PAGE中國最大的論文知識平臺中國最大的論文知識平臺內容摘要在\o"economy,經濟,企業觀察"經濟全球化、市場全球化的必然趨勢下，我國部分行業如化工、鋼鐵等等面臨嚴峻的\o"compete,競爭"競爭形勢和經歷著深遠變化的生存發展要求，轉變與趨勢相符的現代管理思路，建立現代管理理念，引進現代管理決策機制，提高核心競爭力已經成為企業最迫切的要求和機遇所在。觀察世界\o"shengchanguanli,生產管理"生產管理模式的發展趨勢可以清晰的得出企業行為勢必從單項、局部的改善向著綜合、集成的優化轉變，尤其是計劃、\o"zuzhi-mubiao,組織,目標"組織、控制三大職能的整體優化更是企業實現經營目標和獲得\o"jingzhengyoushi,競爭優勢"競爭優勢的難點和重點，\o"mes,MES,制造執行系統"制造執行系統(ManufacturingExecutionSystem)主要用來解決整體優化中企業資源計劃（ERP）與過程控制系統（PCS）的脫節問題。以ERP為代表的管理信息系統，強調企業的計劃性，它以客戶訂單和市場需求為計劃源頭，力求充分利用企業內的各種資源、降低庫存、提高企業的整體運作效率；而以數控加工、DNC(分布式數控技術)單元的PCS為代表的自動化技術，強調設備的控制——通過控制優化，減少人為因素的影響，提高產品的質量與系統的運行效率。這一問題長期以來不僅直接影響企業的生產效率，而且成為制約現代企業內部信息集成和企業之間供應鏈優化的\o"pingjing-yueshu,瓶頸,約束"瓶頸。關鍵詞：制造執行系統、企業資源計劃、過程控制系統、實施ABSTRACTUndertheinexorabletrendofeconomicandmarketglobalization,sometradesinourcountrysuchaschemicalindustry,steel,etc.havetofacetheseverecompetitionsituationandgothroughthedemandfordevelopmentofexistenceofthefar-reachingchangeandchangethethinkingofmodernmanagementinconformitywithtrend,setupmodernmanagementidea,introducethedecision-makingmechanismofmodernmanagement,improvingthekeycompetitiveness.Allofthesehavealreadybecomeenterprise'smosturgentrequirementandopportunity.Toobservetheworlddevelopmenttrendtoproducemanagementmodecertainlywillobtainenterprisebehaviorfromindividualeventtotheoptimizationoftheintegrationchange.Theenterprisesrealizedthattheglobaloptimizationofthreemajorfunctionssuchasplan，organizeandcontrolarethedifficultandimportantpointforenterprisestorealizetheirbusinessgoalandobtaincompetitiveadvantage.ManufacturingExecutionSystemismainlyusedforsolvingthedisconnectionproblemsduringthecourseofEnterpriseResourcePlanningandProcessControlSystem.Thisquestionnotmerelyinfluencestheproductionefficiencyofenterprisesdirectlyforalongtime，butalsobecomeandrestrictsandsupplythebottleneckthatthechainoptimizeinsidemodernenterprisesbetweeninformationintegrationandenterprise.Keywords:MES，ERP，PCS，implementation正文目錄第一章引言 1第二章MES在中國的現狀及研究意義 3第一節傳統的MES（T-MES) 3第二節可集成的MES(I-MES) 3第三節MES的研究意義 4第三章MES的概述 6第一節MES的形成 6一、MES的產生背景 6二、MES的發展歷史 7三、MES的定義 8第二節MES的作用和特點 9一、MES的作用 9二、MES的特點 11第四章MES應用舉例——離散制造企業的制造執行系統 13第一節離散制造企業 13第二節公司概況 14第三節MES實現功能 16第四節MES目標與設計原則 18第五節MES信息庫設計 18第六節MES實施效果 20第七節實施MES后的效益分析 23第五章總結與展望 24【參考文獻】 25致謝 26第一章引言在經濟全球化的今天，中國作為制造大國，也成為全球供應鏈中緊要的一環。近年來，中國的制造企業在提高自身競爭力方面做出了非常多的努力，其中很大一部分都著力于提升企業的制造信息化水平。企業紛紛進行了相應CAD（ComputerAidedDesign，計算機輔助設計）/CAM（ComputerAidedManufacturing，計算機輔助制造）/ERP（EnterpriseResourcePlanning，企業資源計劃）等信息系統的配置，生產效率較之從前的傳統生產局面已有了很大提高。可以說，這期間國內制造企業完成制造信息化的“第一次革命”。然而，隨著經濟的飛速發展，市場對企業提出了更高的要求，LEANManufacturing（精益制造）、MTO（按訂單生產）、零庫存生產、資源外置、協同生產等等全新的生產及管理理念不斷地沖擊著企業管理者的大腦——企業已經投入了大量資金及人員用于基礎信息平臺（CAD/CAM）的建設，也引入了PCS(ProcessControlSystem,過程控制系統）、ERP等先進管理手段，為何生產效率和生產力仍然處于較低水平？在一個完整的信息化制造流程中，每一個環節環環相扣，密不可分。而其中一個重要的環節往往被企業忽略掉了，這就是MES（ManufacturingExecutionSystem,制造執行系統）。它用于管理人員實時掌控制造企業最重要的部門——車間的生產情況，可直接與設備聯結，有效提高生產過程的可視化程度，實時提供生產中的每一步的信息。這些信息將協助企業提升工廠效能、應對日漸苛刻的生產交貨期。這樣MES在計劃管理層ERP與底層控制PCS之間架起了一座橋梁①SWANTONB.MESfiveyearslater:preludetophase[EB/OL].,1990-06-11，其功能如圖1①SWANTONB.MESfiveyearslater:preludetophase[EB/OL].,1990-06-11本文從MES在國內的應用現狀開始敘述，通過與國外MES的應用對比提出研究的意義；再引導出MES的基本內容，包括它的形成情況、主要的作用和特點；并以本人實習單位（離散制造企業——電梯制造）為例，介紹MES的應用；最后展望了MES的發展趨勢。第二章MES在中國的現狀及研究意義第一節傳統的MES（T-MES)傳統的MES可大致分為兩大類：專用的MES系統(PointMES)和整合的MES系統(IntegratedMES)。專用的MES是指為解決某個特定領域問題，如車間維護、生產調度而開發的單獨應用系統。整合的MES則是針對一特定行業如\o"hangkong,航空"航空、裝配、半導體、\o"shipin,糖類,食品"食品和衛生等行業而設計，具有一定的\o"gm,通用,gm"通用性。并且逐步加強了與上層事務處理和下層實時控制系統的集成能力。我國對MES的研究開發起步較晚，目前主要停留在MES思想、內涵及體系結構方面的研究上，應用系統開發一般局限于MES單一功能。一些大學和科研院所等單位在國家863計劃資助下在MES理論與應用系統開發方面做了一定的工作。但目前存在著很多問題，例如：（1）可集成性差；（2）缺乏智能性和敏捷性；（3）缺乏非常規信息條件下的科學決策方法。

由于工廠可能會從不同的軟件\o"gongyingshang,供應商"供應商購買適合自己的MES模塊，使得MES系統包括了很多子系統，這些子系統都有各自的處理邏輯，數據庫，數據模型和通信機制。為了實現與外部系統的集成，往往采用API技術，OLAP技術和相應的通信機制。其中，外部應用系統的調用和插入使用API的方式，而應用EDI技術和外部環境進行數據交換。雖然專用的MES能夠為某一特定環境提供最好的性能，卻常常難以與其它\o"eai,EAI,應用集成"應用集成，整合的MES比專用的MES邁進了一大步，具有一些優點如：單一的邏輯數據庫，系統內部具有良好的集成性，統一的數據模型等等。但其整個系統重構性能弱，很難隨業務過程的變化而進行功能配置和動態改變。為了解決傳統EMS的不足，可集成MES(IntegratedMES，I-MES)逐漸成為人們研究的熱點。第二節可集成的MES(I-MES)MES是近10年來在國際上迅速發展、面向車間層的生產管理技術與實時信息系統，它是實施企業敏捷制造戰略、實現車間生產敏捷化的基本技術手段。在我國實施的CIMS戰略中，車間自動化一直是一個薄弱環節，而實施MES則是提升車間自動化水平的有效途徑，因此MES技術的推廣應用可有力促進CIMS的發展。另一方面，隨著CAD/\o"cam,CAM,計算機輔助制造"CAM及ERP在制造企業的逐步應用，其進一步的信息化需求將迫使企業更多地去考慮在車間層次構建更高效的智能自動化信息系統，發展敏捷化MES無疑是其必由之路，因此MES在我國具有廣闊的發展空間和應用前景。然而，由于國內外現有的MES技術及系統沒有充分考慮車間制造信息中大量存在的不確定性等非常規特點，缺乏在這些非常規信息條件下的科學決策方法，而片面地去追求車間信息的數量或精確性，不僅造成車間信息集成困難和決策效率不高，導致MES缺乏足夠的敏捷性與智能性以適應日益不確定的車間制造環境，而且大大增加了MES的開發和使用\o"chengben,成本"成本，嚴重影響了MES這一先進的車間生產管理與控制技術在我國的推廣應用與普及。因此必須從根本上解決MES的敏捷化問題，并大大降低MES的開發與使用成本，有力促進MES在我國的產業化進程和推廣應用。本文提出的應對策略為上述問題的解決提供了一條有效途徑，它通過車間信息的有效集成和制造決策過程的智能化來保證車間生產的運行敏捷性，通過可重構和分布式對象技術解決MES的結構敏捷性，從而從根本上來解決MES的敏捷化問題，這對我國整個制造工業乃至國民經濟的發展、提高我國制造業的國際競爭能力具有非常重要的理論意義和實用價值。第三節MES的研究意義20世紀90年代以來，經濟全球化的趨勢日益增加，信息技術的發展極為迅速，市場環境發生了根本性的變化。顧客驅動已成為市場的主要特征，市場競爭的要素涉及到工控時間、質量、價格、服務和環境。而信息技術的廣泛采用，使得以顧客訂貨和市場需求為軸心的生產活動已可以不受時間和地域的限制，競爭的高科技含量因此大大提高了。面對激烈競爭，企業界的重要對策就時采用將制造技術與信息技術、自動化技術、現代管理技術和系統科學技術有機融合的新一代先進制造技術。雖然大量的先進制造技術運用于企業管理中，但對于一個企業，如果僅僅從生產工廠的視角來分析其在競爭中所處的地位，顯然是短視的。即使是最好的MES解決方案，對于整個企業來講，也不過是提供一個相對狹窄的視角，缺乏在管理層為進行決策支持所需要的生產執行數據的廣度和深度。這就啟示我們，完整的、能夠引導一個企業保持長期的業務利益和價值的企業信息系統，必須是控制、制造執行系統MES和企業規劃系統ERP三者協同作用的整合。可惜的是，在人們認識到ERP的重要作用的同時，并不曾給予MES足夠的重視，更何況上ERP項目動輒要投資上千萬，甚至上億元。一般中小企業難以承擔，即使是大型企業花那么多錢也不是輕而易舉的。MES是美國管理界90年代提出的新概念。美國先進制造研究機構AMR(AdvancedManufacturingResearch)通過對大量企業的調查發現現有的企業生產管理系統普遍由以ERP/MRPII為代表的企業管理軟件，以SCADA、HMI為代表的生產過程監控軟件和以實現操作過程自動化，支持企業全面集成的MES軟件群組成。根據調查結果，AMR于1992年提出的三層的企業集成模型。由于MES強調控制和協調,使現代制造業信息系統不僅有很好的計劃系統,而且能使計劃落實到實處的執行系統。因此短短幾年間MES在國外的企業中迅速推廣開來，并給企業帶來了巨大的經濟效益。企業認識到只有將數據信息從產品級（基礎自動化級）取出，穿過操作控制級，送達管理級，通過連續信息流來實現企業信息全集成才能使企業在日益激烈的競爭中立于不敗之地。隨著企業生產模式逐漸向敏捷制造發展，企業業務流程重組（BPR）的實施、企業環境的異構性以及企業間動態聯盟的組建等等對MES又提出了更高的要求，傳統的MES解決方案難以適應敏捷制造的要求，面向敏捷制造的MES不僅要費用合理更要具有良好的適應性（adaptable），可重構性(reconfigurable)，可集成性(integrated)，因此，國外許多組織和研究機構開始研究面向敏捷制造的MES。然而，國內對MES概念和應用的研究卻不太多，更不說有成熟的軟件產品。隨著企業計算機應用的不斷推廣，企業信息化應用水平逐漸提高，企業越來越需要車間執行層的管理信息系統。因此如何深刻理解MES內涵，把握它的發展趨勢，在我國企業中開發和應用MES，對于提高企業競爭力，縮小與發達國家企業差距是迫在眉睫的事情，也將是企業信息化水平深層次推進的需要。當前擺在人們面前的嚴峻問題是，如何發現企業在實施MES時存在的弊端，并有針對性地提出解決問題的辦法。這樣對構建我國企業科學的治理結構、提升企業國際競爭力，無疑更具重要的現實意義和深遠的歷史意義。看來正確認識MES的作用和正確地發揮MES的作用是非常關鍵的事情。本文將重點放在至今在國內尚未引起足夠注意的，但是對企業發展壯大有著重要意義的MES，以期對這個溝通ERP和PCS之間的關鍵環節給予應有的重視。第三章MES的概述第一節MES的形成一、MES的產生背景20世紀80年代中期以后，伴隨著客戶對產品需求的多樣化，制造企業的生產模式開始由大批量的剛性生產向多品種少批量的柔性生產轉變；伴隨著計算機網絡和大型數據庫等信息技術的發展，企業的信息系統也開始從局部的、事后處理方式轉向全局的、實時處理方式。其間出現了精良生產、敏捷制造等新的理念和方法；在管理系統軟件領域從MRP（MaterialsRequirementsPlanning,物料需求計劃），到MRPⅡ，直到ERP系統的迅速普及；在過程控制領域，PLC(ProgrammableLogicControllers,可編程邏輯控制器），DCS(DistributedControlSystem，分布式控制系統)得到廣泛應用②李鐵克.②李鐵克.制造執行系統模型綜述與分析.冶金自動化,2003(4):1314盡管企業信息化的各個領域都取得了長足的發展，但是在實現信息集成的過程中，仍然會面臨信息孤島和信息斷層③余瑩.MES,③余瑩.MES,制造業信息化“斷層”.北京:中國計算機用戶,2003．④BillSwanton.MESfiveyearslater:PreludetophaseⅢ.American:AMRreport13725,1995⑤中村,正田耕一.MES入門.日本:工業調查會,2000隨著企業信息化在理論和實踐兩個方向上的不斷深入，以系統和集成思想為基本哲理的制造業信息化系統的體系已經基本清楚，如圖3-1所示⑥李清.CIMS制造執行系統.中國電力出版社⑥李清.CIMS制造執行系統.中國電力出版社,2007協同基礎結構協同基礎結構人力資源管理企業資源管理財務管理產品生命周期管理／服務企業域生命周期域支持客戶關系管理顧客價值鏈域物流經營過程管理生產計劃管理自動化生產設計產品生命周期管理／設計供應商關系管理供應商經營圖3-1協同制造管理的應用圖二、MES的發展歷史MES作為生產形態變革的產物，其起源來自工廠的內部需求。為了更好得理解MES的產生背景，我們先回顧一下計算機輔助生產管理系統的演化歷史。上個世紀八十年代，MRPII（ManagementResourcePlanning,制造資源計劃）在APICS(美國生產與庫存管理協會)大力宣傳和組織推動下得到了迅速的普及和廣泛應用。推廣過程中，MRPII也暴露出一些不足之處，如MRPII對預測需求和銷售管理不夠重視，對車間的大量實時事件與數據不能很好地利用等等。許多企業認識到，需要其它系統來解決MRPII在這些方面管理薄弱的問題。于是，為了滿足銷售、預測的需求，產生了DPR(DistributionResourcePlanning，分銷資源計劃)。同樣，為了強化車間的執行功能，MES也就應運而生。傳統的MES(TraditionalMES，T-MES)大致可分為兩大類:1、專用MES系統(PointMES)。它主要是針對某個特定領域的問題而開發的系統，如車間維護、生產監控、有限能力調度等。2、集成MES系統(IntegratedMES)。該類系統起初是針對一個特定的、規范化環境而設計的，目前已拓展到許多領域，如航空、裝配、半導體、食品和衛生等行業，在功能上它已實現了與上層事務處理和下層實時控制系統的集成。雖然，專用MES能夠為某一特定環境提供最好的性能，卻常常難以與其它應用系統集成。專用的MES整個系統重構性能弱，很難隨業務過程的變化而進行功能配置和動態改變。集成的MES，比專用MES邁進了一大步，具有很多優點:如單一的邏輯數據庫、系統內部具有良好的集成性、統一的數據模型等等。美國AMR研究小組在分析信息技術的發展和MES應用前景的基礎上，提出了可集成MES(IntegratedMES，I-MES)這一概念。它將模塊化和組件技術應用到MES的系統開發中，是兩類傳統MES系統的結合。從表現形式上看，I-MES具有專用MES系統的特點，即I-MES中的部分功能可以作為可重用組件單獨銷售。同時，它又具有集成MES的特點，即能實現上下兩層之間的集成。此外，I-MES還能實現客戶化、可重構、可擴展和互操作等特性，能方便地實現不同廠商之間的集成和原有系統的保護以及即插即用(P&P)等功能。三、MES的定義美國先進制造研究機構AMR(AdvancedManufacturingResearch)將MES定義為“位于上層計劃管理系統與底層工業控制之間的、面向車間層的管理信息系統”，MES為操作人員、管理人員提供計劃的執行、跟蹤以及所有資源(人、設備、物料、客戶需求等方面)的當前狀態信息。制造執行系統協會(ManufacturingExecutionSystemAssociation，MESA)也給MES做出定義:“MES能通過信息傳遞，對從訂單下達到產品完成整個的生產過程進行優化管理。當工廠里面有實時事件發生時，MES能對此及時做出反應、報告，并用當前的準確數據對它們進行指導和處理。這種對狀態變化的迅速響應使得MES能夠減少企業內部沒有附加值的活動，有效地指導工廠的生產運作過程，從而使其既能提高工廠及時交貨能力、改善物料的流通性能，又能提高生產回報率。MES還通過雙向的直接通訊在企業內部和整個產品供應鏈中提供有關產品行為的關鍵任務信息。”后者對于MES的定義強調了以下三點:1.MES是對整個車間制造過程的優化，而不是單一解決某個生產瓶頸。2.MES必須提供實時收集生產過程數據的功能，并做出相應的分析和處理。3.MES需要與計劃層和控制層進行信息交互，通過企業的連續信息流來實現企業信息集成。第二節MES的作用和特點一、MES的作用在許多工廠中，全廠管理的功能目前仍然由文件和人工系統進行，通常有經驗的人員執掌著工廠生產效益的鑰匙。在大多數運行中，人工系統和有經驗運行人員的判斷總是起著重要作用，圖3-2。但是，市場要求產品的品種和數量經常變化，靠人工和經驗調整生產顯然效率低、反應慢、缺乏競爭力。而且人工系統也不可能適應產品、工藝、技術和用戶要求日趨加速的變化。由于生產運行變化如此迅速，MES的信息的及時性要求以分，甚至秒的速度進行反應，此時光靠人恐怕不行。因此，采用MES帶來的效益不言而喻，圖3-3。供應鏈管理供應鏈管理ERP銷售/服務管理運行操作系統人員/文件經驗/實踐生產/過程工程PCL/軟邏輯控制DCS/OCS電機驅動數據采集手動控制自動化，儀表，設備圖3-2人工決策MES：MES：集成生產數據有人員干預（包括實踐經驗）的操作運行管理系統PCL/軟邏輯控制DCS/OCS電機驅動數據采集手動控制生產/過程工程銷售/服務管理供應鏈管理ERP自動化，儀表，設備圖3-3MES決策ERP/MRP的環境是以具體事務為基礎的。其數據交換系對生產調度、運輸安排或對生產計劃要求的響應。與此不同的是，控制的決策必須在秒甚至更短的時間內完成，它對生產過程、操作人員，或對材料的操作需求作出響應。顯然，實時環境和實時響應的差異影響著絕大多數的具體事務和在控制層的執行。傳統的數據流和控制流在ERP與控制層之間存在著巨大的鴻溝。傳統的信息管理系統向主管財務的總經理和財務管理負責人報告，居于管理層；而傳統的工程生產信息則向負責生產的總經理報告；職責不同，相互之間的溝通不一定能做到及時且細致深入。與此相反，MES能提供的材料數據是與生產消耗相關的，同時能生成基于精確執行時間的材料供應提前量，這將改善倉儲控制。準確的生產模型是與實際測量相對于計劃時間表的關系緊緊相連的，因而可用來修正過程模型，而且有助于精確表達生產計劃的實時行為。在當今激烈競爭的世界經濟中，要占有“最有價值”的地位，必須使企業具有最好的質量、最佳的客戶服務、最低的制造成本、快速響應以及靈活性的特點。而要達到這樣的水平，就必須在正確的時間提供正確的信息才可能進行最佳的決策。這就要求不斷地對公用的數據庫進行改善，同時讓每個部門都擁有把數據轉化為有用信息的工具。怎么能做到這些呢?唯有MES才能真正向企業提供以上這些功能。MES系統的基本功能模塊包括工序詳細調度，資源分配和狀態管理，生產單元分配，過程管理，人力資源管理，維護管理，質量管理，文檔控制，產品跟蹤和清單管理，性能分析和數據采集等，具體如圖3-4所示供應鏈管理供應鏈管理企業資源計劃銷售與服務管理產品／工藝管理控制詳細計劃數據采集生產調度人員管理質量管理產品跟蹤維護管理績效分析過程管理MES文檔管理資源分配與狀態圖3-4MES功能模塊二、MES的特點1、適用多樣性生產流程，支持多條生產線，提高管理效率，能將各批次的作業有效的在多條生產線上進行排產，提高了管理效率；2、建立完善的數據庫，提供強大的查詢功能，信息更完整和更具深度，可隨時隨地搜集生產線上的所有信息，包括生產線上物料與人員產能、維修等；3、流水線操作防呆預防錯誤功能，預先防止部件裝配錯誤和產品生產流程錯誤，并及時提醒指導操作人員進行改正；4、線上信息實時正確整合，以利最佳的決策，管理者可隨時獲得生產線上的實時信息，多樣化的報表與圖表整合分析，如柏拉圖、P-Chart柱形圖等，提供管理者在做不同的決策時的有力依據；此外，報表與Word、Excel等辦公軟件相結合，使圖表的形式更多樣化。5、模塊客制化的設計，充分符合企業需求，各模塊可專司其功能，又具有整合性，真正達到企業信息流通的目的；模塊內功能的復雜或簡易程度，完全視企業的本身需求而定；6、實時監控生產線，品質保證的最佳工具。系統可查詢多種維修流程中的情況，實時查詢不良原因的代碼，使決策者或管理者能夠清楚的知道產品缺陷的數量及原因，將這些不良原因作一統計及分析，進一步督促相關作業人員，加強品質管制，如此提高生產效率及品質，為公司創造更高的價值；7、維修數據的整合分析統計、便于知識管理，系統可以針對不同機種，不同的維修項目做前十項的排行，讓維修人員可以有維修依據，且將個人的經驗值憑借系統顯示。建立一個有系統的維修知識庫，提供維修人員維修產品時之有利依據與參考，節省重復的思維過程，適當運用經驗法則，做最經濟的資源支出；8、提供看板可視化管理，看板顯示當前工作站的工作目標、完成情況、不良率、差異等信息，也可以顯示設定信息，如歡迎詞、標語等，管理者能夠及時了解現場的生產、質量情況，實現圖視生產和管理；9、系統架構采用Client/Sever架構，將企業生產流程設定存儲，當程序需要更改時，只需在服務器端進行修改，而客戶端在使用程序時一般不要進行修改，減少系統維護工作。第四章MES應用舉例——離散制造企業的制造執行系統第一節離散制造企業離散制造企業是指制造企業中的一類企業，其生產過程中基本上沒有發生物質改變，只是物料的形狀和組合發生改變，即最終產品是由各種物料裝配而成，并且產品與所需物料之間有確定的數量比例，如一個產品有多少個部件，一個部件有多少個零件，這些物料不能多也不能少。按通常行業劃分屬于離散行業的典型行業有機械制造業、汽車制造業、家電制造業等等。離散制造企業主要是通過對原材料物理性狀的改變、組裝，成為產品，使其增值。而流程生產行業，主要是通過對原材料進行混合、分離、粉碎、加熱等物理或化學方法，使原材料增值，通常以批量或連續的方式進行生產。在MES需求、應用環境等諸多方面，兩者都有較大的差異⑦⑦馬萬太,戴勇.MES的行業應用,中國計算機用戶,2003(30):40~41產品結構。離散制造企業的產品結構，如圖4-1所示，可以用“樹”的概念進行描述——其最終產品一定是由固定個數的零件或部件組成，一般使用物料清單（BOM）表示這種關系。X與Y的產品結構圖X與Y的產品結構圖XABCEFEGFAYFE圖4-1產品結構示例生產計劃管理。離散制造企業主要從事單間、小批量生產，由于難于預測訂單的到達時間和批量，同時由于產品的工藝路線經常變更，因此需要良好的計劃能力。只要應用得當，離散制造在生產計劃系統方面投資所產生的效益可以相當高。工藝流程。面對訂單的離散制造業，其特點是多品種和小批量。因此，生產設備的布置有可能不是按產品而是按照工藝進行布置的。例如，離散制造業往往要按車、銑、刨、磨、鉗等工藝過程，或者按照典型工藝過程來安排機床位置。因為每個產品具體的工藝過程都可能不一樣，而且可以進行同一種加工工藝的機床有多臺，因此，離散制造業需要對所加工的物料進行調度，并且往往中間品需要進行搬運。離散工業企業的原材料主要是固體，產品也為固體形狀。因此。存儲多為室內倉庫或室外露天倉庫。自動化水平。離散制造業企業自動化主要在單位級，例如數控機床、柔性制造系統。由于是離散加工，產品的質量和生產率很大程度依賴于工人的技術水平。因此，離散制造企業一般是人員密集型企業，自動化水平相對較低。批次管理和跟蹤⑧⑧馬萬太,戴勇.MES的行業應用,中國計算機用戶,2003(30):40~41根據以上概況初步了解了離散制造企業的一些基本情況，并以此為基礎來進行MES的實際應用。第二節公司概況面對日益激烈的國際競爭，現代化的企業需要現代化的管理，現代化的管理離不開信息化的管理手段。企業信息化被認為是現代企業國際化戰略的必由之路，眾多企業會首先選擇ERP來幫助企業實現物流、資金流、信息流的信息化。湖州巨人機電有限公司是一家致力于為中國乃至全球電梯整機業提供精良部件及完美解決方案的專業制造企業，也引進了相應的ERP來經營管理企業，并購買了一批先進的數控機床（如數控液壓轉塔式多功位沖床、HDS1303NT數控折彎機、FO-3015飛行光路激光切割機等等）來加工產品。主要為巨人通力提供電、扶梯公司提供各種部件，還提供精密鈑金部件、精美電梯裝潢和精良電氣產品。隨著業務的擴大和發展，相繼與昆山通力、無錫中秀、西子奧的斯、訊達等知名企業合作，為其進行部件定制生產及加工服務。雖然有ERP的周密計劃和先進的機床進行生產，但是遠遠不能滿足客戶提出的各種要求。客戶是我們的上帝，失去上帝的信賴，等于失去我們的生命，企業無法生存。更何況現在制造業現在已經不再是一個暴利行業，而是已經進入微利時代，企業如何在這個時代獲取更高的利潤？這是每個企業所必須面臨的問題。企業一直以來使用金碟的ERP系統來組織生產，合理的計劃每一份定單所生產的部件，經過ERP的計劃打印出許多流程卡，以流程卡上的物料清單來指導整個車間的工作流程和工作內容，同時作業員在完成一作業時須將日期、人員、生產信息填寫在流程卡上，在成品包裝前，收集起來，以備日后維修查詢之用。這種流程卡的管理方法在一般的電子、家電業中都會實行。這種管理方法雖然有一定的先進性，但離散型企業一般在加工完一道工序會將工件存放在暫存區一待下一工序加工，在這其中回出現流程卡失蹤，尋找工件難等問題，導致加工沿后，交貨期緊張。為了企業更好的發展，在不斷的尋找問題的關鍵，總結、分析客戶所提的要求，結合企業本身運營狀況，發現企業雖然在計劃層和控制層得到長足的發展，但是在執行層仍然存在無法解決的問題，如下：出現用戶產品投訴的時候，能否根據產品號碼追溯這批產品的所有生產過程信息？能否立即查明它的：原料供應商、操作機臺、操作人員、經過的工序、生產時間日期和關鍵的工藝參數？同一條生產線需要混合組裝多種型號產品的時候，能否自動校驗和操作提示以防止工人部件裝配錯誤、產品生產流程錯誤、產品混裝和貨品交接錯誤？過去12小時之內生產線上出現最多的5種產品缺陷是什么？次品數量各是多少？目前倉庫以及前工序、中工序、后工序線上的每種產品數量各是多少？要分別供應給哪些銷售商？何時能夠及時交貨？生產線和加工設備有多少時間在生產，多少時間在停轉和空轉？影響設備生產潛能的最主要原因是：設備故障？調度失誤？材料供應不及時？工人培訓不夠？還是工藝指標不合理？能否對產品的質量檢測數據自動進行統計和分析，精確區分產品質量的隨機波動與異常波動，將質量隱患消滅于萌芽之中？能否廢除人工報表，自動統計每個過程的生產數量、合格率和缺陷代碼？……面對以上車間管理的典型問題，ERP就難以給出完善的解決手段,這樣就出現了ERP系統和現場自動化系統之間管理信息方面的“斷層”，對于車間層面的調度和管理要求，它們往往顯得束手無策或功能薄弱。企業內部管理的優化很重要的一點就是生產過程的信息化和產品的可追溯性，企業提供給客戶的產品，我們要非常清楚我們提供客戶的是什么樣的產品、是什么材料、材料是哪家供應商提供的，產品在生產過中的記錄、測試參數等信息。只有知道了這些我們才能有針對性的為客戶提供更好的服務，即時發生客戶投訴我們也能及時準確地為客戶澄清問題，確認影響范圍。同時產品生產過程的數據為生產管理決策提供有效的支持，讓生產過程的問題及時的暴露、及時地處理，從而有效遏制問題的發生，將產品的質量問題以及生產線的異常狀況消滅在萌芽狀態。沒有信息化管理的生產現場又如一個“黑箱”，在生產的現場到底發生了什么，沒有一個完整的信息反饋。一條生產線的管理者他所關心的就是他所管轄的范圍內發生的問題，或則一個車間的主管他所關心的是這個車間所有生產線的生產進度、質量問題，這些信息的獲取他只能通過個線干部的表報反饋或者是電話匯報，如果是一個工廠的主管他所關心的整個工廠的生產進度、任務達成度、產品品質，他獲取這些信息的手段又是怎樣呢？時效性如何呢？如果管理者不能及時的獲取這些信息，就不能及時有效的下達管理指令，這就會制約管理措施的有效實施。正是這個管理的“黑箱”遮住了管理層的眼睛，束縛了管理層的手腳。恐怕不求新求變是很難適應市場競爭，現在很多企業紛紛選擇信息化系統來幫助企業提升競爭力，優化內部管理流程，以實現在微利時代消除企業的內耗來減少制造的成本，為企業贏得更多的利潤。在國內制造企業紛紛引入MES現場執行系統，幫助企業打破“黑箱”，打造可視工廠，使生產的過程完全透明化，例如國內知名的夏新電子在2005年的管理優化選擇明機逐鹿的MES提升企業的核心競爭力。企業之間的競爭已經過度到了管理的競爭，只有靠現代的管理手段才能制造出更好的產品，為客戶提供更滿意的產品與服務。MES監控產品投入到出貨的全部生產過程，記錄生產過程產品所使用的材料、設備，產品檢測的數據和結果以及產品在每個工序上生產的時間、人員等信息。這些信息的收集經過MES系統加以分析，就能通過系統報表實時呈現生產現場的生產進度、目標達成狀況、產品品質狀況，以及產的人、機、料的利用狀況，這樣讓整個生產現場完全透明化。企業的管理人員，無論何時身處何地，只要透過Internet就能將生產現場的狀況看的清清楚楚明明白白。身在總部的老板亦能通過MES獲取信息運籌帷幄，遠在國外的客戶當然可以來關心他們的訂單進度、產品品質。為解決車間生產上的“黑箱”問題和達到“可視化”工廠，并根據離散型造業的特點來實施MES，以達到公司長遠發展。第三節MES實現功能該MES系統實現了十三個主要的MES功能模塊，包括：工廠門戶、工序詳細調度、WIP資源分配和狀態管理、生產單元分配、過程管理、HR人力資源管理、設備維護管理、質量管理、文檔管理、產品跟蹤、物料清單管理、性能分析和數據采集。MES不是一個獨立的系統，而是整個企業信息化中的重要組成部分，其跟企業的ERP等系統都有密切的管理，共同組成整個企業的信息化系統。MES系統各模塊的功能簡述如下：工廠門戶，供應商、客戶、工廠各級管理人員、工人、工程師等均可以在該模塊了解到工廠的實時運行信息；WIP資源分配和狀態管理：指導勞動者，機器，工具和物料如何協調的進行生產，并跟蹤其現在的工作狀態和剛剛完工情況。基于計劃和實際產品制造活動來指導工廠的工作流程。這一模塊的功能實際上也可由生產單元分配和質量管理來實現。這里是作為一個單獨的系統來實現。生產單元分配：通過生產指令將物料或加工命令送到某一加工單元開始工序或工步的操作。工序詳細調度：定義產品的加工工藝與流程，通過基于有限資源能力的作業排序和調度來優化車間性能。HR人力資源管理：提供按分鐘級更新的員工狀態信息數據（工時，出勤等），基于人員資歷，工作模式，業務需求的變化來指導人員的工作。維護管理（表4-1）：通過活動監控和指導保證機器和其它資產設備的正常運轉以實現工廠的執行目標。表4-1設備狀態信息表設設備狀態信息表序號設備型號設備狀態負荷能力保養次數操作者工作時長質量管理：根據工程目標來實時記錄，跟蹤和分析產品和加工過程的質量，以保證產品的質量控制和確定生產中需要注意的問題。采用QC七大手法、SPC（StatisticalProcessControl統計過程控制）對品質進行分析、統計，進而改善品質。文檔管理：管理和分發與產品，工藝規程，設計，或工作令有關的信息，同時也收集與工作和環境有關的標準信息。產品跟蹤（附件1）：通過監視工件在任意時刻的位置和狀態來獲取每一個產品的歷史紀錄，該記錄向用戶提供產品組及每個最終產品使用情況的可追溯性。工單管理：對ERP排產后的工單進行實時跟蹤與管理，了解其生產進度、品質狀況等信息。性能分析：將實際制造過程測定的結果與過去的歷史記錄和企業制定的目標以及客戶的要求進行比較。其輸出的報告或在線顯示用以輔助性能的改進和提高。產品清單管理：將生產中用到的原材料、半成品的標準用量、供應商、批次等進行管理，再根據實際的用量、供應商、批次等進行比較，為動態庫存、JIT供應提供支持。數據采集：監視，收集和組織來自人員，機器和底層控制操作數據以及工序，物料信息。這些數據可由車間手工錄入或由各種自動方式獲取。第四節MES目標與設計原則為離散企業定制的制造執行系統，其最主要的目標就是建立和完善生產管理體系，包括根據客戶定單、市場預測和內部資源狀況來制定生產計劃；從整體角度優化、協調生產過程；生產計劃的動態調整等等。與此同時，要建立保證質量管理的信息體系，包括在線物料跟蹤和質量控制的在線反饋與調整，以及對產品質量零缺陷的追求。以上述兩個目標為契機，構建離散企業MES系統可以促進生產方式和管理思路的轉變，這將是一個漸進的過程。MES的設計將以軟件工程為規范，主要考慮全局性、通用性，既要實現整個生產過程的優化，又要提供標準化、模塊化的應用程序框架；同時要以可擴充性、開放性和兼容性為原則，這樣在生產能力變動時不至于影響系統功能，還要提供標準、開放的通訊接口以及減少由于開發環境和開發工具的變化帶來的影響；在可操作性、可視性和魯棒性上也要注意，友好而操作簡單的界面、監控跟蹤的仿真示意圖和較強的容錯能力都有助于各級用戶的使用；最后是必須具備實時性，只有最短的反應時間才能對生產過程進行控制和調整。第五節MES信息庫設計

在現代離散企業中流動的信息具有強烈的動態特征且大量冗余信息與缺失信息、信息斷裂并存的現象，無論是從現場采集來的生產數據還是從市場獲得的定單信息都可能因不能真實體現而對企業造成不可估量的后果，為保證有價值的信息能對企業決策和運作有著正確的指導意義，在離散企業運作系統中要構建好多種信息庫，并且不同的信息庫具有不同的特點。物料信息庫（表4-2）：企業庫存狀況和需外部采購或內部調整的物料情況，部分信息與供應商共享；定單信息庫（表4-3）：定單對產品的要求（材料、質量、數量等）情況，部分信息與合同商共享；產品信息庫（表4-4）：產品目錄和與特定合同商聯系的在制品狀態，部分信息與分銷商/用戶共享；基礎信息庫：企業人員、設備狀況，財會數據等企業運營的基礎信息，在系統內部按照不同密級使用，還包括部分經常更新的政策、市場等外部信息；生產信息庫：生產過程中人員、設備的實時變化情況等動態性要求較高的信息，以及基本不變的工藝路線等生產相關信息，外部不可見。表4-2物料信息庫表物物料信息庫序號材料圖號材料名稱材料規格供應商代碼供應商數量檢驗員合格數表4-3定單信息庫表定定單信庫息序號圖號產品名稱規格銷售商代碼銷售商數量完成日期表4-4產品信息庫表產產品信息庫序號圖號產品名稱規格材料圖號材料名稱材料數量材料規格銷售商代碼銷售商這些信息庫都是關系型數據庫，建立信息庫將降低車間級計算機的數據負擔，同時減少了因數據保存和操作故障而引發的一系列后果。物料、定單、產品信息庫可供對應的外部人員進行查詢等操作，便于結成與供應商密切的戰略伙伴關系。而較穩定的基礎信息庫為人事、財務、設備方面的日常管理提供極大的方便。生產信息庫則是動態性能要求最高的，每時每刻都有大量的流動數據注入其他信息庫，因此對它的設計要求也最高。這些信息庫常見功能有：報表、保存與備份、恢復與刪除，以及口令與權限。動態的生產信息庫中，與數據采集模塊相連的部分成為重中之重，實時監控生產過程中的數據采集點、主生產流程的設備運轉情況的狀態數據采集點，以確保采集的數據可靠而不冗余，充分而不斷裂。第六節MES實施效果根據企業現在的生產現狀和需求，對MES進行實施后的效果評介，主要是比較MES實施前后的生產現場管理，來展現實施MES后企業無窮的發展潛力。1、流程卡管理導入前：目前企業在生產中沒有實行這一制度，在一般的電子、家電業中都會實行流程卡的管理。每一在制品附一流程卡片，作業員完成一制程須將日期、人員、生產信息填寫在流程卡上，在成品包裝前，收集起來，以備日后維修查詢之用。導入后：不但能把流程卡管理這一制度建立起來，同時因為系統的大部分生產數據的收集均通過自動化設備，大大加快了數據收集的速度，生產線的效率不但沒有降低，反而得到了大大的提高。2、工單追蹤管理導入前：利用每日生產表格由生產單位組長填寫各工單投入產出，人員出勤等資料，再匯總計算出各指令進度。然而組裝生產線流程快速，生產主管永遠無法得知各工單目前的進度。導入后：每個加工點需刷流程卡序號，計算機可自動計算出其所屬工單在各生產單位詳細過程及最近狀況，主管辦公室之計算機可得知全廠一分鐘前工單最新狀況。如果主管遠在國外，只要其能進入MES工廠門戶系統，了解整個工廠的工單運行情況變成了彈指之間的事。3、在制品追蹤管理導入前：目前企業沒有對WIP倉庫進行有效的管理，常造成一堆不良品、待修品積壓在現場。導入后：利用流程卡完整數據，SFCS（shopfloorcontrolsystem車間控制系統）可追蹤每一在制品最新位置、狀態，統計整理后，可以依指令，產品或現場區段，追蹤在制品分布狀況。4、設備管理導入前：不同機種設備時間長短不同，雖然設備多用PLC控制，但是仍須由人在現場操作，掌握信息不足，無法對設備做有效地利用。導入后：透過MES與生產設備聯機，可以利用MES直接控制PLC，可以有效掌握設備時間及空間利用。品質監控管理導入前：品質資料由質檢部人員輸入品質表格中，但因是人工填寫，資料有限，而完整的檢修資料是填寫在流程卡中，數量多，少有工廠輸入計算機，因此多是事后整理品質報表作為未來品質改善，但又因數據不完整、不正確,不容易找到真正原因。導入后:檢測修護、維修資料全由計算機立即輸入，或從測試檢測儀器中實時取出數據進行分析，現場可連接品質看板，實時顯示最新品質狀況，并可做完整詳細統計分析，有效找出品質問題。6、出貨管理導入前：須利用人工記錄那些出貨序號，給那一位客戶，以做售后服務，也因缺乏實時核對能力，常在出貨之機種及數量上發生錯誤，造成不小的損失。導入后：出貨同時，輸入外箱序號編碼，可立即核對，如不符出貨條件，可立即告之出貨人員。同時把出貨信息上傳ERP系統。7、自動化設備整合導入前：企業用的數控液壓轉塔式多功位沖床、HDS1303NT數控折彎機、FO-3015飛行光路激光切割機等設備多獨立運作，效益不高，設備管理也不佳。導入后：將MES與數控液壓轉塔式多功位沖床、HDS1303NT數控折彎機、FO-3015飛行光路激光切割機等整合，可自動得取生產資訊及設備狀況。8、現場物料管理導入前：企業每天生產不同規格、不同型號的產品，因離散制造業無法訂單到達時間和交貨期不同，早生產晚入庫，晚生產早入庫現象，無法掌握實際生產狀況，在制品的不斷積壓，導致早生產的產品遺漏，常發生補料。導入后：MES可以隨時掌握最新各指令，各產品組裝數量，可以實時計算出現場物料狀況，以預做供料準備，有效降低這方面人力及補料現象。9、售后服務導入前:不知其何時出貨，很難提供有效的售后服務。客戶回修之產品，企業可以方便地找出出貨時間、出貨客戶；但如果想了解該產品在生產時的信息，由于出貨沒有與生產數據進行整合，要找出其原來的生產信息，須花費相當大的人力。導入后：MES提供追蹤功能，可以掌握每一成品完整流程卡資料、當時生產現場的狀況及出貨時間、出貨客戶，追蹤成品在生產中的各種記錄，可提供客戶完整的售后服務。10、原料入庫管理如果要進行原料入庫方面的管控，MES可以有專門的原材料入庫管理模塊。只要對原材料進行批號管理。當原材料進行驗收時，對其進行入庫輸入，系統根據其提供的資料，對其按產品、規格進行匯總，同時，系統會與ERP進行接口，將數據寫入到ERP的原料庫存檔中。11、效益總結總體上來說，品質得以實時改善提升，制造成本受控，交期縮短；同時由于該MES系統提供給大客戶查詢其訂單實時進度、訂單的詳細品質記錄，因此大客戶認為其是一個數字化的可視化的現代化工廠，能讓他們隨時隨地了解工廠的產能狀況、訂單生產進度、足夠詳細的品質記錄分析報告，進而給該工廠更多的訂單。第七節實施MES后的效益分析基于MES用戶的經驗，使用MES所帶來的效益很可觀。相比于其它任何制造軟件,MES應該是最具吸引力的：平均減少制造周期時間45％；一般減少數據輸入時間為75％以上；平均減少半成品(WlP)24％：平均減少為交班而準備的紙面工作61％；平均減少引導時間27％．；平均減少紙面工作和設計藍圖所帶來的損失56％：平均減少產品缺陷18％。以上列舉的若干統計數據是由國際MESA協會通過調查研究確定的，具有充分的根據。根據以上數據為依據，實施的MES公司所得效益：定性定量?降低生產周期?降低20％～25%?減少/消除數據錄入時間?降低至25％～60%?提高數據完整性?提高95％以上?降低庫存?降低10～15%％?減少上述各過程的統計、記錄工作?70％的工作量減少?減少適應時間?試產磨合期降低至原來的10％?減少過失?減少過失40～55％?責任到個人?工人績效提高25%?產品品質在線報告?產品品質在線報告，實時性提高90％?提供ERP實時和準確的生產數據?變成實時、動態數據刷新第五章總結與展望MES軟件彌合了企業計劃層和生產車間過程控制系統之間的間隔，是制造過程信息集成的紐帶。MES通過強