制造执行系统MES实时性的改进与系统整合_MES_管理信息化_2306.docVIP

制造执行系统MES实时性的改进和系统整合_MES_管理信息化 1 引 言??? 现在，以MRPⅡ、ERP为代表的管理信息系统，以及以数控加工、DNC(分布式数控技术)单元和柔性制造为代表的自动化技术，在制造业行业已经大规模应用。以MRPⅡ、ERP为代表的管理信息系统，强调企业的计划性。它们以客户订单和市场需求为计划源头，力求充分利用企业内的各种资源、降低库存、提高企业的整体运作效率。以数控加工、DNC单元和柔性制造系统为代表的自动化技术，则强调通过设备的优化控制来减少人为因素的影响，提高产品的质量与系统的运行效率。尽管这两类系统的推广取得了一定效果，但却忽略了两者之间的有效配合，导致企业上层计划缺乏有效的实时信息支持、下层控制环节缺乏优化的调度与协调。计划层与车间执行层无法进行良好的双向信息流交互，企业就难以对市场作出实时反应。??? 制造执行系统(MES)恰好能填补这一空白。MES是处于计划层和车间层操作控制系统SFC之间的执行层，主要负责生产管理和调度执行。它通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竟争力，提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的方式。从而实现企业实时化的ERP/MES/SFC系统。??? 在当今激烈竞争的世界经济中，要占有“最有价值”的地位，必须使企业具有最好的质量、最佳的客户服务、最低的制造成本、快速响应以及灵活性的特点。而要达到这样的水平，就必须在正确的时间提供正确的信息才可能进行最佳的决策。这就要求不断地对公用的数据库进行改善，同时让每个部门都拥有把数据转化为有用信息的工具。怎么能做到这些呢？唯有MES才能真正向企业提供以上这些功能，并给工厂带来了巨大的经济效益，而信息的实时性和系统的整合更是MES关键。本文从此入手，提出了一个可行的改善方法。2 制造执行系统(MES)??? 2.1 MEN定义和功能??? MES国际联合会对MES的定义如下：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能对此及时作出反应、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。??? 从以上定义可看出MES的关键是强调整个生产过程的优化，它需要收集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件及时处理。同时又与计划层和控制层保持双向通信能力，从上下两层接受相应数据并反馈处理结果和生产指令。因此，MES不同于以派工单形式为主的生产管理和辅助的无聊流为特征的传统车间控制器，也不同于偏重于作业与设备调度为主的单元控制器，而应将MES作为一种生产模式，把制造系统的计划和进度安排、追踪、监视和控制、物料流动、质量管理、设备的控制和计算机集成制造接口(CIM)等一体化去考虑，以最终实施制造自动化战略。??? 按照MESA的定义，MES共有11个功能模块(见图1)：1)资源(包括机械设备、工具、熟练劳工、材料、其它设备及文档等)配置和状态模块；2)生产单元(以任务、订单、批次、批量和工作命令等形式表达)调度模块；3)数据采集/获取模块；4)质量管理模块；5)维护管理模块；6)性能分析(提供不超过以分为计时单位的实际制造运行结果的报告，包括SYC/SQC)模块；7)运行细节计划编制与调度(提供按分钟为时间单位编制的基于优先级、属性、特性和/或与具体特性相关的配方、工艺等的安排顺序)模块；8)文件/文档控制模块；9)劳务管理模块；10)过程管理(监控生产，并自动校正或向操作人员提供决策支持，以校正和改善生产流程中的活动)模块；11)产品跟踪模块。 图1 MES与其他信息系统的关系图 ??? 2.2 MES在企业信息系统的作用??? 作为面向制造的系统，MES必然要求与企业其它生产管理系统有密切关系，MES在其中起到了信息集线器(Information Hub)的作用，它相当于一个通讯工具为其它应用系统提供生产现场的实时数据。MES的定位模型(如图1)反映了MES与其他企业管理系统之间的关系。??? 一方面MES可以为企业中其他管理信息系统提供实时数据。例如，企业资源计划(ERP)系统需要MES提供的成本、制造周期和预计产出时间等实时生产数据；供应链管理(SCM)系统从MES中获取当前的订单状态、当前的生产能力以及企业中生产换班的相互约束关系；客户关系管理(CRM)的成功报价与准时交货，则取决于MES所提供的有关生产的实时数据；计算机辅助工程