生产车间制造执行系统MES

MES专题报告车间制造执行系统(MES—ManufacturingExecutionSystem)车间制造执行系统(MES—ManufacturingExecutionSystem)邵新宇教授邵新宇教授MES专题报告ÆÆ基本概念基本概念ÆÆ国内外现状趋势及问题国内外现状趋势及问题ÆÆ我们的对策我们的对策ÆÆ实施方案实施方案ÆÆ应用系统开发应用系统开发ÆÆ效益评估效益评估内容提要内容提要MES专题报告MESMES是位于企业上层生产计划和底是位于企业上层生产计划和底层工业控制之间，面向车间层的生产管层工业控制之间，面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。理技术与实时信息系统。什么是MES?什么是MES?基本概念MES专题报告MESMES汇集了车间中用以管理和优化从下定单到产汇集了车间中用以管理和优化从下定单到产成品的生产活动全过程的相关硬件或软件组件成品的生产活动全过程的相关硬件或软件组件，，它控它控制和利用实时准确的制造信息来指导、传授、响应并制和利用实时准确的制造信息来指导、传授、响应并报告车间发生的各项活动，同时向企业决策支持过程报告车间发生的各项活动，同时向企业决策支持过程提供有关生产活动的任务评价信息。提供有关生产活动的任务评价信息。————MESAInternationalMESAInternationalMES的定义MES的定义基本概念MES专题报告n资源分配与状态（ResourceAllocationandStatus）n操作/细节调度（Operations/DetailScheduling）n分派生产单位（DispatchingProductionUnits）n文档控制（DocumentControl）n数据采集/获取（DataCollection/Acquisition）n人力管理（LaborManagement）n质量管理（QualityManagement）n过程管理（ProcessManagement）n产品跟踪和谱系（ProductTrackingandGenealogy）n维护管理（MaintenanceManagement）n性能分析（PerformanceAnalysis）MES的功能MES的功能基本概念MES专题报告MES填补了计划与控制之间的横沟MES填补了计划与控制之间的横沟基本概念MES专题报告MES填补了计划与控制之间的横沟MES填补了计划与控制之间的横沟基本概念MES专题报告企业数据流中的MES企业数据流中的MES基本概念MES专题报告MRPII/ERP到MES的数据流MRPII/ERP到MES的数据流基本概念MES专题报告MES到控制层的数据流MES到控制层的数据流基本概念MES专题报告集成集成MES(MES(IntegratedMES)IntegratedMES)可集成的可集成的MES(MES(IntegratableIntegratableMES)MES)智能第二代智能第二代MESMES解决方案解决方案((MESII)MESII)敏捷化敏捷化MESMES国内国内MESMES现状现状国内外现状与趋势国内外现状与趋势MES专题报告集成集成MES(MES(IntegratedMES)IntegratedMES)可集成的可集成的MES(MES(IntegratableIntegratableMES)MES)智能第二代智能第二代MESMES解决方案解决方案((MESII)MESII)敏捷化敏捷化MESMES国内国内MESMES现状现状通过更精确的过程状态跟踪和更完整的数据记录以获取更多的数据来更方便地进行生产管理，它通过分布在设备中的智能来保证车间生产的自动化。国内外现状与趋势国内外现状与趋势MES专题报告集成集成MES(MES(IntegratedMES)IntegratedMES)可集成的可集成的MES(MES(IntegratableIntegratableMES)MES)智能第二代智能第二代MESMES解决方案解决方案((MESII)MESII)敏捷化敏捷化MESMES国内国内MESMES现状现状现有MES系统多从软件开发的角度研究其敏捷性，缺乏对车间真实信息环境、生产决策机制及其信息运动规律的深入研究，导致MES运行敏捷性和智能性不足，没有从本质上解决MES的敏捷化问题。国内外现状与趋势国内外现状与趋势MES专题报告集成集成MES(MES(IntegratedMES)IntegratedMES)可集成的可集成的MES(MES(IntegratableIntegratableMES)MES)智能第二代智能第二代MESMES解决方案解决方案((MESII)MESII)敏捷化敏捷化MESMES国内国内MESMES现状现状主要停留在MES思想、内涵及体系结构研究上；多从软件建模和开发的角度研究MES结构敏捷性；应用系统开发一般局限于MES单一功能。国内外现状与趋势国内外现状与趋势MES专题报告————集成化集成化MESMES（（IntegratedMESIntegratedMES））可实现可实现MESMES功能的应用集成，但开放性、模块化和功能的应用集成，但开放性、模块化和可重构性差，缺乏柔性，不易修改、扩充，难以适应敏捷可重构性差，缺乏柔性，不易修改、扩充，难以适应敏捷制造环境的需求。制造环境的需求。————可集成可集成MESMES（（IntegratedMESIntegratedMES））采用基于分布式对象技术，只是从软件建模及开发的采用基于分布式对象技术，只是从软件建模及开发的角度来构造角度来构造MESMES集成框架，缺乏从整个制造车间及生产集成框架，缺乏从整个制造车间及生产系统的角度研究系统的角度研究MESMES本身的功能集成与信息集成，不能本身的功能集成与信息集成，不能从本质上解决从本质上解决MESMES的集成问题。的集成问题。vv可集成性差可集成性差存在的问题（1）存在的问题（1）MES专题报告MESMES中存在着大量决策，车间生产过程实质上是完中存在着大量决策，车间生产过程实质上是完成一系列决策的过程。成一系列决策的过程。MESMES中所涉及的信息及决策过程中所涉及的信息及决策过程非常复杂，由于缺乏智能机制，现有非常复杂，由于缺乏智能机制，现有MESMES不能保证生产不能保证生产过程的自适应、自组织与鲁棒性。智能性的缺乏直接过程的自适应、自组织与鲁棒性。智能性的缺乏直接导致了敏捷性不足，具体体现在导致了敏捷性不足，具体体现在MESMES对来自外部的不可对来自外部的不可预测的变化（如订单计划变更、急件加入等）和内部预测的变化（如订单计划变更、急件加入等）和内部扰动（如进料阻塞、设备故障等）缺乏自适应和快速扰动（如进料阻塞、设备故障等）缺乏自适应和快速反应能力。反应能力。vv缺乏智能性和敏捷性缺乏智能性和敏捷性vv可集成性差可集成性差存在的问题（2）存在的问题（2）MES专题报告国内外现有的国内外现有的MESMES技术及系统由于没有充分考虑车间技术及系统由于没有充分考虑车间制造信息中大量存在的不确定性、不精确性、不完备性等制造信息中大量存在的不确定性、不精确性、不完备性等非常规特点，缺乏在这些非常规信息条件下的科学决策方非常规特点，缺乏在这些非常规信息条件下的科学决策方法，而片面地去追求车间信息的数量或精确性，不仅增加法，而片面地去追求车间信息的数量或精确性，不仅增加了车间信息成本，而且造成车间信息集成困难和决策效率了车间信息成本，而且造成车间信息集成困难和决策效率不高，大大增加了不高，大大增加了MESMES的开发及使用成本。的开发及使用成本。vv缺乏非常规信息条件下的科学决策方法缺乏非常规信息条件下的科学决策方法vv可集成性差可集成性差vv缺乏智能性和敏捷性缺乏智能性和敏捷性存在的问题（3）存在的问题（3）MES专题报告开发敏捷化智能MES!我们的对策我们的对策运用软决策理论，找到与车间生产实际更相符合的新的决策理论与方法，从根本上解决MES的运行敏捷性。采用构件及分布式对象技术解决MES的结构敏捷性，开发具有可重构能力的敏捷化MES应用系统。开发新一代敏捷化、智能化、集成化MES工具型应用系统，促进企业车间生产管理自动化水平,产生可量化的经济效益。MES专题报告开发敏捷化智能MES!üüMESMES运行敏捷性运行敏捷性我们的对策我们的对策运用软决策理论，找到与车间生产实际更相符合的新的决策理论与方法，从根本上解决MES的运行敏捷性。采用构件及分布式对象技术解决MES的结构敏捷性，开发具有可重构能力的敏捷化MES应用系统。开发新一代敏捷化、智能化、集成化MES工具型应用系统，促进企业车间生产管理自动化水平,产生可量化的经济效益。MES专题报告开发敏捷化智能MES!üüMESMES运行敏捷性运行敏捷性üüMESMES结构敏捷性结构敏捷性我们的对策我们的对策运用软决策理论，找到与车间生产实际更相符合的新的决策理论与方法，从根本上解决MES的运行敏捷性。采用构件及分布式对象技术解决MES的结构敏捷性，开发具有可重构能力的敏捷化MES应用系统。开发新一代敏捷化、智能化、集成化MES工具型应用系统，促进企业车间生产管理自动化水平,产生可量化的经济效益。MES专题报告开发敏捷化智能MES!üüMESMES运行敏捷性运行敏捷性üüMESMES结构敏捷性结构敏捷性üü工具型应用系统工具型应用系统我们的对策我们的对策运用软决策理论，找到与车间生产实际更相符合的新的决策理论与方法，从根本上解决MES的运行敏捷性。采用构件及分布式对象技术解决MES的结构敏捷性，开发具有可重构能力的敏捷化MES应用系统。开发新一代敏捷化、智能化、集成化MES工具型应用系统，促进企业车间生产管理自动化水平,产生可量化的经济效益。MES专题报告系统需求分析系统需求分析MESMES框架结构设计框架结构设计功能构件的设计与实现功能构件的设计与实现MESMES应用程序的构建、测试与试运行应用程序的构建、测试与试运行实施方案实施方案MES专题报告企业内部网络企业内部网企业内部网络络CORBA中间件CORBACORBA中间件中间件MESMES功能实体功能实体……订单订单管理管理系统系统管理管理调度调度管理管理物料物料管理管理设备设备管理管理人力资源人力资源管理管理AgentAgentAgentAgentAgentAgentAgentAgentAgentAgentAgentAgentAgentAgentAgentAgentAgentAgent车间数据库车间数据库车间数据库1.1.系统需求分析系统需求分析实施方案实施方案MRPII/MRPII/ERPERPCAPPCAPPMES专题报告2.2.框架结构设计框架结构设计企业内部网络企业内部网企业内部网络络订单管理构件生产调度构件其它构件系统管理构件设备管理构件物料管理构件人力资源构件基本对象服基本对象服公共服务程公共服务程对象请求代理（对象请求代理（ORBORB））CORBACORBA层层应用应用层层MESMES框架框架层层构件构件层层……应用应用程序程序11实施方案实施方案MES专题报告3.3.功能构件的设计与实现功能构件的设计与实现ØØ功能构件功能构件AgentAgent统一对象建模与结统一对象建模与结构设计构设计ØØ基于基于CORBACORBA的的AgentAgent应用程序开发应用程序开发ØØ编写调用具体服务功能的客户端代编写调用具体服务功能的客户端代码，编译链接产生客户程序码，编译链接产生客户程序实施方案实施方案MES专题报告机械学院网络中心4.MES4.MES应用程序的构建与试运行应用程序的构建与试运行......20#机床中国教育科研网华中结点InternetInternet服务器系统管理（Agent）生产调度（Agent）资源管理（Agent）制造单元1Agent制造单元2AgentHubHubHubHubHubHub注：图中凡一端接入注：图中凡一端接入HubHub的网线均为的网线均为RJ45RJ45双双绞线，而另一端则接入计算机的网卡上；绞线，而另一