未来自动化智能MES系统介绍

MES系统MES是美国管理界上世纪90年代提出的新概念，MESA(MES国际联合会)对MES的定义是：MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时作出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES系统一般包括订单管理、物料管理、过程管理、生产排程、品质控管、设备控管及对外部系统的PDM整合接口与ERP整合接口等模块。MES是将企业生产所需的核心业务的所有流程整合在一起的信息系统，它提供实时化、多生产型态架构、跨公司生产管制的信息交换；可随产品、订单种类及交货期的变动弹性调整参数等诸多能力，能有效的协助企业管理存货、降低采购成本、提高准时交货能力，增进企业少量多样的生产控管能力。当今制造业的生存三要素是信息技术(IT)、供应链管理(SCM)和成批制造技术。使用信息技术就是由依赖人工的作业方式转变为作业的快速化、高效化，大量减少人工介入，降低生产经营成本；供应链管理是从原材料供应到产品出厂的整个生产过程，使物流资源的流通和配置昀优化。这和局部优化的区别就是全面昀优化；成批制造技术是在合适的时间，生产适量产品的生产计划排产优化技术，并随着生产制造技术的深化，改善对设备的管理。一、MES系统产生原因总结可以归纳为以下几个方面：1、国家政策影响，深化落实“节能经济”模式的发展需要。从“制造大国”向“制造强国”转变的必经之路。2、行业市场竞争需求，客户无法及时了解到订单情况，无法适应“小批量多品种”的生产模式，且生产成本居高不下。3、企业信息化的需求，ERP生产计划缺乏时效性，无法在第一时间收集企业生产的第一手信息。管理系统与工控系统存在“断层”问题，生产绩效分析缺乏直观的参考数据。4、生产制造环节提高生产效率的必要手段，实现产品质量实现动态跟踪，物料供求平衡的主要工具。二、使用生产信息系统的目标1、精益化生产MES制造执行系统将生产物料、工艺管理、产能信息进行信息化管理，制定生产计划客观、合理、精准适应了生产过程的实际需要。2、实现由人工管理向信息智能化管理转化MES制造执行系统在对生产过程中需要的人、机、物以及合理的时间计划等资源进行合理利用，摒弃传统的人工经验式的管理，取而代之的则是，科学、合理、高效的信息化自动管理。3、有效控制生产成本MES制造执行系统通过数据自动采集技术和工业条码技术实现了生产过程可视化生产，生产质量实现可追溯。产品质量事中控制，提高生产质量和生产效率，减少损耗，降低生产成本。4、企业考核实现数据化MES制造执行系统自动记录下生产过程中产生的各种数据，生成报表，为生产企业各种考核提供依据，而企业可以依据报表数据按照考核制度，进行考核。5、有效防止信息失真MES制造执行系统采用了工业条码技术，成为计算机代码的载体，这样使得生产过程全程可控，实现了可视化生产，生产过程中的所有信息都能够实时掌握，促进生产计划的调整，防止信息人为传递时造成信息失真、冗余和虚假。三、生产信息系统目前现况2个通信接口--与控制层接口和与业务计划层接口.4个重点功能--生产管理、工艺管理、过程管理和质量管理。11个基本功能--(1生产资源分配与监控;(2)作业计划和排产;(3)工艺规格标准管理;(4)数据采集(装置在线连接采集实时数据和各种参数信息,控制系统接口,生成生产数据记录、质量数据、绩效信息、台帐累计);(5)作业员工管理;(6)产品质量管理;(7)过程管理(过程控制、APC、基于模型的分析与模拟、与外部解析系统接口);(8)设备维护;(9)绩效分析;(10)生产单元调度;(11)产品跟踪。通过以上11点基本功能归纳为以下6点业务内容：1、生产全过程实现信息自动化MES制造执行系统将生产过程中的人员、设备、物料、工序以及工位等基础信息数据准确、可靠的完成集成进行精益管理，掌握生产过程中每个加工中心的信息数据，并对其进行信息化管理。2、物料基础信息详细，BOM信息专业MES制造执行系统对生产物料进行管理，除了对产品物料的基础信息进行管理之外，对于一些具有产品结构复杂，工艺工序繁琐，生产形式多样等特点的生产行为，系统还对生产物料的各种BOM信息进行管理，包括了工程BOM、装配BOM、工程装配BOM、装箱BOM等等，在生产之前就能够对产品结构有深入的了解，为设置工艺和工序提供基础数据信息支持。3、工艺设计，既可数据转出又可人工操作MES制造执行系统能够将CAPP数字工艺数据转化成为信息化平台下与实际生产相适应的工艺信息，同时，对于采用传统人工设计工艺管理模式的生产制造企业，同样可以通过软件实现信息化工艺管理。4、信息数据化流转，生产质量可追溯MES制造执行系统将生产过程中的人员、设备、场地、物料、每个工艺标准和每一道工序都已自动生成唯一的计算机代码，并以代码的形式在整个生产过程中进行信息流转和记录，生产过程全程可追溯生产。5、使用工业电子ID代码，实现可视化生产MES制造执行系统采用了工业条码技术，成为计算机代码的载体，这样使得生产过程全程可控，实现了可视化生产。6、信息平台成熟，适合多种生产形式企业使用MES制造执行系统既可实现对连续制造企业的管理，又实现对离散制造业的生产管理，并能完成对区别于连续制造企业和离散制造企业的复杂混合型企业的生产管理。四、目前生产信息系统功能构架：1、生产计划安排，从上部接收生产计划，根据优先级、特性、资源限制和流程间的依赖关系安排生产，优化生产流程并昀大限度地减少重复劳动。按照操作的可替代性、并行性和重叠性，计算出详细精确的时间表、设备利用表。MES层通过对生产设备和人力资源等生产要素的分配来控制生产流程。包括批量控制系统的启动、生产顺序的发布，以及生产运行启动指令。根据工厂启动条件调整生产计划，依据生产实绩安排操作者人工输入排产信息，可以ADD/MOD/DEL未APPLY的生产计划.已经APPLY的生产计划不可删除或更改.发动机首号可以人工输入和调整,生产数量为1~9999。每个产品会根据生产顺序生成独有的ID号码，存储在装配托盘集成存储装置中，采用柔性生产线设计思想，生产设备根据ID内容启动不同应用程序来完成对不同机型的装配过程。2、生产指示，把生产计划编辑成作业指示并传送到个个终端。3、生产进度查询，监控处理，工程报告及工程变更处理功能。依据各个部门的生产情况查询过去任何日期的产品生产记录。查询功能按白班和夜班区分,并显示单位小时生产实绩.可以按日/月/年进行查询。4、生产现况在线进度查询，.可以查询当前装配生产在线机型及数量.当前分装产品立体库和整机立体库的库存情况，根据查询需求可以查询在线的整机号码及所在位置。支持立体仓库和立体货架应用，基础信息设置中可以完成库区、库位、货架和托盘信息的自定义，可以通过ID标识，同时关联相关库区库位的物料信息集成显示功能，随时提示操作者产品所在位置。MES层不但关心生产计划编制，而且还跟踪实际生产和计划的执行情况,这主要包括监控生产设备、原材料和人员在生产中的使用，用以建立相关产品的历史信息。可提供的状态信息包括该产品生产人、原料及供货商、批号、序列号、当前产品状况、以及相关的报警、返工、其他非正常生产信息和相应采取的改进措施。这个在线追踪功能产生的历史记录。用以追踪相关半成品和昀终产品的相关信息。5、LAMP指示面板，实时生产、在工现况、集合及现况看UI提供。可以显示当前装配及加工生产线设备运转情况，不同的颜色区分当前设备正常与异常。并提供各类业务电子看板，可以采用PC/PDA/LED大屏幕等方式展现，根据业务角色不同，实时提醒相关人员，如QC任务看板、入、出库任务看板等。维持企业生产运行过程中的生产设备、工具和仪器仪表的正常运行是企业生产运行昀重要的功能。如果这些生产工具不是被集中在一个企业中，就可以考虑作为一种MES功能。维护管理保证工厂的设备处在良好的状态，正常完成工作任务。6、品质动态数据查询，系统开发了售后品质管理模块，具备基本的品质管理功能，如维修记录查询、维修统计和分析、部品独有号码查询功能等。在线实时采集质量信息，可以保证严格的产品质量，也能及时发现问题所在，并能够妥善解决所存在的质量问题;同时也支持产品质量的离线分析，昀典型的是在实验室完成产品质量的分析。对从生产中采集的数据进行实时分析，以确保适当的产品质量控制，能够迅速发现需要引起注意的问题，并提供相应的解决方案。产品质量的管理是昀重要的MES功能之一。可以根据操作者需求根据产品所在位置查询相关设备的装配及检测结果数据，也可以查询特定设备的政绩品质检测数据。同时也包括SOP(标准操作程序)、生产指令、配方、控制系统程序、工艺流程图表、批量生产记录、生产报警信息记录，以及除生产报表以外的其他一些生产文档资料。产品分析包括批生产数据信息分析、人力资源与生产设备的利用、生产操作流程和产品质量和成本的分析。这些生产数据信息通常应用于优化生产流程和资源配置。某些数据信息能够作为调整生产规则与调度的依据。批数据分析还应包括对多批产品数据的批间差异分析。包括劣质批量生产或者不符合生产工艺的生产运行的数据信息分析，以便分析和测定所存在的根本原因；对异常批量生产质量或者高质量生产运行的数据信息分析，以便分析和测定优化生产运行的条件。7、工程物流功能，只有输入了生产日程,PDP才会显示正常的生产数据.当天以后的生产日程可以修改。库存管理，部品投入指示即厂家序列同步指示。8、工程控制功能，监督生产过程，自动地纠正或改进生产过程，或提供信息反馈给操作员。具有报警管理机制，以确保生产人员了解生产过程中出现的超出偏差允许范围的情况。通常，实际的生产执行处于MES层的功能以外DCS系统，尤其是自动化生产水平较高的生产线更是如此。然而，当生产处于手动操作运行时，MES功能常常应用于对生产人员下达特殊的生产指令。MES生产执行功能能够分清手动和自动操作过程的各自职责。PBS,WBS等工厂缓冲及涂装生产线分线控制。对生产在线采集过程数据进行动态的智能查询分析，可以按照任意条件字段组合查询、筛选、可通过柱状图表和圆饼图表的方式直观的反映比率，从而指导生产过程管理，提高生产质量和合格率等；主要分析内容包括，生产线及某工位运转率分析、在线检测设备结果分析、投入产出及在线状态分析等功能。五、目前存在问题点：1、MES系统目前采用双系统控制，产品柔性生产相关基准是否匹配？例如时间点，产品、设备、工序的属性等内容。改善措施：双系统集成整合资源，两种操作界面结合、数据库及系统合并处理，IT技术可行。2、系统查询功能中设备故障信息反馈经常出现查询数据错误？改善措施：建立故障数据库，针对不同设备采取不同的管理方式，可以借用设备履历记录、故障现况分析的形式管理，但需要运行中积累经验获得3、系统存储数据单一，大部分数据只反馈设备自身操作信息，未能反馈操作人员确认或评估信息。改善措施：工序设备设置人机对话界面，操作者可录入品质信息，并作为履历管理备案六、MES系统未来发展方向计算机辅助生产管理系统的演化历史：1、1960年——财会系统；2、1970年——物料需求计划（MRP）；3、1980年——制造执行系统（MES），制造资源计划（MRPⅡ），分销资源计划（DRP）；4、1990年——可集成的MES（I-MES）、企业资源计划（ERP）、供应链管理（SCM）；5、未来——新一代解决方案：同步、模块化、面向对象、可伸缩、面向产业和基于战略。MES是面向车间层的生产管理技术和实时信息系统，它是实施企业敏捷制造战略，实现车间生产敏捷化的基本技术手段。由于MES强调控制和协调，使现代制造业信息系统不仅有很好的计划系统，而使计划能够落实到实处的执行系统，因此MES能够在短时期内为企业带来巨大的经济效益。我国企业实施ERP、MPRⅡ为主的企业管理软件有近20年的发展历史，在行业内存在着数量庞大的生产厂