个，也属MES系列的单一功能产品。2004年，MESA提出了协同MES体系结构(c-MES)。

　　20世纪90年代初期，中国就开始对MES以及ERP的跟踪研究、宣传或试点，而且曾经提出了 “管控一体化”，“人、财、物、产、供、销”等颇具中国特色的CIMS、MES、ERP、SCM等概念，只是总结、归纳、宣传、坚持或者提炼、提升不够，发展势头不快。

　　国内最早的MES是20世纪80年代宝钢建设初期从SIEMENS公司引进的。中国工业信息化基本上是沿着西方工业国家的轨迹前进，只是慢半拍而已。几乎绝大多数大学和工业自动化研究单位，甚至于国家、省、市级政府主管部门都开始跟踪、研究MES。从中央到地方，从学会到协会，从IT公司到制造生产厂，从综合网站到专业网站，从综合大学到专科院校，都卷入了MES热潮之中。

　　制造执行管理系统(MES)是企业CIMS信息集成的纽带，是实施企业敏捷制造战略和实现车间生产敏捷化的基本技术手段。工厂制造执行系统MES是国际上迅速发展、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。适用于不同行业(家电、汽车、半导体、通讯、IT、医药)，能够对单一的大批量生产和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业提供良好的企业信息管理。

　　MES作为生产形态变革的产物，其起源大多源自工厂的内部需求。为了更好得理解MES的产生背景，我们先回顾一下计算机辅助生产管理系统的演化历史 制造执行系统八十年代MRPII在美国生产与库存管理协会（APICS）大力宣传和组织推动下得到了迅速的普及和广泛应用，但也暴露出一些不足之处，如MRPII对预测需求和销售管理不够重视，对车间的大量实时事件与数据不能很好地利用等等。许多企业认识到需要其它系统来解决MRPII在某些方面管理薄弱的问题。于是为了满足销售、预测的需求，产生了分销资源计划DRP（Distribution Resource Planning）。同样，为了强化车间的执行功能，制造执行系统（MES）也就应运而生。

 

　　在应用方面，国内的MES系统明显落后于发达国家。中国大部分制造企业还过度依赖人力进行生产，因此收集完整、可靠的，数据化信息非常困难。而且制造企业的信息系统都是由许多独立的子系统组成，基于事务处理的子系统和许多基于实时操作的工厂子系统，集成难度非常高、相容性比较低。 MES是制造执行与控制管理系统，由于制造过程及过程控制对象的复杂性和专有性，使得MES系统形态有比较大的差异，应用模式也可能完全不同，这些因素客观上造成了MES产品与服务市场的多样性。但是由于MES的多样性、复杂性、特殊性以及特定行业的需要性，MES在国内市场已经出现较大的需求。

 

　　MES系统即制造执行系统 (manufacturing execution system， 简称MES)美国先进制造研究机构AMR(Advanced Manufacturing Research)将MES定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”,它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态。　制造执行系统协会(Manufacturing Execution System Association，MESA)对MES所下的定义：“MES 能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”

　集成系统

　　美国AMR(Advanced Manufacturing Research)研究小组在分析信息技术的发展和MES应用前景的基础上提出了可集成MES(Integratable MES，I-MES) 。它将模块化和组件技术应用到MES的系统开发中，是两类T-MES系统的结合。从表现形式上看，具有专用的MES系统的特点，即I-MES中的部分功能作为可重用组件单独销售。同时，它又具有集成的MES的特点，即能实现上下两层之间的集成。此外，I-MES还能实现客户化、可重构、可扩展和互操作等特性，能方便地实现不同厂商之间的集成和原有系统的保护，以及即插即用等功能。

 

　　传统的MES(Traditional MES，T-MES)大致可分为两大类：

　　1）专用的MES 系统(Point MES)。它主要是针对某个特定的领域问题而开发的系统，如车间维护、生产监控、有限能力调度或是SCADA等；

　　2）集成的MES系统 (Integrated MES)。该类系统起初是针对一个特定的、规范化的环境而设计的，如今已拓展到许多领域，如航空、装配、半导体、食品和卫生等行业，在功能上它已实现了与上层事务处理和下层实时控制系统的集成。

　　虽然专用的MES能够为某一特定环境提供最好的性能，却常常难以与其它应用集成。集成的 MES比专用的MES迈进了一大步，具有一些优点，如单一的逻辑数据库、系统内部具有良好的集成性、统一的数据模型等等，但其整个系统重构性能弱，很难随业务过程的变化而进行功能配置和动态改变。

 

　　1．制造资源分配与状态报告；

　　2．详细工序作业计划；

　　3．生产调度；

　　4．车间文档管理；

　　5．数据采集；

　　6．人力资源管理；

　　7、质量管理；

　　8．工艺过程管理；

　　9．设备维修管理；

　　10．产品跟踪；

　　11．业绩分析。

 

　　现场管理细度：由按天变为按分钟/秒

　　现场数据采集：由人手录入变为扫描、快速准确采集

　　电子看板管理：由人工统计发布变为自动采集、自动发布

　　仓库物料存放：模糊、杂散变为透明、规整

　　生产任务分配：人工变为自动分配、产能平衡

　　仓库管理：人工、数据滞后变为系统指导、及时、准确

　　责任追溯：困难、模糊变为清晰、正确

　　绩效统计评估：靠残缺数据估计变为凭准确数据分析

　　统计分析：按不同时间/机种/生产线等多角度分析对比

 

　　1、生产执行系统MES可监控从原材料进厂到产品的入库的全部生产过程，记录生产过程产品所使用的材料、设备，产品检测的数据和结果以及产品在每个工序上生产的时间、人员等信息。这些信息的收集经过MES系统加以分析，就能通过系统报表实时呈现生产现场的生产进度、目标达成状况、产品品质状况，以及产的人、机、料的利用状况，这样让整个生产现场完全透明化。企业的管理人员，无论何时身处何地，只要透过Internet就能将生产现场的状况看的清清楚楚明明白白。身在总部的老板亦能通过MES获取信息运筹帷幄，远在国外的客户当然可以来关心他们的订单进度、产品品质。

　　MES系统为工厂带来什么好处：

　　a、优化企业生产制造管理模式，强化过程管理和控制，达到精细化管理目的。

　　b、加强各生产部门的协同办公能力，提高工作效率、降低生产成本。

　　c、提高生产数据统计分析的及时性、准确性，避免人为干扰，促使企业管理标准化。

　　d、为企业的产品、中间产品、原材料等质量检验提供有效、规范的管理支持。

　　e、实时掌控计划、调度、质量、工艺、装置运行等信息情况，使各相关部门及时发现问题和解决问题。 　 f、最终可利用 MES系统建立起规范的生产管理信息平台，使企业内部现场控制层与管理层之间的信息互联互通，以此提高企业核心竞争力。

　　2、生产执行系统MES通过反馈结果来优化生产制造过程的管理业务。生产过程追溯功能可使企业非常清楚产品的原材料是哪家什么时间提供的，接收人是谁，检验的参数，产品在生产过程中各环节的时间、技术参数、操作人员等信息。根据这些反馈信息，来解决企业产能成本过高，或者产品质量不稳定的原因，及时做出调整，有针对性的为客户提供更好的服务，即时发生客户投诉我们也能及时准确地为客户澄清问题，确认影响范围。同时产品生产过程的数据为生产管理决策提供有效的支持，让生产过程的问题及时的暴露、及时地处理，从而有效遏制问题的发生，将产品的质量问题以及生产线的异常状况消灭在萌芽状态。

　　1）MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单一的解决某个生产瓶颈；

　　2） MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能，并作出相应的分析和处理；

　　3）MES需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。

　　3、工厂制造执行系统MES是在国际上迅速发展、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。

　　4、比如面对以下车间管理的典型问题，它们就难以给出完善的解决手段：

　　a、 出现用户产品投诉的时候，能否根据产品文字号码追溯这批产品的所有生产过程信息？能否立即查明它的：原料供应商、操作机台、操作人员、经过的工序、生产时间日期和关键的工艺参数？

　　b、同一条生产线需要混合组装多种型号产品的时候，能否自动校验和操作提示以防止工人部件装配错误、产品生产流程错误、产品混装和货品交接错误？

　　c、过去12小时之内生产线上出现最多的5种产品缺陷是什么？次品数量各是多少？

　　d、当前仓库以及前工序、中工序、后工序线上的每种产品数量各是多少？要分别供应给哪些供应商？何时能够及时交货？

　　e、生产线和加工设备有多少时间在生产，多少时间在停转和空转？影响设备生产潜能的最主要原因是：设备故障？调度失误？材料供应不及时？工人培训不够？还是工艺指标不合理？

　　f、 能否对产品的质量检测数据自动进行统计和分析，精确区分产品质量的随机波动与异常波动，将质量隐患消灭于萌芽之中？

　　g、 能否废除人工报表

　　自动统计每个过程的生产数量、合格率和缺陷代码？

　　5、MES的定位，是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层，主要负责车间生产管理和调度执行。一个设计良好的MES系统可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能，使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。系统通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，协助企业建立一体化和实时化的ERP/MES/SFC信息体系。

　　6、 MES产品功能　为企业生产管理人员进行过程监控与管理、保证生产正常运行，控制产品质量和生产成本提供了灵活有力的工具。包括以下功能：

　　1、正确掌握在制品数量，及不良品的追踪，降低在制品成本；

　　2、 用条形码追踪产品序号，提高产品的售后服务水平；

　　3、及时反应产品质量问题，追溯品质历史，提高产品治理；

　　4、 大幅减少现场手工作业，提高现场管理人员的生产力；

　　5、充分掌握工具、设备的使用状况，使制造资源高效运作；

　　6、 强大的统计报表为企业管理决策提供实时、准确、可靠的生产数据，提高公司核心竞争力。