MES系统：让制造与计划相统一
发布时间：2017-05-31 浏览： 次
现在，以MRP II、ERP为代表的管理信息系统，以及以数控加工、DNC单元和柔性制造为代表的自动化技术，在制造业行业已经大规模应用。尽管这两类系统的推广取得了一定效果，但却忽略了两者之间的有效配合，导致企业上层计划缺乏有效的实时信息支持、下层控制环节缺乏优化的调度与协调。计划层与车间执行层无法进行良好的双向信息流交互，企业就难以实时反应。
MES直指这一问题，目前在发达国家已经普遍推广。在我国，对MES的认识和应用还处于刚刚起步阶段。为此，我们特意邀请南京航空航天大学的专家做专题介绍，将从企业需求、技术模型、如何实施以及不同行业应用特点等角度系统地介绍MES这一概念。
上个世纪80年代后期，美国在总结MRPⅡ实施成功率较低的教训并吸收日本准时制生产系统(JIT)经验的基础上，提出既重视计划又重视执行的管理新思想。此时，将计划与制造过程统一起来的制造执行系统（Manufacturing Execution System，简称MES）应运而生。
以MRP II、ERP为代表的管理信息系统，强调企业的计划性。它们以客户订单和市场需求为计划源头，力求充分利用企业内的各种资源、降低库存、提高企业的整体运作效率。
以数控加工、DNC（分布式数控技术）单元和柔性制造系统为代表的自动化技术，则强调设备的控制——通过控制优化，减少人为因素的影响，提高产品的质量与系统的运行效率。
然而，上述努力尽管取得了一定成功，却并没有很好地达到预期效果。一方面是由于企业在管理改革方面跟不上信息化发展的步伐，另一方面是由于企业对执行层的重视不够，导致上层计划缺乏有效的实时信息支持，下层的控制缺乏优化的调度与协调。
MES面向制造企业的车间层，可以为企业其它应用系统（例如ERP、SCM）提供生产现场的实时数据，从而加强计划管理层与底层控制之间的沟通。
上个世纪九十年代初期，通过对大量企业的调查，美国先进制造研究机构（AMR）发现：完善的企业生产管理系统，普遍由以下三种软件构成：以ERP、MRPII为代表的企业管理软件，以SCADA（数据采集与监视）、HMI(Human Machine Interface)为代表的生产过程监控软件，以及实现操作过程自动化、支持企业全面集成的MES软件。
制造执行系统MES在计划管理层与底层控制之间架起了一座桥梁，填补了两者之间的空隙。一方面，MES可以对来自MRPII、ERP软件的生产管理信息进行细化、分解，将来自计划层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。
一个企业的制造车间，是物流与信息流的交汇点，企业的经济效益最终就是在这里被物化出来。随着市场经济的完善，车间在制造企业中逐步向分厂制过渡，导致其角色也由传统的企业成本中心向利润中心转化，更强化了车间的作用。因此，位于车间起着执行功能的制造执行系统MES具有十分重要的作用。车间的实时信息的掌握与反馈是制造执行系统对上层计划系统正常运行的保证，车间的生产管理是制造执行系统的根本任务，而对底层控制的支持则是制造执行系统的特色。
作为面向制造的系统，MES必然要求与企业其它生产管理系统有密切关系，MES在其中起到了信息集线器（Information Hub）的作用，它相当于一个通讯工具为其它应用系统提供生产现场的实时数据。
MES可以为企业中其他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MES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供应链（SCM）系统之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。
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