MES系統(tǒng)從根本上改善了企業(yè)的生產(chǎn)，使更多的企業(yè)走上了智能制造生產(chǎn)之路，昨天分析了關(guān)于中小企業(yè)如何破題智能制造生產(chǎn)，今天來聊一聊離散型企業(yè)如何實(shí)施MES系統(tǒng)。
離散型企業(yè)如何實(shí)施MES系統(tǒng)
一、制造執(zhí)行系統(tǒng)的定義和架構(gòu)
MES(manufacturing execution systems)，按照美國AMR研究公司對MES的定義：MES是一個(gè)工廠層的信息系統(tǒng)，介于企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的計(jì)劃系統(tǒng)與生產(chǎn)過程的直接工業(yè)控制系統(tǒng)之間。它以當(dāng)前視角向操作人員/管理人員提供生產(chǎn)過程的全部資源(人員、設(shè)備、材料、工具和客戶要求)的數(shù)據(jù)和信息。MES在工廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中起著中間層的作用。在ERP系統(tǒng)產(chǎn)生的長期計(jì)劃的指導(dǎo)下，MES根據(jù)底層控制系統(tǒng)采集的與生產(chǎn)有關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對短期生產(chǎn)作業(yè)的計(jì)劃調(diào)度、監(jiān)控、資源配置和生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化。功能模塊包括工序詳細(xì)調(diào)度、資源分配和狀態(tài)管理、生產(chǎn)單元分配、過程管理、人力資源管理、維護(hù)管理、質(zhì)量管理、文檔控制、產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理、性能分析和數(shù)據(jù)采集等模塊。在MES下層，是底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)，包括DCS、PLC、NC/CNC和SCADA或這幾種類型的組合。
MES介于業(yè)務(wù)計(jì)劃系統(tǒng)ERP和控制系統(tǒng)之間，它回答如何生產(chǎn)的問題離散制造業(yè)中MES的主要功能包括：柔性生產(chǎn)線FML、柔性制造系統(tǒng)FMS、柔性制造單元FMC、分布式數(shù)控DNC、自動(dòng)化立體倉庫AS/RS、物流運(yùn)輸自動(dòng)化及管理、生產(chǎn)準(zhǔn)備、作業(yè)計(jì)劃調(diào)度、設(shè)備能力狀態(tài)管理及監(jiān)控、生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集及反饋、質(zhì)量管理、工裝庫存狀態(tài)等。
二、離散制造業(yè)MES的特殊性
制造執(zhí)行系統(tǒng)是車間層管理和控制一體化的系統(tǒng)。與流程工業(yè)相比，離散制造業(yè)的MES存在如下特點(diǎn)：
(1)離散制造業(yè)自身的特性導(dǎo)致生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度困難。離散制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程是斷續(xù)的，生產(chǎn)工藝過程隨零件不同而不同，零件品種規(guī)格多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度十分困難。
(2)不同形態(tài)的車間，管理需求不同。離散制造業(yè)企業(yè)車間的生產(chǎn)對象不一樣，分為鑄造車間、鍛造車間、熱處理、機(jī)械加工車間、裝配車間等。生產(chǎn)批量也不同，分為流水生產(chǎn)車間、多品種小批量生產(chǎn)車間。對于不同形態(tài)的車間，管理要求不同。
(3)底層自動(dòng)化程度差別大。對于批量流水生產(chǎn)車間，可能由若干條生產(chǎn)線組成，如汽車生產(chǎn)中的沖壓線、裝焊線、油漆線、總裝線等。對于多品種機(jī)械加工車間，可能包含數(shù)控機(jī)床組成的柔性制造系統(tǒng)FMS、柔性制造單元FMC、分布式數(shù)控系統(tǒng)DNC等。大量的車間由數(shù)控單機(jī)加若干普通機(jī)床構(gòu)成，有的鉚焊車間基本上是手工作業(yè)，沒有底層自動(dòng)化可言。所以MES與底層控制系統(tǒng)的集成千差萬別。
(4)數(shù)據(jù)采集方式隨底層自動(dòng)化的不同而不同。數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)可以直接從數(shù)控系統(tǒng)獲取生產(chǎn)信息和機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)信息;流水生產(chǎn)線可以設(shè)置數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采集生產(chǎn)信息;對于手工作業(yè)的車間只能靠條形碼、射頻識別RFID等。
(5)系統(tǒng)集成非常困難。MES系統(tǒng)與ERP的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)計(jì)劃、成本管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、績效管理等有著千絲萬縷的聯(lián)系，集成的難度可想而知。MES與底層控制系統(tǒng)的集成也因?yàn)樵O(shè)備的千差萬別使集成接口非常困難。
三、中國離散制造業(yè)MES的現(xiàn)狀
從上海寶鋼20年前引進(jìn)第一個(gè)MES系統(tǒng)至今，中國MES的研究經(jīng)歷了艱難的發(fā)展歷程。從中央到地方，從高校、研究院所到IT公司、自動(dòng)化公司、企業(yè)都開展了大量的研究，在冶金、石化、煙草、食品等行業(yè)取得了可喜的成績。但是，定制化開發(fā)多、實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品多是MES現(xiàn)階段存在的主要問題，MES應(yīng)用商品化還有一段路程要走。離散制造業(yè)MES系統(tǒng)，在軟件產(chǎn)品、應(yīng)用廣度和應(yīng)用深度方面與流程行業(yè)相比都有很大差距。
四、中國離散制造業(yè)MES目前存在的問題
現(xiàn)階段，我國對MES系統(tǒng)的研究、軟件開發(fā)、實(shí)施應(yīng)用都取得了一定的成果，但是離人們的期望仍有較大差距。
1.MES體系不完整。如前所述，離散制造業(yè)的車間生產(chǎn)對象不同，生產(chǎn)組織和生產(chǎn)批量不同，對MES的需求不同。目前還沒有一個(gè)產(chǎn)品能涵蓋所有車間類型，處于定制化開發(fā)階段，沒有形成成熟的商品軟件。
2.信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重。MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的集成接口多：物料需求計(jì)劃MRP是MES系統(tǒng)生產(chǎn)任務(wù)的源頭，MRP要獲取車間的在制信息;ERP的成本管理要從車間獲取在制數(shù)據(jù)、各種物料消耗數(shù)據(jù);MES要共享物料主數(shù)據(jù);設(shè)備管理、質(zhì)量管理都和MES有關(guān)。MES和技術(shù)信息系統(tǒng)的CAD/CAM/CAPP/PDM也存在集成關(guān)系。MES與底層控制系統(tǒng)同樣存在信息集成問題，而且隨著底層控制系統(tǒng)的不同集成的要求各異。集成關(guān)系復(fù)雜，系統(tǒng)來自不同廠商，集成非常困難，導(dǎo)致信息孤島非常嚴(yán)重。
3.通用性和可配置性差。由于是定制開發(fā)，MES系統(tǒng)的通用性、可配置性和可擴(kuò)展性差。不能適應(yīng)多種業(yè)務(wù)需求和流程的變化，影響系統(tǒng)的推廣。
4.系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差。面向車間制造的MES系統(tǒng)，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求很高。然而由于數(shù)據(jù)源的多樣性，缺乏實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的手段，因而MES系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差。
5.智能化程度差。如何形成作業(yè)計(jì)劃、執(zhí)行、反饋的閉環(huán)控制機(jī)制，如何對影響計(jì)劃執(zhí)行的各種干擾因素進(jìn)行科學(xué)的處理，都有待研究和提高。
五、如何正確運(yùn)用MES功能
MES是繼ERP之后發(fā)展起來的技術(shù)，在ERP系統(tǒng)中本來就存在一部分MES的功能，如車間任務(wù)管理、車間作業(yè)計(jì)劃、車間統(tǒng)計(jì)、車間物料管理、設(shè)備管理等。這些系統(tǒng)和ERP的其他經(jīng)營管理系統(tǒng)緊密集成。在設(shè)備自動(dòng)化程度較低的車間，這些功能在很大程度上滿足了MES的需求。但不可否認(rèn)，ERP中的MES功能與底層控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)間的集成缺失，不支持多種車間的作業(yè)類型、數(shù)據(jù)采集單一等問題仍有待完善。
現(xiàn)實(shí)中有一些企業(yè)，他們放棄ERP的這些MES功能，尋求獨(dú)立的MES系統(tǒng)，功能和ERP的MES功能完全重疊，卻增加了許多集成的工作量。還有一些制造業(yè)企業(yè)花費(fèi)了大量的資金上線ERP系統(tǒng)，但由于各種原因，物料需求計(jì)劃MRP沒有運(yùn)行，當(dāng)然車間作業(yè)計(jì)劃、車間物料管理也不可能運(yùn)行，于是企業(yè)撇開ERP，試圖用MES解決生產(chǎn)計(jì)劃的問題，這種方法是行不通的。對于一個(gè)制造業(yè)企業(yè)而言，MRP的運(yùn)行至關(guān)重要，企業(yè)只有成功運(yùn)行MRP，才能保證MES功能的數(shù)據(jù)源頭，企業(yè)必須將控制、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES和企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)ERP進(jìn)行有效地協(xié)同整合，才能夠更好地引導(dǎo)企業(yè)保持長期的發(fā)展利益，MES才能夠成為將計(jì)劃落實(shí)到執(zhí)行的利器。
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