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制造業(yè)信息化,MES是關鍵
2018-08-28
1、引言
       
         如今社會的網(wǎng)絡信息技術的高速發(fā)展,大大的推動了企業(yè)信息化進程的發(fā)展?,F(xiàn)如今以ERP為代表的管理信息系統(tǒng)數(shù)控加工的自動化技術,已經(jīng)在企業(yè)中大規(guī)模的使用,管理系統(tǒng)及自動化管理使得在生產(chǎn)過程中人為的生產(chǎn)因素大大的減少。提高了企業(yè)的整體的生產(chǎn)效率,并且對于產(chǎn)品的質(zhì)量嚴格把關。盡管這兩類系統(tǒng)娶得了一定的成果,但是卻沒有使得這兩者之間有機的結合起來,導致企業(yè)計劃層缺少有效的及時性信息,生產(chǎn)層更是卻少合理性的調(diào)度與協(xié)調(diào)。企業(yè)的計劃層與生產(chǎn)層無法及時的對企業(yè)的生產(chǎn)信息進行及時行的溝通,無法做出及時而又準確的信息進行下達,但是生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)恰好填補了這一個空缺。通過控制包括物料、生產(chǎn)人員、設備等信息來提高企業(yè)在市場中的競爭力,提供一種平臺集成多功能的方式,從而實現(xiàn)了在當今社會中企業(yè)所需要的實時性的需求。

2、制造執(zhí)行系統(tǒng)
       2.1 MES的含義及功能模型
      制造執(zhí)行系統(tǒng)MES(Manufacturing Execution System)的概念最早形成于20世紀80年代末,進入20世紀90年代逐步成型并獲得迅速發(fā)展。美國先進制造研究機構AMR將MES定義為“位于上層的計劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”,MES為操作人員、管理人員提供計劃地執(zhí)行、跟蹤以及所有(人、設備、物料及客戶需求等方面)的當前狀態(tài)信息。
     
       在AMR于1992年提出的3層企業(yè)集成模型中,MES在企業(yè)信息系統(tǒng)中起著中間層的作用。在MES下層,是底層生產(chǎn)控制系統(tǒng),包括大規(guī)模分布式控制系統(tǒng)DCS(distributed control system),可編程邏輯控制器PLC(programmable logic controllers)、NC/CNC和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA(supervisory control and data acquisition)或這幾種類型的組合;在MES上層,則是高層管理計劃系統(tǒng),包括ERP、MRPⅡ。
     
        MES作為面向制造的系統(tǒng)必然與企業(yè)其他生產(chǎn)管理系統(tǒng)有著密切的關系,MES國際聯(lián)合會根據(jù)實踐歸納了11個功能模塊:資源管理;詳細計劃;生產(chǎn)調(diào)度;文檔管理;現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集;人力資源管理;質(zhì)量管理;過程管理;設備維護管理;生產(chǎn)跟蹤;性能分析。精誠軟件EAS-MES根據(jù)市場的發(fā)展及企業(yè)的成功實施,發(fā)現(xiàn)企業(yè)的軟件系統(tǒng)不僅對以上的模塊的需求,更加針對于企業(yè)后期的發(fā)展統(tǒng)計了如下的模塊:基礎數(shù)據(jù)、客戶訂單、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)報表、系統(tǒng)管理、生產(chǎn)訂單、設備管理、質(zhì)量報表、人事管理、生產(chǎn)任務、質(zhì)量管理、綜合報表、工裝管理、作業(yè)調(diào)度、工序管理、決策分析等16部分管理模塊,并且針對于客戶的需求實施定制開發(fā)的業(yè)務,使企業(yè)的管理及發(fā)展有著更長遠的優(yōu)勢。
       
       2.2 MES的功能
      MES是通向過程、連接管理的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng),不僅要解決管理信息與過程信息的集成,而且要起到生產(chǎn)過程產(chǎn)生的信息與經(jīng)營管理信息之間的相互轉化作用,體現(xiàn)傳遞、加工和轉換等功能,MES是ERP與PCS之間的信息紐帶,是工廠綜合自動化信息系統(tǒng)的核心。
3、執(zhí)行層與計劃層信息系統(tǒng)的分析與聯(lián)系
     
        對于制造型企業(yè)來說,無論是ERP還是MES,其根本宗旨都在于滿足客戶需求的前提下,降低庫存、加快資金周轉、提高企業(yè)的管理水平,以提高企業(yè)對市場響應速度及生產(chǎn)效率,提高企業(yè)競爭力。ERP是建立在信息技術基礎上,以系統(tǒng)化的先進管理思想為企業(yè)決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺,以顧客驅動的基于時間的面向整個供應鏈的企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)。MES能通過信息傳遞,對從訂單下達到產(chǎn)品完成整個的生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理,指導企業(yè)的生產(chǎn),從而使其既能提高企業(yè)及時交貨能力,又能改善物料的流通性能。
       
        ERP主要是針對資源計劃,做歷史分析和預測將來要發(fā)生的事件,但它對車間執(zhí)行層的信息缺少足夠的控制,無法對實時事件進行及時處理。MES是面向車間層的生產(chǎn)管理技術與實時信息系統(tǒng),它通過對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)視、診斷和控制,為系統(tǒng)提供實時信息,有效地指導工廠的生產(chǎn)運作過程,但它缺乏計劃層有效的決策信息。
       
         ERP和MES分別是處于計劃層和執(zhí)行層的管理信息系統(tǒng)。ERP生產(chǎn)計劃的制定受到現(xiàn)有的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)設備、原材料、生產(chǎn)工人和用戶訂貨等方面的制約,以ERP為主干線的管理信息化技術需要從需求向下延伸到制造執(zhí)行和采購執(zhí)行過程管理與控制,因此,ERP系統(tǒng)的計劃需要MES系統(tǒng)為其提供有效的信息數(shù)據(jù)對企業(yè)計劃進行指導和處理。MES對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)視、診斷和控制,完成生產(chǎn)單元整合和系統(tǒng)優(yōu)化,在生產(chǎn)過程層進行物料平衡、制訂生產(chǎn)計劃、實時排產(chǎn)及優(yōu)化調(diào)度,實現(xiàn)從訂單下達到產(chǎn)品完成整個的生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。MES為ERP系統(tǒng)和控制系統(tǒng)提供關鍵聯(lián)接,在整個企業(yè)信息系統(tǒng)中起著承上啟下的重要作用。

3、MES與ERP的系統(tǒng)整合  
       3.1 MES與ERP的系統(tǒng)整合內(nèi)容
       MES需要與計劃層進行信息交互,通過企業(yè)的連續(xù)信息流來實現(xiàn)企業(yè)信息集成。因此,MES與ERP的整合主要是信息流的整合,其主要是使MES能夠自動接受來自ERP生產(chǎn)任務信息,當ERP中的數(shù)據(jù)信息隨著市場和客戶訂單變化而發(fā)生變化時,MES中的數(shù)據(jù)也隨著實時更新;同樣,當MES中的數(shù)據(jù)信息發(fā)生變化時,ERP也能實時獲得變化的信息,在ERP中能夠對MES的上傳信息進行查詢。
   
       實現(xiàn)MES與ERP的整合,關鍵在于業(yè)務流程的優(yōu)化和整合以及對所涉及MES和ERP系統(tǒng)的具體分析以充分發(fā)揮各系統(tǒng)的長項。首先,信息系統(tǒng)都是為業(yè)務服務的,MES和ERP各自解決一部分業(yè)務問題,分別反映一部分業(yè)務流程,流程是MES與ERP整合的“粘合劑”,通過流程的整體優(yōu)化劃分出哪些流程在MES中處理、哪些流程在ERP中處理。
     
        在信息交互關系上,MES向上層ERP提交生產(chǎn)計劃完成信息、物料和能量平衡信息、生產(chǎn)能力、材料消耗、勞動力和生產(chǎn)線運行性能、庫存狀態(tài)及實際定單執(zhí)行等涉及生產(chǎn)運行的數(shù)據(jù);同時接受ERP層的生產(chǎn)計劃、定單信息、人力資源、物料清單(BOM)及工藝路線等。
       
      3.2 MES與ERP的整合模式       
         MES和ERP均采用基于Web的3層分布式體系結構,各個組件均封裝在Web服務器中。采用關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),在Web服務器端提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫接口模塊,通過標準的SQL語句對后臺數(shù)據(jù)庫進行操作,把ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存放在MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中;同時把Web系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存放在ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中,以實現(xiàn)系統(tǒng)整合的目的。
MES與ERP的整合采用編制接口程序分別封裝在MES和ERP系統(tǒng)中,采用ODBC等來驅動數(shù)據(jù)庫。當用戶在瀏覽器中輸入命令時,MES或ERP系統(tǒng)通過調(diào)用封裝在系統(tǒng)內(nèi)的接口程序來完成對數(shù)據(jù)庫的操作。
       
        3.3 MES與ERP的系統(tǒng)整合解決方案  
        制造業(yè)信息化建設客觀上要求實現(xiàn)MES與ERP的有效集成,集成的方法是對生產(chǎn)相關的業(yè)務流程進行疏理和優(yōu)化,通過流程來把MES和ERP整合到一起,基于流程在MES和ERP之間的“進”和“出”來設計2個系統(tǒng)間的接口。對于異構數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),要實現(xiàn)MES與ERP的系統(tǒng)整合,還必須對異構數(shù)據(jù)庫進行轉換。
采用開放數(shù)據(jù)庫互連技術和SQL語句,通過驅動程序與不同數(shù)據(jù)庫進行連接,再通過嵌入的SQL語句對異構數(shù)據(jù)庫進行轉換,這種方式可以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)轉換。利用Web技術,當用戶需要查詢相關的信息時,只要在瀏覽器中輸入命令,調(diào)用系統(tǒng)的各個組件進行決策或瀏覽結果時,Web服務器接受請求,依據(jù)內(nèi)容到數(shù)據(jù)庫中搜索符合條件的記錄,最后回傳給瀏覽器。

4、MES與ERP整合
       企業(yè)資源計劃系統(tǒng)和制造執(zhí)行系統(tǒng)是企業(yè)綜合自動化中2個重要的系統(tǒng)。特別是MES彌合了企業(yè)計劃層和生產(chǎn)車間過程控制系統(tǒng)之間的間隔,是制造業(yè)信息集成的紐帶。MES通過強調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產(chǎn),同時也為敏捷制造企業(yè)的實施提供了良好的基礎。深刻理解FRP、MES系統(tǒng)先進的管理思想和內(nèi)在關系,使它們有機整合,方能使企業(yè)計劃水平和執(zhí)行能力都得到提高。
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