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1、什么是 MES 以及它的功能 1 MES 的概述制造业是我国国民经济重要的支柱产业，在第二产业中占据中心地位。 伴随中国加入 WTO 和经济全球化， 中国正在成为世界制造业的中心。中国的制造业企业面临日益激烈的国内外竞争， 如何迅速提高企业的核心竞争力， 很重要的一点，就是以信息化带动工业化， 加快信息化进程， 走新型工业化道路， 实现全社会生产力的跨越式发展。纵观我国制造业信息化系统的应用现状，建设的重点普遍放在ERP管理系统和现场自动化系统（ Shop Floor Control System, SFC）两个方面。但是，由于产品行销在这一、 二十年间从生产导向快速地演变成市场导向、竞争导向
2、， 因而也对制造企业生产现场的管理和组织提出了挑战，仅仅依靠 ERP和现场自动化系统往往无法应付这新的局面。生产制造执行系统（ Manufacturing Execution System, MES）恰好能填补这一空白。工厂制造执行系统MES 是近 10 年来在国际上迅速发展、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。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。
3、 目前国外知名企业应用MES 系统已经成为普遍现象， 国内许多企业也逐渐开始采用这项技术来增强自身的核心竞争力。企业计划层与过程控制层之间的信息“断层”问题我国制造业多年来采用的传统生产过程的特点是“由上而下”按计划生产。简单的说是从计划层到生产控制层： 企业根据订单或市场等情况制定生产计划生产计划到达生产现场组织生产产品派送。企业管理信息化建设的重点也大都放在计划层， 以进行生产规划管理及一般事务处理。如 ERP 就是“位”于企业上层计划层， 用于整合企业现有的生产资源，编制生产计划。 在下层的生产控制层，企业主要采用自动化生产设备、自动化检测仪器、 自动化物流搬运储存设备等解决具体生产（制
4、程）的生产瓶颈，实现生产现场的自动化控制。由于市场环境的变化和现代生产管理理念的不断更新，一个制造型企业能否良性运营，关键是使“计划”与“生产”密切配合，企业和车间管理人员可以在最短的时间内掌握生产现场的变化，作出准确的判断和快速的应对措施，保证生产计划得到合理而快速修正。 虽然 ERP和现场自动化系统已经发展到了非常成熟的程度，但是由于 ERP系统的服务对象是企业管理的上层，一般对车间层的管理流程不提供直接和详细的支持。 而现场自动化系统的功能主要在于现场设备和工名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -
5、 - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 艺参数的监控， 它可以向管理人员提供现场检测和统计数据，但是本身并非真正意义上的管理系统。所以， ERP系统和现场自动化系统之间出现了管理信息方面的“断层”， 对于用户车间层面的调度和管理要求，它们往往显得束手无策或功能薄弱。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：出现用户产品投诉的时候，能否根据产品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？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
6、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？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？目前仓库以及前工序、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？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？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？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？ MES 的定位，是
7、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。制造执行系统 MES 及其功能（1）MES 的定义 MES 是美国管理界 90 年代提出的新概念。美国先进制造研究机构AMR(Advanced Manufacturing Rese
8、arch) 通过对大量企业的调查发现现有的企业生产管理系统普遍由以ERP/MRPII为代表的企业管理软件， 以 SCADA 、 HMI(Human Machine Inteface)为代表的生产过程监控软件和以实现操作过程自动化，支持企业全面集成的 MES 软件群组成。根据调查结果，AMR 于 1992年提出的三层的企业集成模型（如图1）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 图 1 AMR的三层企业集成模型 MESA
9、 International (MES国际联合会 ) 是以宣传 MES 思想和产品为宗旨的贸易联合会， 它为了帮助其成员组织在企业界推广MES 制定了一系列研究、 分析和开发计划。 MESA 协会白皮书（ MESA White Paper No.6，1997）对 MES 系统作如下之定义：MES 系统在产品从工单发出到成品产出的过程中，扮演生产活动最佳化的信息传递者。当事件发生变异时，借着实时正确的信息、生产执行系统规范、原始工作情况、资料反应及回馈，作出快速的响应以减少无附加价值之生产活动，提升工厂生产制程的效率。MES 改善生产条件及准时出货、 库存周转、生产毛利及现金流量效益， MES
10、并且也在企业与供应链之间提供一个双向的生产信息流。 MESA 协会白皮书（ MESA White Paper No.3，1997）中提出说明企业资源规划（ERP ）、MES 与控制系统间的作业互动与信息流模式，如图2 所示。图 2 MES在工厂中的数据流名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 图中左边 ERP等系统需随时注意产品库存量、 客户订单状况与材料需求， 然后将这些信息传送至MES ，由执行系统进行生产或安排库存
11、以满足客户订单需求。对 MES 而言，这一层就是生产的计划层。中间部分为 MES 系统，负责完成产品制造工作，产品的规格、型号、参数等相关资料储存于此系统中， MES 将此产品相关资料转化为作业程序提供给控制系统之作业人员或机器设备来使用。右边部分为控制系统，当作业程序、相关流程、文件及其它相关生产需求项目就绪，控制系统便运用所有工厂内相关资源（软、硬件及人员）负责完成生产制造过程以达成产品生产目标。2 MES的功能由 MES 的定义可见， MES 为一系列管理功能，而并非一套软件系统，它完全可以是各种生产管理的功能软件集合。精诚 MES 通过实施多个行业的客户经验， 总结出了一套具有共性的M
12、ES 系统 ，它具体的功能如下：精诚 MES 系统基于条码扫描、 PDA/RFID和无线网络技术实现生产现场及仓储物流的智能管理MES 系统-CONFIG基础信息模块对产品、半成品进行分类管理， 并且建立产品制造所需要的各种基础信息，例如产品规格、流程、 BOP 等。设定标准的工艺流程基础数据，便于产品流程设定时导入。通过 BOM 、BOP 、流程的版本控制来实现对不同阶段的产品数据的管理。MES 系统-SYS 系统管理模块系统管理模块重点完成MES 系统的基础数据定义工作， 主要包括系统的备份和恢复机制、系统操作日志、 操作人员权限设置、 采集终端配置、 ERP系统接口规则、条码打印规则和数
13、据初始化等基本功能。MES 系统-PM 生产管理模块根据生产订单来安排投产计划，帮助用户实现均衡投产， 减少在制品的数量。 包括生产订单生成或导入， 订单统计和状况信息抛转， 生产任务分解， 任务自动指派，批次合并，批次拆分，预设停留和直接停留。包括：作业指派，作业执行，数据收集，数据验证，作业查看等。MES 系统-PMO数据采集模块名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 通过多种方式，采集关键物料、检测结果、测试数据、
14、维修情况、抽检情况、重工情况等信息，用于产品全程追溯，采集的方式有：终端采集，如DCT 、DCN ；PC采集；数据文件手动导入等。MES 系统-PRO工艺管理模块PRO 工艺管理模块是精诚MES 系统的核心模块，包括了BOM 基础数据定义、工艺流程定义、工艺文件导入、 工艺流程修改和工艺流程卡制作打印及工艺文件版本管理等。MES 系统-REPAIR 维修管理模块生产过程和售后发生质量问题的产品可以通过维修管理自动记录维修明细、数量、不合格原因、 换件条码替换、 维修帐务和维修历史数据统计等，实现生产和售后服务过程中质量问题的根源追溯，将质量管理贯穿于产品的整个生命周期。MES 系统-REWOR
15、K 返工管理模块精诚 MES 返工管理模块通过采集返工过程中的各项重要数据来确保生产的最佳状态。收集到这些重要的信息，并将数据应用于企业管理系统进而最大限度的利用设备，并延长其使用寿命。MES 系统-DEVICE 设备管理模块设备管理模块包括各类电气设备、机械设备和轧辊等， 实现了基本的库存管理和设备维修、点检和故障报警等功能， 同时基于设备库存管理实现了基本的出入库和库存查询等功能。MES 系统-JIT WMS 物料管理模块基于 JIT 准时化生产模式的车间物料管理是MES 系统形成准时物料配送， 建立完善的产品原料批次和成品条码间追溯关系的基础部分。MES 系统-PACKING包装管理模块
16、提供按照一定包装数量自动生成包装物条码，自动对应产品和包装， 预防漏、错装并自动打印包装标签及装箱单。MES 系统-SHIPPING 出货管理模块半成品或产成品出货数据的采集，包括：现场收料，现场运送，现场储存，物料分拆、合并、指定产品客户、运输设备等；MES 系统-IQC 进料检验模块名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 进料检验模块，为了从源头进行质量控制，IQC负责部件、物料的进货检验。并与 SCM 连接, 传送
17、 Real-time 进料资料。MES 系统-OQC质量检验模块允许用户对目前在生产线上的所有批次进行灵活的操作。通过对在制品的操作，当生产过程中发生问题或异常时能够采取及时的或预防的措施，从而能够达到控制生产，降低在制品库存的目的。 包括批次作业，批次工程变更，批次查询统计，批次跟踪等。MES 系统-KANBAN模块通过 LED看板输出，在加工、装配、检验现场，根据实际生产流程和进度，展示当前工序信息和完工信息，包括工艺规程、在制品信息、物料信息、完工信息和质量信息等，提示操作、协作、检验和交接信息，并能够提供当前产品整个工艺过程完成情况。MES 系统-SPC 统计分析模块通过数理统计和数学
18、分析、 数据挖掘等一系列后期工作， 衍生出企业需要的分析数据并自动产生柏拉图、直方图、Xbar 图等各类质量报表、图表和报告，并反馈到在线系统进行性能分析和提高。MES 系统-MANAGER 查询模块综合报表实时展现了生产现场的第一手过程数据，并对产线即时产量、 工序产出率、设备和人员的作业状况进行汇总分析，为生产执行状况和产品品质改善与提升提供了有效的评估依据。MES 系统 -MDB数据接口模块系统可实现与 SAP 、ORACLE、QAD 、用友、金碟等主流 ERP 系统无缝集成，也可根据用户需求提供二次开发，满足成长型企业个性化管理的需求。 MES 的各功能模型与企业其它信息化系统的关系如
19、图3 所示。实际的 MES 产品可能同时包含了其中一个或几个功能模块。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 图 3 MES的各功能模型与企业其他信息化系统的关系MES 的典型结构由于 MES 在产品从工单发出到成品产出的整个过程中，扮演生产活动最佳化的“信息传递者”的角色， MES 必然要具有多种功能并且能够同时为生产、质检、工艺、物流等多个部门服务，这就决定了MES 的结构设计必须满足以下原则：MES 应该是一个分布
20、式的计算机系统MES 系统能够与企业的其他制造信息系统相联接，从而提供高效的企业管理功能“它以生产行为信息为核心， 为企业决策系统提供直接的支持” (MESA 1997)由于工厂可能会从不同的软件供应商购买适合自己的MES 模块， 或将车间现有的各种管理系统集成为MES 功能的一部分，其结果导致许多工厂的MES 系统实际上是一个大杂烩。 每个系统都有各自的处理逻辑，数据库，数据模型和通信机制。又因为 MES 应用常常是要满足关键任务的系统，这样的系统就很难随技术的更新而进行升级。一个基于统一软硬件平台的MES 系统往往采用工业PC/PLC/HMI等设备作为车间内各生产单元 （生产区域） 功能站
21、的主要构件， 通过对各个生产单元的数据收集和反馈， 组成覆盖全厂或者整个流水线的、满足闭环生产管理需要的开放式以太网络。 采用 MES 数据库服务器作为系统核心，进行实时数据存取和比照， 实现生产信息的监视、 控制和生产过程的管理。 系统以大型关系型数据库技术为设计基础，便于大量实时数据的存储、比对、运作，产生各类统计分析报表，并基于稳定的 Web应用，提供标准的网际网络的浏览查询和远程资料索取。当前典型的 MES 结构模型如图 4。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7
22、 页，共 8 页 - - - - - - - - - 图 4 MES的典型结构在企业内部，各功能站通过局域网对MES 服务器进行交互操作，同时其他各查询终端也通过局域网查询MES 处理后提供的数据、报表和图形。在企业外部，通过 Internet 可以连接到 MES ，在设定的权限内对系统进行信息发布或读取操作。公司内部管理、外部机构以及其它相关业务单位通过 MES 联系形成了一个紧密的整体，做到实时信息共享，使业务流程变得有序而高效。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -