中国制造执行系统的应用现状分析_应用系统现状分析
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中国制造执行系统的应用现状分析
在经济全球化、市场全球化的必然趋势下我国部分行业如化工、钢铁等等面临严峻的竞争
形势和经历着深远变化的生存发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和机遇所在。观察
世界生产管理模式的发展趋势可以清晰的得出企业行为势必从单项、局部的改善向着综合、集成的优化转变尤其是计划、组织、控制三大职能的整体优化更是企业实现经营目标和获
得竞争优势的难点和重点制造执行系统(Manufacturing Execution System)主要用来解
决整体优化中生产计划与生产过程的脱节问题——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和企业之间供应链优化的瓶颈。
一、MES的产生及发展
1MES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生产以计算机网络和大型数据库等IT技
术和先进的通讯技术的发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、TOC等新的理念和方法并依此
将基于定单的生产扶正、进行更科学的预测和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MRPII以及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
在过程控制领域PLC、DCS得到大量应用也是取得高效的车间级流程管理的主要因素。可以
说企业信息化的各个领域都有了长足的发展但是在工厂以及企业范围信息集成的实践过程
中仍然难以解决这一瓶颈带来的各种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和操作人
员难以在生产过程中跟踪产品的状态数据、不能有效地控制在制品库存而用户在交货之前
无法了解定单的执行状况。产生这些问题的主要原因仍然在于生产管理业务系统与生产过程
控制系统的相互分离计划系统和过程控制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月美国的调查咨询公司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接受的思想就是我们今天要谈的制造执行系统。
2MES的发展历程
20世纪80年代后期随着计算机技术和网络技术的迅速发展流程工业控制中出现了
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
自动控制技术的结合使过程控制开始突破自动化孤岛模式出现了集控制、优化、调度、管
理和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日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题。1995年美国、日本、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、产供销一体化或集成化方向发展意大利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和指
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
数据库和关系数据库对生产过程进行过程监视、控制和诊断、环境监测、单元整合、模拟
和优化。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。
流程工业综合自动化系统的理论和技术经过多年的研究发展特别是经过实际应用的考
验已逐步形成合理的体系结构其结构框架已由下图所示的五层Purdue模型演变为
ERP/MES/PCS三层结构。目前这已成为西方先进工业国家流程工业综合自动化系统理论和
产品的主流框架。
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控制、过程优
化、生产调度、企业管理和经营决策五个层次将生产过程和管理过程明显分开。虽然这种
体系框架在流程工业综合自动化系统的发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和应用实践中遇到了较大问题。在流程工业企业的生产
经营活动中除了底层的过程控制与顶层的企业管理和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和标准的难以统一。
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控制系统PCS考虑企业经营管理问题的企业资源计划ERP
以及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
系统中原来难以处理的具有生产与管理双重性质的信息问题得到了解决。
3MES的定义
国际制造执行系统协会Manufacturing Execution System AociationMESA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。MES不但可以改善设备投资回报率而且
有助于及时交货、加快库存周转、提高收益和现金流的绩效。MES在企业和供应链间以双
向交互的形式提供生产活动的基础信息。”
如此定义道出了MES的设计、开发、实施都是围绕企业生产----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、完善的实施以及良好的维护等为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AMRAdvanced Manufacturing Research提出的
MES是位于上层的计划管理系统与工业控制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和跟踪以及所有资源人员、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计划层
MRPII/ERP执行层MES控制层Control。计划层强调企业的计划它以客户
定单和市场需求为计划源充分利用企业内部的各种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与企业的现场控制有机地集成起来控制层强调
设备的控制如PLC、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等的控制。
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”由生产现场的过程控制系统掌?
