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专题二：CIMS组成与体系之MES现代集成制造系统朱海平haipzhu@hust.edu.cn机械学院制造装备数字化国家工程中心/工业工程系WhyMES?设想自己是一个汽车生产车间管理者，请你回答以下问题如何告诉客户何时能交货？如何告诉企业领导本车间每月/每日生产效率如何？如何告诉物流系统什么时候该送哪些零部件到生产线上？如何告诉车间操作者今天的工作任务是什么？如何告诉车间设备维修者哪些设备已经到了临界期，需要维护或维修了？如何迅速找到某个汽车产品所用的发动机是何时生产的？轮胎是哪个供应商提供的？如何为ERP提供每天库存物料的消耗数量？WhyMES?工厂管理所面临的问题无法立即知道与掌握生产线状况必须投入大量人力收集报表资料及重复抄写所得到的资料已失去时效性不同部门会投入人力收集类似的资料不同部门会提出不同的数据并各执一词资料太过庞大与复杂，难以整理与分析难以找到问题的重点什么是MES？制造执行系统（MES，ManufacturingExecutionSystem）是用来辅助生管人员收集现场资料及控制现场制造流程的应用软件，是提供企业改善制造过程、提高生产效益的工具。它是将企业生产所需的核心业务如订单、供货商、物管、生产、设备保养、品管等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。制造执行系统（MES）MES的定义：定义一（AMR定义）MES是在公司的整个资源按其经营目标进行管理时，为公司提供实现执行目标的执行手段，通过实时数据库连接基本信息系统的理论数据和工厂的实际数据，并提供业务计划系统与制造控制系统之间的通信功能。定义二（MESA定义）MES能通过信息的传递，对从订单下达开始到产品完成的整个产品生产过程进行优化的管理，对工厂发生的实时事件，及时作出相应的反应和报告，并用当前准确的数据对进行相应的指导和处理。制造执行系统（MES）财会系统Accounting物料需求计划MRP制造资源计划MRPII企业资源计划ERP制造执行系统MES特定解决方案FocusedSolutions可集成MESI-MES分销资源计划DRP预测Forecasting供应链管理SCM新一代的解决方案·最优结果·同步·模块化·面向对象·可伸缩·面向产业·基于战略1960197019801990未来MES的发展历史：MES的产生Purdue五层模型MES的产生ERP/MES/SFC三层结构国际标准？ISA-95MESAOpenMES…制造执行系统（MES）ISA-95MES功能模型Procurement(5.0)ProductionScheduling(2.0)MaterialandEnergyControl(4.0)ProductInventoryControl(7.0)ProductCostAccounting(8.0)QualityAssurance(6.0)ResearchDevelopmentandEngineeringProductShippingAdmin(9.0)OrderProcessing(1.0)Marketing&SalesProductionControl(3.0)MaintenanceManagement(10.0)PackOutScheduleFinishedGoodsInventoryFinishedGoodsWaiverProcessDataShortTermMaterialandEnergyRequirementsMaterialandEnergyInventoryProductionCapabilityProductionFromPlanScheduleIncomingmaterialandenergyreceiptProductionCostObjectivesProductionPerformanceandcostConfirmtoshipReleasetoshipQAResultsProductandProcessRequirementsStandardsandCustomerRequirementsStandardsandCustomerRequirementsInProcessWaiverRequestProcessDataQAResultsProductandProcessKnowHowProductandProcessTechnicalFeedbackMaintenanceStandardsandMethodsMaintenanceTechnicalFeedbackMaintenancePurchaseOrderRequirementsMaterialandEnergyOrderRequirementsIncomingOrderConfirmationLongTermMaterialandenergyrequirementsProductionOrdersAvailabilityProductandProcessInformationRequestMaintenanceRequestsMaintenanceResponsesMESA的模块化分MESA将MES的按照功能划分为11个模块：资源分配与状态管理（ResourcesAllocationandStatus）运作/细化调度（Operation/DetailScheduling）生产单元分派（DispatchingProductionUnit）文档控制（DocumentControl）数据采集与获取（DataCollection/Acquisition）劳动力管理（LaborManagement）质量管理（QualityManagement）过程管理（ProcessManagement）维护管理（MaintenanceManagement）生产跟踪与记录（ProductTrackingandGenealogy）性能分析（PerformanceAnalysis）MES的功能资源配置与状态文档管理派遣生产单元操作/详细调度过程管理劳工管理质量管理数据采集/获取产品跟踪和系谱维护管理性能分析MESControls车间设备控制SCM供应链管理MRPII/ERP企业资源规划SSM服务销售管理MES制造执行系统P/PE产品及工艺设计MESA的功能模型MES功能概述序功能项目英文全称功能概述备注1资源分配与状态ResourceAllocationandStatus管理车间资源状态及分配信息MESA/NIST2操作/详细调度Operations/DetailScheduling生成操作计划，提供作业排序功能M/N3分派生产单位DispatchingProductionUnits管理和控制生产单位的流程M/N4文档管理DocumentControl/SpecificationManagement管理、控制与生产单位相关的记录M/N5数据采集/获取DataCollection/Acquisition采集生产现场中各种必要的数据M/N6员工管理LaborManagement提供最新的员工状态信息M/N7质量管理QualityManagement记录、跟踪和分析产品及过程特性M/N8过程管理*ProcessManagement监视生产，纠偏或提供决策支持MESA9维护管理MaintenanceManagement跟踪和指导设备及工具的维护活动M/N10产品跟踪和谱系ProductTrackingandGenealogy提供工件在任意时刻的位置及其状态信息M/N11性能分析PerformanceAnalysis提供最新的实际制造过程及对比结果报告M/N12物料管理*Materialmanagement管理物料的运动、缓冲与储存NISTMES功能详解1.资源分配与状态(ResourceAllocationandStatus)：管理各种资源（包括设备、工具、材料和其它辅助设备，以及派工单、领料单、工序卡等相关作业指令和文件等确保设备正常开工所必需的实体），跟踪资源状态并维护一个详细的历史记录，提供资源的实时状态信息。它保证设备能够适时地安装调整以及其它资源（如文档）能够及时获取。资源管理包括对资源的保存与分派以支持操作/详细调度功能，满足操作调度目标。MES功能详解2.操作/详细调度(Operations/DetailScheduling)：基于优先级、属性、特性以及制造方法与工艺等进行作业排序，使得设备的调整或准备时间最少。根据不同的加工路径以及加工路径的重叠与并行情况，通过计算出它们加工时间或设备负荷获得较优的加工顺序或路径。生成工序计划（即详细计划）以满足用户定义的运行目标。MES功能详解3.分派生产单位(DispatchProductionUnits)：根据生产计划和详细排程，管理作业、订单、批次、工作指令等形式的生产单位的流程。以适当的顺序分派信息，使其在正确的时间到达正确的地点。针对生产过程中出现的突发问题及时修改作业指令，调整加工顺序。它具有变更预定排程/生产计划的能力，通过重新安排生产和补救措施，改变已下达的计划，并具有通过缓冲管理来控制在制品数量的能力。MES功能详解4.文档管理(DocumentControl)：控制、管理、交付与生产单位相关联的信息包，包括工作指令、制造方法、图纸、标准操作规程、零件加工程序、批次记录、工程更改通知以及交班信息等。它支持编辑预定信息和维护文档历史版本。还包括对环境、健康、安全等方面法规以及ISO标准信息的管理。MES功能详解5.数据采集/获取(DataCollection/Acquisition)：获取和更新用于产品跟踪、维护生产历史记录以及其它生产管理功能的生产信息（如对象、批次、数量、时间、质量、过程参数、设备启停时间、能源消耗等）。它可使用扫描仪、输入终端、与制造控制者的软件界面以及其它软件等方式相结合，以手工或自动方式在车间采集最新的数据来实现上述功能。这些数据可能存在于生产单位相关的文档/记录中、来源于底层DCS或PLC装置中，或采用其它方式获得，它们是性能分析的数据源。MES功能详解6.劳工管理(LaborManagement)：提供最新的人员状态信息，包括时间和出勤记录、资质跟踪以及追踪其间接活动的能力（如领料、备料、准备时间等），作为成本分析和绩效考核的依据。它与资源分配进行交互以确定最优的人员分派。MES功能详解7.质量管理(QualityManagement)：从生产过程实时采集质量数据，对质量数据进行分析、跟踪、管理和发布。运用数理统计方法对质量数据进行相关分析，监控产品的质量，同时鉴别出潜在的质量问题。分析造成质量异常的操作、相关现象与原因，提出纠正或校正的措施，或提出质量改进意见和计划。也可以包括SPC/SQC跟踪、离线检测操作以及在实验室信息管理系统(LIMS)中分析。MES功能详解8.过程管理(Processmanagement)：监视生产过程，自动纠偏或为操作者提供决策支持以纠正和改善在制活动（这种活动既可以是工序内，也可以是工序间）。它可包括报警管理。可能通过数据采集/获取提供智能设备与MES的接口。NIST认为过程管理活动已在分派与质量管理中描述；MESA将其单列，是因为该活动可能由一个单独的系统来执行。MES功能详解9.维护管理(MaintenanceManagement)：跟踪和指导设备及工具的维护活动以保证这些资源在制造进程中的可获性，保证周期性或预防性维护调度，以及对应急问题的反应（报警），并维护事件或问题的历史信息以支持故障诊断。对生产过程中的设备(含刀具、夹具、量具、辅具)进行管理，记录设备的基本信息(加工范围、精度、对象、持续工作时间等)、设备当前状态(设备负荷、可用性)、设备维修计划、设备故障和维修情况等