国内外制造执行系统(MES)的应用与发展

专家:张志檩 领域:工厂信息化 行业:电力 日期:11-08-02 17:00 点击数:1737

 

 

    某些专家认为,当今制造业的生存三要素是信息技术(IT)、供应链管理(SCM)和成批制造技术。使用信息技术就是由依赖人工的作业方式转变为作业的快速化、高效化,大量减少人工介入,降低生产经营成本;供应链管理是从原材料供应到产品出厂的整个生产过程,使物流资源的流通和配置最优化。这和局部优化的区别就是全面最优化;成批制造技术是在合适的时间,生产适量产品的生产计划排产优化技术,并随着生产制造技术的深化,改善对设备的管理。这里,MES技术在企业信息化中扮演着最重要的角色。

 

 

    1  MES的产生和发展

 



1  现在信息系统与过去功能模块对照


    从
20世纪70年代后半期开始,出现了解决个别问题的单一功能的MES系统,如设备状态监控系统、质量管理系统、包括生产进度跟踪、生产统计等功能的生产管理系统。也就是说,在未实施整体解决方案或信息系统以前,各企业引入的只是单功能的软件产品和个别系统,如图1、图2、图3所示。当时,ERP层(称为MRP)和DCS层的工作也是分别进行的,因此产生了两个问题:一个是横向系统之间的信息孤岛(island of information),二是MRPMRPⅡ和DCS两层之间形成缺损环或链接(missing ring or Link)。

 

  80年代中期,为了解决这两个课题,生产现场的信息系统开始发展,生产进度跟踪信息系统、质量信息系统、绩效信息系统、设备信息系统及其整合已形成共识。与此同时,原来的底层的过程控制系统和上层的生产计划系统也得到发展,如图4所示。这时,产生了MES原型,即传统的MESTraditional MES, T-MES)。主要是POP(生产现场管理,Point of Production)和SFC(车间级控制系统,Shop Floor Control)。




2  制造业信息化的发展进程




3  企业业务周期和范围的划分


MES
Manufacturing Execution System)直译成制造执行系统,俗称生产管理系统。直到1990年,才由AMR组织提出并使用。20世纪90年代初,工业界开始认识到需要一个可以将业务系统和控制系统集成在一起的中间层。如图4所示。制造执行系统(MES)从一开始就是一个特定集合的总称,用来表示一些特定功能的集合以及实现这些特定功能的产品。美国的咨询调查公司(Advanced Manufacturing ResearchAMR),倡导制造业用三层模型(3rd layer model)表示信息化。将位于计划层的控制层的中间位置的执行层叫做MES,并说明了各层的功能和重要性。如图5所示。在中国,生产和制造两词有时混用或等同,仔细推敲,生产的范畴比制造要广。MES处于企业信息系统ERP/SCM和过程控制系统DCS/PLC的中间位置。ERP作为业务管理系统,DCS/PLC作为控制系统,而MES则作为生产执行系统。MES与上层ERP等业务系统和底层DCS等生产设备控制系统一起构成企业的神经系统,一是把业务计划的指令传达到生产现场,二是将生产现场的信息及时收集、上传和处理。MES不单是面向生产现场的系统,而是作为上、下两个层次之间双方信息的传递系统,是连结现场层和经营层,改善生产经营效益的前沿系统。MES也不是一个特定行业的概念,而且应用于各种制造业的重要信息系统。




4  MES的地位及其对生产能力的提高(注:引自SIEMENS的资料)




5  1992AMR提出的3层模型


    由于
ERP层和DCS层的IT应用起步较早,多已基本实现,因此,需要通过MES层的功能实现对两者进行整合,并填充其间的空隙或狭缝。最初,MES并没有一个非常明确的定义,它几乎涵盖了所有那些无法准确地分配给其他层的应用程序或产品。大多数这样的产品都是由一些定制的应用程序逐渐演化而来的,而这些应用程序基本上都是由系统集成商针对某类特定用户进行开发的,并且通常都是针对某个特定领域(如排产、实验室、质量、产品跟踪等)的。此后,在国际上,各相关组织都开始意识到要对MES进行更加明确的定义。MESAManufacturing Execution System Association International,制造执行系统国际联盟组织),ISA都相继开发了相关的模型对MES加以描述,并试图通过模型使其标准化。位于美国的MESA成立于1992年,是继AMR组织之后促进MES普及和标准化的团体,经常发布关于MES白皮书,还有用户使用MES后的效果调查报告。

 

  ERP是对企业资源进行有效地综合地计划与管理,是提高企业经营效率和效益的手段和概念。其核心是计划,而不是财务。或者说,财务是手段,计划优化是目的。实现这个目的软件则叫ERP软件。德国SAP公司的R/3最有名。据AMRAdvanced Manufacturing Research)组织2003年统计,SAP约占世界ERP市场的35%ORACLE约占13%People Soft约占10%J



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