現代制造過程需要全面的信息技術為企業提供快速的信息渠道,使企業在生產中獲得敏捷的反應能力。隨著ERP等工具和管理理念在企業的逐步推廣和深入,以及先進的數字化生產設備的引入,制造業企業的信息化意識在逐漸加強,但由於ERP主要提供計劃效應,並不能有效地對作業現場進行控制和管理,計劃得不到有力的執行;而底層的自動化設備、控制系統的產生的數據沒法及時的采集並傳送給管理層。這樣就導致了在計劃管理、設備控制之間出現斷層。為了解決計劃管理層與設備控制層之間數據傳輸與通信問題,制造執行系統MES(Manufacturing Execution System)就在這種背景下產生了。MES作為企業信息化建設的重要組成部分,它的產生和發展是與企業信息化的發展歷程緊密相關的。
2. MES的提出與在企業信息化中的地位
1990年11月,美國的美國先進制造研究機構(Advanced Manufacturing Research, AMR)該機構將MES定義為:MES是位於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。它以當前視角向操作人員/管理人員提供生產過程的全部資源(人員,設備,材料,工具和客戶要求)的數據和信息。
MES的目的是為了加強制造計劃的執行能力,它位於企業應用軟件的計劃層和控制層之間的執行層,通過把ERP計劃和車間作業現場設備控制連接起來,以解決上層生產計劃管理與底層生產過程脫節的矛盾,提高企業信息流的連續性和實時性,從而達到提高企業敏捷性的目的,也為企業實現敏捷制造打下堅實的基礎。MES在企業信息化架構中地位如圖2所示。
3 MES的應用現狀
今年來國外很重視MES的結構與技術研究,譬如半導體、汽車、電子行業,許多公司開發了相應的產品,但遺憾的是MES在流程工業還未得到足夠的重視,尤其鑒於國內流程行業對CIMS思想的理解不夠深入,對MES的研究尚處於起步階段,可以說流程工業發展的關鍵就是MES。國內目前MES的發展也很迅速,當前大部分的研究和實施都集中在高校和科研院所,還沒有像ERP系統那樣發展成成熟的商用軟件。MES是和車間生產過程相關的,不同行業的生產流程不同,勢必造成系統解決方案的差異,因此很難像財務管理軟件那樣形成適用於大部分行業的通用軟件;但是針對某壹行業,如鋼鐵行業,企業間的MES應用具有很大的借鑒作用,經過適當調整,還是能夠研發出適合本企業的高效率的生產管理信息系統。
國內外壹些有實力的鋼鐵企業都采用了以MES為核心,基於ERP/MES/PCS三層架構的整體信息化方案。如國內鋼老大寶鋼的信息化解決方案中,MES主要包括以下八大部分:生產物流調度、壹體化作業、庫存管理與優化、設備診斷監視、產品質量檢測、優化控制算法、冶金工藝模型、動態成本預測、數據采集分析。具有按訂單組織生產流程、質量設計、生產管理、合同歸並和合同計劃、作業計劃管理、生產實績收集、倉庫管理等主要功能。
4. MES的發展趨勢
隨著市場全球化趨勢的加劇,車間生產環境越來越充滿了不確定性,因此要求車間面對不可預測的外部變化和內部擾動能夠及時地、高質量的、低成本地生產出滿足客戶要求地產品以適應敏捷制造地要求,因此MES的敏捷化、實時性、智能化和集成化已成為MES的重要發展方向。
1) 敏捷化:敏捷化是所有先進制造模式的核心,在生產中表現為對實際生產環境的應變能力。車間資源的合理配置、生產優化調度和控制是實現敏捷化生產管理與運行的核心,而合理、優化的決策模型和算法是實現上述目標的關鍵。
2) 實時性:MES需要將車間的實時物料加工狀態、實時設備整體、實時庫存狀態準確地傳遞給上層計劃系統;MES需要提供給客戶實時和準確的訂單狀態信息,告訴客戶訂單的進程狀況;MES還需要實時處理由於訂單進程改變、設備故障等原因造成的作業計劃調整。因此,如何保證處理車間問題的實時性是MES研究的壹個重點方向。
3) 智能化:MES中存在大量的決策(如劃分訂單優先級、質量設計、作業調度、資源分配、在制品控制等),車間生產過程實質上是完成壹系列決策的過程。利用專家系統進行智能化制造MES可以確保生產過程的適應性、自組織性與魯棒性。
4) 集成性:PCS、MES及ERP之間完全集成對現代企業的商業運作來說是至關重要的。企業信息管理系統的整體集成可以幫助企業實現壹流的運營效率。如何解決MES系統內部各應用系統的以及MES與企業其它信息管理系統的集成是本文的研究重點之壹。
5. MES的應用意義
冶金行業的生產信息隨著產品的日益多樣化而呈現出小批量、訂單多且多參數、變化快等特點,傳統依靠人工、手工操作的管理方法已遠遠達不到企業對質量信息、生產信息和交貨承諾的需求,管理方式的落後嚴重阻礙了企業在新形勢下的發展。因此,在知識經濟的背景下,只有依靠先進的生產管理系統MES,才能是企業的管理水平與時俱進。基於此,本文的研究意義表現在理論和實際意義兩方面。
(1)理論意義:
1) 構築了壹個先進的系統及運行管理體系:以客戶為中心的訂單生產體制;
2) 以全面質量管理為基礎,實現了數字化的在線的過程質量控制和管理體系;
3) 創立了“三精”模式:精益化管理、精細化生產、精確化操作的生產管制體系;
4) 實現了從訂貨到發貨全線貫通的“透明工廠”的生產制造信息集成。
(2)實際意義:
本產品的應用,為企業的生產經營活動、科學分析和決策提供了準確可靠的質量信息流,改善了該生產線制造過程質量管理能力不足的問題,提高了領導者的信息化管理水平,減輕了車間工人的勞動強度並提高了工作效率,並將產品合格率提高了3%左右,相信對於提高企業的核心競爭力具有戰略意義。
MES國內廠家很多,有寶信、北京紅河谷主營冶金行業MES,清華紫光以離散業為主,北京同達合創以航空航天和煤礦MES為主,總之不同行業有不同的廠商。