制造執(zhí)行系統(tǒng)MES
——生產(chǎn)制造企業(yè)信息化的關(guān)鍵

邊疆

英利能源發(fā)展有限公司，河北保定，071051

0 引言

為了滿足市場需求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴大和加強業(yè)務，新建的大型產(chǎn)業(yè)園引進了大量先進設備和組裝工藝，但生產(chǎn)管理模式的固化限制了8萬臺/年的大規(guī)模生產(chǎn)能力，原有的生產(chǎn)組織模式和質(zhì)量管理模式已不能滿足先進制造水平的要求。

同時，為確保公司戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)，有必要借助信息技術(shù)加強對各種業(yè)務流程的管理，使科技能夠在公司運營層面提供廣泛深入的支持，真正為公司價值鏈的附加值服務?？紤]到設備先進性與生產(chǎn)管理模式的對應性，決定采用新的管理手段，引入新的管理模式，在此基礎(chǔ)上，在工業(yè)園區(qū)建設的同時，同步規(guī)劃工業(yè)園區(qū)電腦化方案的實施，經(jīng)過反復研究論證，最終決定采用一套成熟可靠的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）來支持生產(chǎn)管理的計算機化控制。

1 企業(yè)MES系統(tǒng)功能架構(gòu)

針對企業(yè)而言，MES的組織架構(gòu)是不可或缺的，這決定著這一項工作實行是否能夠落實到每一個部門單位，并能夠嚴格進行。MES的三層軟件架構(gòu)的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 MES 的三層軟件系統(tǒng)架構(gòu)

而單單這幾點還是遠遠不夠完善的，還很需要重新進行企業(yè)生產(chǎn)組織管理中的功能內(nèi)容重新提煉，以下的這11個主要方面則基本上就囊括了企業(yè)所有可能的重要生產(chǎn)經(jīng)營管理能力要素，這些管理功能因素的優(yōu)劣取舍將取決于當前特定環(huán)境的企業(yè)環(huán)境特點和我們期望企業(yè)的管理產(chǎn)出效益[1]。

（1）預測生產(chǎn)資源分配并跟蹤資源狀況。公司幾乎所有主要資源的各種日常生產(chǎn)和活動資料都可以由專人進行跟蹤和管理，以確保各種生產(chǎn)要素有序、隨時準備在公司日常運營中使用。同時還負責實時記錄設備資源占用過程中全公司及各系統(tǒng)的重要歷史信息，以做到充分保證企業(yè)各環(huán)節(jié)生產(chǎn)全要素設備合理有序的實時動態(tài)配置，并要定期地對有關(guān)生產(chǎn)中設備資源占用方面的企業(yè)各項系統(tǒng)實時狀態(tài)信息記錄等數(shù)據(jù)進行跟蹤。

（2）工序/生產(chǎn)細節(jié)調(diào)度。根據(jù)每個生產(chǎn)工藝單元生產(chǎn)的生產(chǎn)優(yōu)先級、屬性和特征，對所有生產(chǎn)過程工序資源進行綜合優(yōu)化，使企業(yè)生產(chǎn)全過程資源配置成本的相對變化程度降制到盡可能最低。

（3）制定生產(chǎn)活動計劃組織和實施調(diào)度。制定月生產(chǎn)作業(yè)計劃，并同時以作業(yè)任務、工單、批次、訂單計劃等文件形式分別下劃發(fā)給當月各作業(yè)生產(chǎn)作業(yè)單元?？梢悦吭赂鶕?jù)月度生產(chǎn)經(jīng)營實際動態(tài)實時動態(tài)調(diào)整作業(yè)原始調(diào)度計劃，產(chǎn)生出新單的生產(chǎn)調(diào)度動態(tài)信息。

（4）文檔控制。對生產(chǎn)工廠的所有相關(guān)的或與企業(yè)各種具體生產(chǎn)過程操作及單元活動直接有關(guān)的數(shù)據(jù)檔案的各種原始信息資料一定要同步進行數(shù)字化存儲管理，包括企業(yè)生產(chǎn)車間工作指令、圖紙、配方、標準設備的制造操作方法和制造流程、設計記錄及圖紙變更、產(chǎn)品出廠記錄的資料數(shù)據(jù)以及所有相關(guān)的ISO信息數(shù)據(jù)資料等，并保證同時能夠進行整個工廠歷史數(shù)據(jù)檔案文件的存儲。

（5）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集/自動獲取。實時現(xiàn)場采集現(xiàn)場生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，記錄每個生產(chǎn)操作單元生產(chǎn)的過程各種關(guān)鍵參數(shù)，并記錄保存記錄在系統(tǒng)相應位置的相關(guān)表格文件和記錄中。數(shù)據(jù)信息可以同時由機器人工直接錄入數(shù)據(jù)和機器從生產(chǎn)設備數(shù)據(jù)庫中直接自動完成采集。該功能僅需向外網(wǎng)提供的一個數(shù)據(jù)接口，以便于其他生產(chǎn)應用廠商可以輕松通過用它輕松獲得生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)。

（6）執(zhí)行員工績效管理。記錄前一天公司所有員工的出勤表現(xiàn)和專業(yè)技能。實時記錄每個公司員工第一天的日常情況，實現(xiàn)與企業(yè)資源配置平臺的無縫交互。以快速實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)生的人力資源的最優(yōu)配置。

（7）質(zhì)量跟蹤管理。提供企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的跟蹤實時監(jiān)測分析，保證了嚴格高效的全面產(chǎn)品全程質(zhì)量控制。能夠提前發(fā)現(xiàn)企業(yè)潛在中的產(chǎn)品質(zhì)量問題。對已出現(xiàn)產(chǎn)品的所有質(zhì)量問題一一進行系統(tǒng)診斷、分析，并迅速提出有效改進之方法。包括基于SPC/SQC技術(shù)的在線實時跟蹤分析和實時離線跟蹤分析兩個功能。

（8）生產(chǎn)過程跟蹤管理：對整個企業(yè)的生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，讓其預防在遇到特殊情況時自動糾正或自動報警相關(guān)操作和人員，消除生產(chǎn)管理中的嚴重缺陷。提供報警控制接口，以及與其他智能設備的MES系統(tǒng)接口[2]。

（9）日常維護運行管理。跟蹤檢測并適時指導清潔生產(chǎn)，以改進維護保養(yǎng)設備工藝和維修工具。對日常突發(fā)問題迅速作出系統(tǒng)快速處理響應。建立維護歷史事件信息和日常故障處理記錄等數(shù)據(jù)庫，協(xié)助工程師完成維護故障快速診斷。

（10）產(chǎn)品跟蹤與記錄。是可供企業(yè)內(nèi)部可生產(chǎn)的產(chǎn)品的跟蹤控制手段，監(jiān)視該產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)情況及用途。

（11）性能綜合分析。對實際生產(chǎn)運行實際指標和企業(yè)歷史信息等進行跟蹤分析，以預測得到企業(yè)現(xiàn)實優(yōu)化生產(chǎn)發(fā)展狀況帶來的綜合效果，并可以與所預計產(chǎn)生的實際效果數(shù)據(jù)進行有效比較。

2 MES在制造產(chǎn)業(yè)中的應用

企業(yè)的制造及執(zhí)行自控系統(tǒng)智能化的網(wǎng)絡建設將是整個企業(yè)走向信息化與發(fā)展一體化的第一個關(guān)鍵戰(zhàn)略環(huán)節(jié)，是一個企業(yè)如何從單一工藝設備控制、單一制造與過程自動化控制逐步向生產(chǎn)信息化管理與系統(tǒng)全面及綜合過程自動化控制技術(shù)發(fā)展的兩條必然之路。

現(xiàn)在，制造業(yè)生產(chǎn)信息化應用系統(tǒng)架構(gòu)已初步從較初級層次的生產(chǎn)MIS控制發(fā)展延伸到一個以工業(yè)生產(chǎn)運行控制、調(diào)度流程優(yōu)化、營銷、經(jīng)營預測和綜合決策控制等業(yè)務位于一體的綜合性企業(yè)經(jīng)營綜合過程控制及其自動化服務系統(tǒng)，企業(yè)信息化的技術(shù)框架結(jié)構(gòu)通常由工業(yè)經(jīng)營層企業(yè)ERP信息化系統(tǒng)、工業(yè)生產(chǎn)運營層MES系統(tǒng)及過程控制運營層PCS系統(tǒng)組成。MES系統(tǒng)作為一個執(zhí)行分析機構(gòu)，對由生產(chǎn)計劃命令開始下一步發(fā)令到最終產(chǎn)品裝配完成之前的整個企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程數(shù)據(jù)進行了優(yōu)化，實時有效的實時將各種生產(chǎn)工作過程信息直接反饋傳輸給生產(chǎn)上層執(zhí)行系統(tǒng)，其執(zhí)行時間維度上主要還是集中分布在車間班組部門和車間生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)部門[3]。

制造服務型企業(yè)在正式實施了MES規(guī)范以后，生產(chǎn)企業(yè)管理能力將會被上升到另外一個更新高的發(fā)展水平，歸納概括起來主要特征如下。

（1）提高增強了工業(yè)生產(chǎn)全過程管理部門的專業(yè)技術(shù)含量程度和現(xiàn)代企業(yè)管理手段的現(xiàn)代信息化建設水平，適應建設現(xiàn)代化大型企業(yè)現(xiàn)代生產(chǎn)信息化管理平臺需要。

（2）能根據(jù)生產(chǎn)工作現(xiàn)場取得的多種實時數(shù)據(jù)動態(tài)進行調(diào)度排產(chǎn)分析和實時調(diào)度，提高了實時排產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)調(diào)度工作的處理效率[4]。

（3）提高到了企業(yè)生產(chǎn)運行管理過程的動態(tài)實時性和、科學性。

（4）實現(xiàn)了物料遠程跟蹤。

（5）加強了質(zhì)量控制。

（6）為計算生產(chǎn)成本提供了依據(jù)。

3 MES系統(tǒng)的實施

3.1 MES在中國的現(xiàn)狀

目前，在先進制造技術(shù)企業(yè)質(zhì)量控制的信息化集成領(lǐng)域建設中，所體現(xiàn)起著的管理MES理論思想，仍然主要還是只停留在了關(guān)于管理MES管理思想的、內(nèi)涵以及理論研究發(fā)展階段基礎(chǔ)上，軟件應用集成應用分析能力等還顯得仍然顯得比較相對的薄弱[5]。很少看到應用MES進行制造裝備技術(shù)研究開發(fā)應用研究開發(fā)領(lǐng)域應用上，MES系統(tǒng)的具體產(chǎn)品研究應用研究開發(fā)方法設計理論和具體產(chǎn)品的應用研發(fā)技術(shù)設計還大多只是處于研究和起步和試驗階段。

（1）總部人員需要登錄基地賬號才可以查詢本地數(shù)據(jù)

很多情況下企業(yè)分部是不具備數(shù)據(jù)共享的權(quán)限的，因為需要總部的管理人員登錄本部基地的本地數(shù)據(jù)才可以查詢到，很多情況下都會延緩企業(yè)生產(chǎn)的進度。

（2）業(yè)務流程不統(tǒng)一，總部無法根據(jù)統(tǒng)一指標管控子公司企業(yè)在運營方面，面對大量的客戶很多企業(yè)會選擇將企業(yè)分部建立，企業(yè)分為幾個區(qū)塊開展不同的業(yè)務，但這也代表了各個公司可能無法直接參與到子公司的業(yè)務流程當中，因為很多都是不匹配的，總部介入相對困難。

3.2 如何實施MES系統(tǒng)

在項目獲得批準、演示并決定實施MES系統(tǒng)后，公司制定了實施MES的總體計劃，設定了總體目標，并制定了總體實施政策。

（1）建立MES項目實施團隊。MES系統(tǒng)的設計實施基本上涵蓋到了整個公司整個生產(chǎn)運營過程當中的基本所有控制要素，部門間和部門人員之間系統(tǒng)的設計協(xié)調(diào)配合非常十分重要。因此，有必要先組建好一個項目團隊。

（2）選擇MES供應商。選擇真正適合軟件公司運營的供應鏈管理的軟件產(chǎn)品和服務尋找一家強大優(yōu)秀的大型軟件公司作為軟件供應商也是我們早期成長階段中的一道重要準備工作。作為主要供應，企業(yè)應該著重選擇一支技術(shù)實力足夠強、熟悉整個業(yè)務流程系統(tǒng)的核心軟件供應商，關(guān)注核心軟件供應商獨立解決業(yè)務實際運行問題能力的研發(fā)能力，并經(jīng)常檢查核心軟件供應商產(chǎn)品的潛在盈利預測能力。

（3）進行業(yè)務流程體系重新設計分析和新系統(tǒng)應用開發(fā)。實施新MES管理信息系統(tǒng)后，公司原來的企業(yè)生產(chǎn)運營管理控制模式結(jié)構(gòu)將因此發(fā)生許多重大戰(zhàn)略性變化。公司業(yè)務流程也需要全面重組，職能互相交叉關(guān)聯(lián)的相關(guān)部門人員要實行合理崗位分工，明確部門職責，確保各類信息得以及時正確處理，實現(xiàn)整個MES管理系統(tǒng)平臺的整體最佳集成運行控制效果。由于中國每家軟件公司面臨的客戶情況也不同，我們都需要通過與專業(yè)軟件制造商緊密合作，做好中國MES系統(tǒng)業(yè)務需求調(diào)查研究，以便專業(yè)制造商真正能夠盡快為我們公司設計開發(fā)定制出一種真正的合適公司的中國MES業(yè)務軟件系統(tǒng)。

（4）有全面負責的財會人員崗前培訓。MES的具體實施環(huán)境包括現(xiàn)場的計算機、網(wǎng)絡工廠和車間人員。該專業(yè)員工應該具有兩種不同方面的文化知識水平、業(yè)務水平、對現(xiàn)代MES管理的全面理解度和高級計算機綜合應用知識水平。

（5）注意數(shù)據(jù)準備。MES生產(chǎn)系統(tǒng)還特別強調(diào)重視對現(xiàn)場進行生產(chǎn)作業(yè)組織進行管理組織設計指導和作業(yè)組織溝通協(xié)調(diào)。生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)產(chǎn)生的計算機各項有關(guān)基本工藝控制和信息文件內(nèi)容（如材料、設備、工藝路線和質(zhì)量標準）等也同樣必須首先被自動輸入傳遞至現(xiàn)場計算機，并同時要求計算機系統(tǒng)為現(xiàn)場輸入的這些有關(guān)信息數(shù)據(jù)內(nèi)容事先編碼建立的一種高度科學與合理協(xié)調(diào)的生產(chǎn)信息自動編碼系統(tǒng)。

4 MES的未來展望

從近期的國際MESA協(xié)會等組織在對MES制造系統(tǒng)提出的許多新功能和要求進行重新描述之事上我們已經(jīng)可以較為清晰地發(fā)現(xiàn)，基本已經(jīng)不會再去重點強調(diào)這種系統(tǒng)在制造功能要求上的主次之分，而是開始更加突出和強調(diào)協(xié)同化制造系統(tǒng)這個全新的功能概念，這其實更加主要的是想讓其更好地適應當前經(jīng)濟日益全球化而帶來的新技術(shù)發(fā)展。

同時，也可能是為了進一步適應目前這種更加激烈與復雜多樣的中小型企業(yè)市場和信息化應用競爭，MES協(xié)會已經(jīng)決定要由原來單純的MES應用系統(tǒng)外延而再次擴大，加入了另外一些在原來就只屬于傳統(tǒng)管理ERP軟件服務應用范疇之外的現(xiàn)代管理信息化內(nèi)容，如供應鏈與運營精細化管理、客戶關(guān)系管理CRM軟件服務系統(tǒng)等，從而也逐步形成發(fā)展出了這樣一套系統(tǒng)更為成熟、完整、全面的現(xiàn)代制造型的企業(yè)解決方案。因此，MES系統(tǒng)概念也應正式轉(zhuǎn)變定義為現(xiàn)代制造服務型的企業(yè)解決方案[6]。傳統(tǒng)的企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

圖2 傳統(tǒng)企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)流程圖

同時，原來國內(nèi)一些主要提供整套ERP解決方案產(chǎn)品的軟件公司現(xiàn)在也逐步意識到了原ERP系統(tǒng)和現(xiàn)有PCS軟件之間存在的一個信息斷層，在他們原來設計的系統(tǒng)功能上又包含了現(xiàn)在大部分的MES的功能，這樣也就慢慢形成了現(xiàn)在ERP軟件系統(tǒng)公司和現(xiàn)在MES系統(tǒng)公司之間的功能互相交叉滲透的競爭局面，雙方企業(yè)都是希望通過為現(xiàn)有用戶企業(yè)提供這一整套的企業(yè)全面信息化整體解決方案，最大限度地減少雙方企業(yè)在信息這幾個方面之間的投資，以使自己能夠在競爭中立于不敗之地。

5 結(jié)語

信息化已經(jīng)是當今世界發(fā)展的大趨勢，也是我國實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，只有大力推廣MES的理念和應用，以促進MES的普及，才能促進制造企業(yè)信息化的深入開展，使我國制造企業(yè)信息化的建設邁向更高層次。

隨著網(wǎng)絡技術(shù)飛速發(fā)展，MES可以將物資的儲藏速率與排單精準度有很大程度上的提升，通過與ERP技術(shù)優(yōu)勢的有效結(jié)合，將ERP技術(shù)的全局性與MES的精準化有機整合，針對企業(yè)現(xiàn)存的生產(chǎn)管理問題提供有效的管理，同時提高企業(yè)在管理方面的信息化水平，繼而實現(xiàn)技術(shù)的長遠應用。