MES系统及其在制造业信息化中的应用

微缔MES系统及其在制造业信息化中的应用

(一) MES内涵

MES是美国管理界 20世纪 90年代提出的新概念。美国先进制造研究机构 AMR (AdvancedM anufacturing Research)通过对大量企业的调查，发现现有的企业生

产管理系统普遍由以 ERP M / RPII为代表的企业管理软件,以 SCADA (Supervisory Control and Data Acquisi- tion)、HMI (HumanM achine Interface) 为代表的生产过程监控软件和以实现操作过程自动化，支持企业全面集成的 MES 软件群组成。

MES通过双向的直接通信在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。一方面，MES 可以对来自 MRPII、ERP系统的生产管理信息进行细化、分解，将来自计划层的操作指令传递给底层控制层;另一方面，MES 可以采集设备、仪表的状态数据,以实时监控底层设备的运行状态，再经过分析、计算与处理,从而方便、可靠地将控制系统与信息系统整合在一起，并将生产状况及时反馈给计划层。因此，MES不同于以派工单形式为主的生产管理和辅助的物料流为特征的传统车间控制器,也不同于偏重于作业与设备调度为主的单元控制器,而应将 MES 作为一种生产模式,把制造系统的计划和进度安排、追踪、监视和控制、物料流动、质量管理、设备的控制及计算机集成制造接口等作为一个整体来考虑，以最终实施制造自动化和管理信息化为目的。

(二) MES功能模型与技术架构

MES通过其各成员的实践归纳了十一个主要的MES功能模块，包括 :工序详细调度、资源分配和状态管理、生产单元分配、过程管理、人力资源管理、维护管理、质量管理、文档控制、产品跟踪和产品清单管理、性能分析和数据采集。

对于这个归纳，业界还有一点争议。NIST (美国国家标准与技术研究组织 ) 在向 OMG (ObjectM anagem entG roup，对象管理组织 )提交的《NISTResponse toMES Request for Inform ation》报告中就认为：MESA的归纳中，过程管理不应单独作为一个功能模块，而应该添加一个物料管理模块。笔者也认为，MES应具有物料管理功能。

从 MES与企业其它系统的信息交互分析看，一方面，MES可以为企业其它管理信息系统提供实时数据。例如，企业资源计划 (ERP) 系统需要 MES提供的成本、制造周期和预计产出时间等实时生产数据 ;供应链管理 (SCM) 系统从 MES中获取当前的订单状态、当前的生产能力以及企业中生产换班的相互约束关系;客户关系管理 (CRM) 的成功报价与准时交货，则取决于 MES所提供的有关生产的实时数据;产品数据管理 (PDM ) 中的产品设计信息,可以基于 MES的产品产出和生产质量数据进行优化;控制模块则需要时刻从 MES中获取生产配方和操作技术资料来指导人员和设备进行正确地生产。另一方面，MES也要从其它管理系统中获取相关的数据以保证自身正常运行。例如，MES中进行生产调度的数据来自 ERP的计划数据 ;MES中生产活动的时间安排需要依据 SCM 中的主计划和调度控制;PDM 则为 MES提供实际生产的工艺文件和各种配方及操作参数;从控制模块反馈的实时生产状态数据，则被MES用于实际生产性能评估和操作条件的判断。从时间因素分析看，在 MES之上的计划系统考虑的问题域是中长期的生产计划，执行层系统 MES处理的问题域是近期生产任务的协调安排问题，控制层系统则必须实时地接收生产指令，使设备正常加工运转。它们相互关联、互为补充，实现企业的连续信息流。从层次角度分析看，制造企业的控制结构可划分为工厂层 (或公司层 )、车间层、单元层和设备层。

其中，单元层相当于一般企业的工段或班组。通常,ERP系统处于工厂层和车间层，有时会扩展到单元层。设备控制系统处于设备层，有时会扩展到单元层。而 MES 则总是处于车间 层与单元层。因此,MES与 ERP在车间层 (有时包括单元层 ) 在功能上会有部分重复，MES与设备控制系统在单元层有时也会有部分功能重叠。

(三 )基于 Internet的 MES网络拓扑结构

目前，典型的 MES网络结构模型如下图所示。

它基于统一的软硬件平台和稳定的 W eb 应用，以MES数据库服务器为系统核心，进行实时数据存取和比照，实现生产信息的监视、控制和生产过程的管理。采用工业 PC /PLC / HM I等设备作为车间内各生产单元(生产区域 )功能站的主要构件 ,通过对各个生产单元的数据收集和反馈，组成覆盖全厂或者整个流水线的、满足闭环生产管理需要的开放式以太网络。

在企业内部，各功能站通过局域网对 MES服务器进行交互操作，同时其他各查询终端也通过局域网查询 MES处理后提供的数据、报表和图形。在企业外部，通过 Internet可以连接到 MES，在设定的权限内对系统进行信息发布或读取操作，做到实时信息共享。

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