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1、中国制造执行系统的应用现状分析(doc 7页)在经济全球化、市场全球化的必定趋势下，我国部分行业如化工、钢铁等等面临严峻的竞争 形势与经历着深远变化的生存进展要求，转变与趋势相符的现代管理思路，建立现代管理理 念，引进现代管理决策机制，提高核心竞争力已经成为企业最迫切的要求与机遇所在。观察 世界生产管理模式的进展趋势能够清晰的得出企.业行为势必从单项、局部的改善向着综合、 集成的优化转变，特别是计划、组织、操纵三大职能的整体优化更是企业实现经营目标与获 得竞争优势的难点与重点，制造执行系统(Manufacluring Execution System)要紧川来解 决整体优化中生产计划与生产过程
2、的脱节问题一一这一问题长期以来不仅直接影响企业的 生产效率，而且成为制约现代企业内部信息集成与企业之间供应链优化的瓶颈。一、MES的产生及进展1. MES的产生背景自上世纪八十年代以后，伴随着消费者对产品的需求愈加多样化，制造业的生产方 式开始由大批量的刚性生产转向多品种少批量的柔性牛.产；以计算机网络与大型数据库等 IT技术与先进的通讯技术的进展为依托，企业的信息系统也开始从局部的、事后处理方式 转向全局指向的、实时处理方式。在制造管理领域出现了 JIT、LP、T0C等新的理念与方法 并依此将基于定单的生产扶正、进行更科学的预测与制定更翔实可行的计划；在企业级层面 上，管理系统软件领域MRP
3、II与OPT系统迅速普及，直到今天各类企业ERP系统如火如荼的 进行；在过程操纵领域PLC、DCS得到大量应用也是取得高效的车间级流程管理的要紧因素。 能够说企业信息化的各个领域都有了长足的进展，但是在工厂与企业范围信息集成的实践过 程中，仍然难以解决这瓶颈带来的各类问题：在计划过程中无法准确及时地把握生产实际 状况，另一方面则在生产过程中无法得到切实可行的作业计划做指导；工厂管理人员与操作 人员难以在生产过程中跟踪产品的状态数据、不能有效地操纵在制品库存，而用户在交货之 前无法熟悉定单的执行状况。产生这些问题的要紧原因仍然在于生产管理业务系统与生产过 程操纵系统的相互分离，计划系统与过程操纵
4、系统之间的界限模糊、缺乏紧密的联系。针对 这种状况，1990年11月，美国的调杳咨询公司AMR首次提出MES的概念，为解决企业信息 集成问题提供了一个被广为同意的思想，就是我们今天要谈的制造执行系统。2. MES的进展历程2()世纪80年代后期，随着计算机技术与网络技术的迅速进展，流程工业操纵中出 现了多学科间的相互渗透与交叉；同时：信号处理技术、计算机技术、通信技术及计算机网 络与自动操纵技术的结合使过程操纵开始突破自动化孤岛模式，出现了集操纵、优化、调度、 管理与经营于一体的综合自动化新模式。20世纪90年代，随着计算机技术的口新月异，计算机集成生产系统的研究已成为 自动化领域的一个前沿课
5、题。1995年美国、FI本、西欧等国已有100多家炼油、化工企业 在实施CIMS计划，推动了流程工业综合自动化系统在实际生产中的应用。通过计算机网络 向上下游、产供销一体化或者集成化方向进展，意大利AGIP石油公司提出了以数据模型为 核心的工厂信息集成系统方案，信息采集从底层到上层，从供应链的源头到尽头，而计算结 果与指令则从上层一直传递到底层。它以面向数据(而非面向应用)的模型为核心系统，连 接实时数据库与关系数据库，对生产过程进行过程监视、操纵与诊断、环境监测、单元整合、 模拟与优化。并在管理决策层进行物料平衡、生产计划、调度、排产、企业资源计划、离线 在线模拟与优化等。/经营决策笫五层，
6、企业决策,生产规划/ 企业管理 笫四层,供销.财务.计划菅理等应用的考 /生产倜度 笫三层：生产训麦，系统优化变为ERP/ /过程优化、第二层，先进控制,过程优化 论与* n /过程控1、第一层，单元自动化,简单拄制/no /1 n ,生产过程图1 Purdue模型在Purdue模型中，流程工业综合自动化系统自下而上从功能上分为过程操纵、过程 优化、生产调度、企业管理与经营决策五个层次，将生产过程与管理过程明显分开。尽管这 种体系框架在流程工业综合自动化系统的进展过程中起过很大的推动作用，但随着研究与开 发的深入，它在综合自动化系统的设计与应用实践中遇到了较大问题。在流程工业企业的生 产经营活
7、动中，除了底层的过程操纵与顶层的企业管理与经营决策外，在中间层次是很难将 生产行为与管理行为截然分开的。因此，在牵涉到大量既有生产性质又有管理性质的信息时, 根据五层结构模型就很难明确划分应该属于综合自动化系统的哪一层次，这就造成了流程工 业综合自动化系统研究与开发过程中概念的混乱与标准的难以统一。ERP/MES/PCS三层结构较好地解决了上述问题。这一结构将流程工业综合自动化系 统划分为：考虑生产过程问题的过程操纵系统PCS；考虑企业经营管理问题的企业资源计划 ERP；与考虑生产与管理结合问题的中间层生产执行系统MES。这样，就使流程工业综合自 动化系统中原先难以处理的具有生产与管理双重性质
8、的信息问题得到熟悉决。3. MES的定义国际制造执行系统协会(Manufacturing Execution System Association, MESA) 对MES的定义是“MES提供为优化从订单投入到产品完成的生产活动所需的信息。MES运用 及时、准确的信息，指导、启动、响应并记录工厂活动，从而能够对条件的变化做出迅速的 响应、减少非增值活动、提高工厂运作过程的效率。UES不但能够改善设备投资回报率，而 且有助于及时交货、加快库存周转、提高收益与现金流的绩效。MES在企业与供应链间，以 双向交互的形式提供生产活动的基础信息。”如此定义，道出了 YES的设计、开发、实施都是围绕企业生产一
9、一这一为企业直接 带来效益的价值增值过程进行的，而针对目前企业信息化建设过程中通常对生产环节的重视 不够的情况，我们研究所开发的目前国内唯一针对大型流程企业的专业MES系统以其精心的 设计、完善的实施与良好的保护等为MES的兴起迎来了良好的开端。美国的权威机构先进制造研究中心AMR (Advanced Manufacturing Research)提出 的：MES是位于上层的计划管理系统与工业操纵系统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与跟踪与所有资源(人员、设备、物料、客户需求 等)的当前状况。AMR于1992年提出了三层的企业集成模型，将企业分为三个层次：
10、计划 层(MRPII/ERP),执行层(MES),操纵层(Control) ,计划层强调企业的计划，它以客 户定单与市场需求为计划源，充分利用企业内部的各类资源，降低库存，提高企业效益；执 行层强调计划的执行，通过MES把MRPII/ERP与企业的现场操纵有机地集成起来；操纵层强 调设备的操纵，如PLC、数据采集器、条形码、各类计量及检测仪器、机械手等的操纵。4. MES的作用制造企业关心三个问题：生产什么？生产多少？如何生产？企业的生产计划回答的 是前两个问题，“如何生产”由生产现场的过程操纵系统“掌握”。ERP、CRM等系统只为 生产计划的编制提供了数据信息，关于“计划”如何下达到“生产”
11、环节，生产过程中变化 因素如何快速反映给“计一划”，在计划与生产之间需要有一个“实时的信息通道”，MES（制 造执行系统）就是计划与生产之间承上启下的“信息枢纽”。近年来，随着JIT（Just In Time）、BTO （面向订单生产）等新型生产模式的提出， 与客户、市场对产品质量提出更高要求，MES才被重新发现并得到重视。同时在网络经济泡 沫的破碎后，企业开始认识到要从最基础的生产管理上提升竞争力，即只有将数据信息从产 品级（基础自动化级）取出，穿过操作操纵级，送达管理级，通过连续信息流来实现企业信 息集成才能使企业在日益猛烈的竞争中立于不败之地。FI前，MES在国外被迅速而广泛地应 用。企
12、业信息化系统是一个信息相互贯穿的集合体，作为制造业内部最重要最基本的活 动一一生产，它的有关信息特别需要得到实时的处理与分析。具体的说，就是收集生产过程 中大量的实时数据，并对实时事件及时处理，同时又与计划层与生产操纵层保持双向通信能 力，从上下两层接收相应数据并反馈处理结果与生产指令。MES不一致于以派工单形式为主的生产管理与辅助的物料流为特征的传统车间操纵 器,也不一致于偏重于作业与设备调度为主的单元操纵器,而应将MES作为一种生产模式， 把制造系统的计划与进度安排、追踪、监视与操纵、物料流淌、质量管理、设备的操纵与计 算机集成制造接口（CJM）等一体化去考虑，以最终实施制造自动化战略。国
13、际制造执行系统协会（MESA）定义了 MES应具备的11个功能模块：要紧包含1） 资源分配与状态管理；2）操作/全面排产；3）分配生产单元；4）文件操纵；5）数据收集; 6）劳动力管理；7）质量管理；8）过程管理；9）保护管理；10）产品跟踪与产品清单管理;11）性能分析与数据采集。实际的产品可能是包含其中个或者几个功能模块。二、MES在中国应用的现状1.传统的 MES(T-MES)传统的MES可大致分为两大类：专用的UES系统(Point MES)与整合的MES系统 (Integrated MES)o专用的MES是指为解决某个特定领域问题，如车间保护、生产调度或者 SCADA而开发的单独应用
14、系统。整合的MES则是针对一特定行业如航空、装配、半导体、食 品与卫生等行业而设计，具有一定的通用性。同时逐步加强了与上层事务处理与下层实时操 纵系统的集成能力。我国对MES的研究开发起步较晚，目前要紧停留在MES思想、内涵及体系结构方面 的研究上，应用系统开发通常局限于MES单一功能。一些大学与科研院所等单位在国家863 计划资助下在MES理论与应用系统开发方面做了一定的工作。但目前存在着很多问题，比 如：(1)可集成性差；(2)缺乏智能性与敏捷性；(3)缺乏非常规信息条件下的科学决 策方法。由于工厂可能会从不一致的软件供应商购买适合自己的MES模块，使得MES系统包 含了很多子系统，这些子
15、系统都有各自的处理逻辑，数据库，数据模型与通信机制。为了实 现与外部系统的集成，往往使用API技术，OLAP技术与相应的通信机制。其中，外部应用 系统的调用与插入使用API的方式，而应用EDI技术与外部环境进行数据交换。尽管专用的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, 整合的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 而进行功能配置与动态改变。为熟悉决传统EMS的不足，可集成MES (Integratable MES, I TIES)逐步成为人们研究的热点。