离散制造MES解决方案详细介绍

1   概述

MES系统是一个企业生产制造环节的核心作业平台。提供从生产订单到产品完工的全部生产活动的优化管理，运用及时、准确的采集信息，指导、启动、响应并记录管理工厂的生产活动，从而能够对条件的变化做出迅速的响应、减少非增值活动、提高工厂运作过程的透明度和执行效率。MES不但可以改善设备投资回报率，而且有助于及时交货、加快库存周转、提***和现金流的绩效，更重要有助于企业产品质量的提高和持续改进，以便限度的提高客户满意度，提升企业品牌形象和核心竞争力。

一套完整的MES解决方案包括生产数据采集、基础开发平台、业务套件按需选择，包括生产建模、计划调度、生产作业、质量管理、物料管理、设备管理、刀具管理、工装管控、扩展分析应用等业务管理与分析模块。使MES系统与ERP系统和自动化系统实现双向的信息集成，接收ERP下达的车间生产计划，并进行详细作业计划和任务分配，向ERP系统反馈生产、质量等信息，同时通过MES系统实现对生产制造过程信息的实时采集、管理和反馈，进行批次跟踪，实现质量追溯，提高企业的生产效率，改进产品质量，对物料进行管理，对关键设备进行有效监控，并实现生产过程与管理决策的高效集成。

2   设计原则

平台化：基于平台化体系架构的增量迭代系统，从而适应MES项目快速定制和快速开发特性；

持续化：软件的稳定性和低维护成本，以及可持续化发展，满足企业长期使用，轻松升级的要求，是长远化建设合作考虑；

开放性：软件的扩展性和集成性；支持基于软件组装的开发模式，满足企业的不断增长的业务需求；

扩展性：提供***二次开发扩展到能力，使得企业经过培训自己有能力来配置、开发一些客户化需求，使得系统具有灵活适应性；

一体化：ERP/MES的一体化解决方案，MES遵从ISA-95标准，可以轻松实现ERP/MES的一体化应用；

集成性：MES提供一个数据集成服务，可以轻松实现和第三方系统，包括ERP/SCM等系统进行互动集成，满足企业不断扩展到业务要求。

MES系统充分采用了***的设计理念，系统内核采用面向对象、组件化设计、多层分布式架构等多项***的技术，***了软件的安全性、稳定性、扩展性、可维护性、设计传承性和资源重复利用性。依托***的SOA技术架构，MES可以方便的同微软OFFICE套件、PDM、ERP等外围进行高度集成。

3   设计目标

湖南良源自动化（该公司致力于自动化系统集成、信息化系统开发、DCS系统开发、PLC系统开发、低压配电柜成套、变频软起柜等传动系统开发，具体信息及更多的技术解决方案详见）的工程师们多年来一直致力于该系统的开发与应用，如下只是典型的案例，具体项目会根据实际情况采取相应的解决方案。

1)   建立生产制造过程实时数据采集和可视化监控的软硬件平台；实现对生产设备运行参数、工况、物流和质量等信息的实时采集、集中监控与闭环反馈,并支持企业的扩展应用。

2)   建立基于实时数据的生产调度模型，以及对制造资源(设备、人员、工具、生产物料)的统一管理与合理配置,实现车间作业计划与调度的优化和动态管理,提高产品制造过程的透明化、均衡化和设备利用率,***产品的制造周期。

3)   建立制造过程的产品检验模型,实现质量数据（包括加工过程中自动采集的实时数据、常规质量检验的现场数据或历史数据等多数据源）的统计过程控制（SPC）,实时监控关键生产质量环节，分析制造过程的质量稳定性和工序能力，为产品质量改进并及时采取相应的措施提供重要依据。

4)   完成公司ERP、MES等主要信息化系统的一体化信息流规划与全面动态集成,在此基础上:

a)  实现产品数据、工艺数据、生产制造及管理数据的完整闭环和基于业务流程的动态共享,以及基于制造规划、作业调度与资源运控一体化流程中相关制造数据的联动;当产品和工艺数据发生变更时,支持制造流程的动态响应和更新。

b)  通过与ERP系统的集成与协同,形成支持中长期与现场实时级生产作业计划的推拉结合计划体系，支持对客户订单的快速响应和对生产异常的有效处理,支持JIT（准时生产）等***管理模式的应用。

c)  支持在制造作业现场(车间)对产品、工艺、质量、作业等相关图纸、文档和技术文件的在线实时浏览与全关联查询。

d)  支持实现产品全生命周期的生产和质量数据追溯和多视图查询,并可通过报表中心灵活定制各类分析统计报表,为企业管理者提供决策信息支持。

5)   配合企业制定MES系统规范化管理流程和信息化岗位职责,形成信息化环境下生产管理与制造执行过程的规范化管理机制。

4   系统功能

根据典型行业特征，开发行业应用套件，构建MES系统，可以为决策者提供有力的依据来优化生产资源和满足企业决策需要。应用套件着重于实现对生产过程的管理，使工厂能够对生产过程做出快速响应，减少无附加价值的生产活动，并发现影响质量的重要原因，进而提升生产效率和质量，使生产过程处于透明、可控的良性生产状态。它能为企业用户提供经济参数和工厂运行性能参数，并可方便地进行***的报告生成和分析。基于该平台构建制造执行系统，在保障系统的高可靠性、高可扩展性及高效性的同时，可有效缩短项目周期。

生产过程控制层：

生产监控系统由分布在各装配区域、各机加工线的监控计算机、逻辑控制器、报警器、LED看板构成，这些监控终端提供动态的监控画面、报警信号、过程信息来反映生产设备的运转状态及其相关数据，操作人员通过监控计算机可以完成如下监控操作：

设备运行状态及报警的监控

质量状况及报警监控

车间生产物料的监控

业务处理层：

负责整个车间生产有机要素（人、机、料、法、环）的全部运作管理服务，包括：

生产建模：实现车间生产物料（零部件、成品）的制造要素的完整建模，包括人、机、料、法、环五要素；这个模型将是每个生产订单一个规程，用来指导和约束生产，另外通过功能使得物理工厂建立一个逻辑模型。

计划调度：负责接收ERP下达的生产指令或导入的手工生产计划，并进行计划调整和排产、车间计划模拟、计划监控调度、计划分析；是整个MES系统的心脏，用来驱动生产现场的执行和辅助业务流程执行；

现场作业：负责生产工位的作业任务的处理，包括作业受理、数据采集、完工、转序处理，是系统核心模块，也是系统执行力的表现；

质量管理：负责车间生产过程质量检验，包括质量控制、质量检验（自动、手动）、质量SPC分析与监控、质量报警及异常处理、质量追溯。

物料管理：负责管理车间范围内全部物料物流过程，包括：缺料报警、用料防错和采集、补料、物料配送转移、统计报表；

设备管理：负责设备在车间范围内全生命周期管理，包括：设备保养、监控、报警、履历表、OEE分析、统计报表；

绩效管理：汇总并整合制造运行数据，提供关键绩效分析报告，包括生产绩效管理、质量绩效管理、库存绩效管理、维护绩效管理等。

优化分析层：

优化调度：根据业务实际，建立业务模型，运用粒子群算法、BP神经网络等***算法，支持生产仿真、优化排产、智能调度、辅助决策等***应用。

智能分析：创建生产管理各个环节的业务统计、分析报表、业务数据仪表盘、关键性能指标KPI分析，通过数据监控整个生产运作的性能。

系统集成服务层：

在MES信息化项目里面，可能涉及到MES与其它信息化系统(如ERP)的一体化集成，***整个系统信息化高效工作；

MES系统提供了一个开放的集成层，通过SOA架构来实现和ERP的集成关系，从而满足企业一体化解决方案的要求。

至此，我们基本勾划了MES系统的业务功能轮廓，系统的核心部分是生产管理服务层的相关服务的提供。

从信息化系统整体架构角度，除业务套件外，还包括采集服务层、系统UI应用层。

设备采集服务层：

信息门户集成平台基础的设备采集服务完成现场生产数据的采集，通过对设备实时数据（如机床开关机时间、加工零件开始/结束时间、加工坐标信息、F/S值、报警信息、机床效率统计、主轴负载、其它自动测量数据等）的采集和管理服务，为MES生产管理层提供了生产现场数据。

系统UI应用层：

负责处理系统服务于用户的操作交互工作，包括权限、数据访问、业务操作，并且用户UI（C/S客户端、BS的工厂门户）是可以扩展的，可以很方便的插入新的功能，良好的用户访问层可以很好的提高用户体验，用户或者管理员可以做一些简单的二次开发，包括系统配置，用户界面接配置、报表设计等功能，从而提升系统的应用价值。

实施的功能模块主要包括：