1   概述

MES系統(tǒng)是一個(gè)企業(yè)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的核心作業(yè)平臺。提供從生產(chǎn)訂單到產(chǎn)品完工的全部生產(chǎn)活動(dòng)的優(yōu)化管理，運(yùn)用及時(shí)、準(zhǔn)確的采集信息，指導(dǎo)、啟動(dòng)、響應(yīng)并記錄管理工廠的生產(chǎn)活動(dòng)，從而能夠?qū)l件的變化做出迅速的響應(yīng)、減少非增值活動(dòng)、提高工廠運(yùn)作過程的透明度和執(zhí)行效率。MES不但可以改善設(shè)備投資回報(bào)率，而且有助于及時(shí)交貨、加快庫存周轉(zhuǎn)、提高收益和現(xiàn)金流的績效，更重要有助于企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的提高和持續(xù)改進(jìn)，以便最大限度的提高客戶滿意度，提升企業(yè)品牌形象和核心競爭力。

一套完整的MES解決方案包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、基礎(chǔ)開發(fā)平臺、業(yè)務(wù)套件按需選擇，包括生產(chǎn)建模、計(jì)劃調(diào)度、生產(chǎn)作業(yè)、質(zhì)量管理、物料管理、設(shè)備管理、刀具管理、工裝管控、擴(kuò)展分析應(yīng)用等業(yè)務(wù)管理與分析模塊。使MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)和自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙向的信息集成，接收ERP下達(dá)的車間生產(chǎn)計(jì)劃，并進(jìn)行詳細(xì)作業(yè)計(jì)劃和任務(wù)分配，向ERP系統(tǒng)反饋生產(chǎn)、質(zhì)量等信息，同時(shí)通過MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)制造過程信息的實(shí)時(shí)采集、管理和反饋，進(jìn)行批次跟蹤，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追溯，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，對物料進(jìn)行管理，對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程與管理決策的高效集成。

2   設(shè)計(jì)原則

平臺化：基于平臺化體系架構(gòu)的增量迭代系統(tǒng)，從而適應(yīng)MES項(xiàng)目快速定制和快速開發(fā)特性；

持續(xù)化：軟件的穩(wěn)定性和低維護(hù)成本，以及可持續(xù)化發(fā)展，滿足企業(yè)長期使用，輕松升級的要求，是長遠(yuǎn)化建設(shè)合作考慮；

開放性：軟件的擴(kuò)展性和集成性；支持基于軟件組裝的開發(fā)模式，滿足企業(yè)的不斷增長的業(yè)務(wù)需求；

擴(kuò)展性：提供高級二次開發(fā)擴(kuò)展到能力，使得企業(yè)經(jīng)過培訓(xùn)自己有能力來配置、開發(fā)一些客戶化需求，使得系統(tǒng)具有靈活適應(yīng)性；

一體化：ERP/MES的一體化解決方案，MES遵從ISA-95標(biāo)準(zhǔn)，可以輕松實(shí)現(xiàn)ERP/MES的一體化應(yīng)用；

集成性：MES提供一個(gè)數(shù)據(jù)集成服務(wù)，可以輕松實(shí)現(xiàn)和第三方系統(tǒng)，包括ERP/SCM等系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)集成，滿足企業(yè)不斷擴(kuò)展到業(yè)務(wù)要求。

MES系統(tǒng)充分采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，系統(tǒng)內(nèi)核采用面向?qū)ο?、組件化設(shè)計(jì)、多層分布式架構(gòu)等多項(xiàng)領(lǐng)先的技術(shù)，保證了軟件的安全性、穩(wěn)定性、擴(kuò)展性、可維護(hù)性、設(shè)計(jì)傳承性和資源重復(fù)利用性。依托先進(jìn)的SOA技術(shù)架構(gòu)，MES可以方便的同微軟OFFICE套件、PDM、ERP等外圍進(jìn)行高度集成。

3   設(shè)計(jì)目標(biāo)

湖南良源自動(dòng)化（該公司致力于自動(dòng)化系統(tǒng)集成、信息化系統(tǒng)開發(fā)、DCS系統(tǒng)開發(fā)、PLC系統(tǒng)開發(fā)、低壓配電柜成套、變頻軟起柜等傳動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)，具體信息及更多的技術(shù)解決方案詳見www.hnlygroup.com）的工程師們多年來一直致力于該系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，如下只是典型的案例，具體項(xiàng)目會根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的解決方案。

1)   建立生產(chǎn)制造過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和可視化監(jiān)控的軟硬件平臺；實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、工況、物流和質(zhì)量等信息的實(shí)時(shí)采集、集中監(jiān)控與閉環(huán)反饋,并支持企業(yè)的擴(kuò)展應(yīng)用。

2)   建立基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)調(diào)度模型，以及對制造資源(設(shè)備、人員、工具、生產(chǎn)物料)的統(tǒng)一管理與合理配置,實(shí)現(xiàn)車間作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度的優(yōu)化和動(dòng)態(tài)管理,提高產(chǎn)品制造過程的透明化、均衡化和設(shè)備利用率,保證產(chǎn)品的制造周期。

3)   建立制造過程的產(chǎn)品檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?實(shí)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)（包括加工過程中自動(dòng)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、常規(guī)質(zhì)量檢驗(yàn)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)等多數(shù)據(jù)源）的統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）,實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵生產(chǎn)質(zhì)量環(huán)節(jié)，分析制造過程的質(zhì)量穩(wěn)定性和工序能力，為產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)并及時(shí)采取相應(yīng)的措施提供重要依據(jù)。

4)   完成公司ERP、MES等主要信息化系統(tǒng)的一體化信息流規(guī)劃與全面動(dòng)態(tài)集成,在此基礎(chǔ)上:

a)  實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、生產(chǎn)制造及管理數(shù)據(jù)的完整閉環(huán)和基于業(yè)務(wù)流程的動(dòng)態(tài)共享,以及基于制造規(guī)劃、作業(yè)調(diào)度與資源運(yùn)控一體化流程中相關(guān)制造數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng);當(dāng)產(chǎn)品和工藝數(shù)據(jù)發(fā)生變更時(shí),支持制造流程的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和更新。

b)  通過與ERP系統(tǒng)的集成與協(xié)同,形成支持中長期與現(xiàn)場實(shí)時(shí)級生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的推拉結(jié)合計(jì)劃體系，支持對客戶訂單的快速響應(yīng)和對生產(chǎn)異常的有效處理,支持JIT（準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)）等先進(jìn)管理模式的應(yīng)用。

c)  支持在制造作業(yè)現(xiàn)場(車間)對產(chǎn)品、工藝、質(zhì)量、作業(yè)等相關(guān)圖紙、文檔和技術(shù)文件的在線實(shí)時(shí)瀏覽與全關(guān)聯(lián)查詢。

d)  支持實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的生產(chǎn)和質(zhì)量數(shù)據(jù)追溯和多視圖查詢,并可通過報(bào)表中心靈活定制各類分析統(tǒng)計(jì)報(bào)表,為企業(yè)管理者提供決策信息支持。

5)   配合企業(yè)制定MES系統(tǒng)規(guī)范化管理流程和信息化崗位職責(zé),形成信息化環(huán)境下生產(chǎn)管理與制造執(zhí)行過程的規(guī)范化管理機(jī)制。

4   系統(tǒng)功能

根據(jù)典型行業(yè)特征，開發(fā)行業(yè)應(yīng)用套件，構(gòu)建MES系統(tǒng)，可以為決策者提供有力的依據(jù)來優(yōu)化生產(chǎn)資源和滿足企業(yè)決策需要。應(yīng)用套件著重于實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的管理，使工廠能夠?qū)ιa(chǎn)過程做出快速響應(yīng)，減少無附加價(jià)值的生產(chǎn)活動(dòng)，并發(fā)現(xiàn)影響質(zhì)量的重要原因，進(jìn)而提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量，使生產(chǎn)過程處于透明、可控的良性生產(chǎn)狀態(tài)。它能為企業(yè)用戶提供經(jīng)濟(jì)參數(shù)和工廠運(yùn)行性能參數(shù)，并可方便地進(jìn)行高級的報(bào)告生成和分析?；谠撈脚_構(gòu)建制造執(zhí)行系統(tǒng)，在保障系統(tǒng)的高可靠性、高可擴(kuò)展性及高效性的同時(shí)，可有效縮短項(xiàng)目周期。

在業(yè)務(wù)應(yīng)用套件中，MES系統(tǒng)可分成多個(gè)層次。

生產(chǎn)過程控制層：

生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)由分布在各裝配區(qū)域、各機(jī)加工線的監(jiān)控計(jì)算機(jī)、邏輯控制器、報(bào)警器、LED看板構(gòu)成，這些監(jiān)控終端提供動(dòng)態(tài)的監(jiān)控畫面、報(bào)警信號、過程信息來反映生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及其相關(guān)數(shù)據(jù)，操作人員通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)可以完成如下監(jiān)控操作：

設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警的監(jiān)控

質(zhì)量狀況及報(bào)警監(jiān)控

車間生產(chǎn)物料的監(jiān)控

業(yè)務(wù)處理層：

負(fù)責(zé)整個(gè)車間生產(chǎn)有機(jī)要素（人、機(jī)、料、法、環(huán)）的全部運(yùn)作管理服務(wù)，包括：

生產(chǎn)建模：實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)物料（零部件、成品）的制造要素的完整建模，包括人、機(jī)、料、法、環(huán)五要素；這個(gè)模型將是每個(gè)生產(chǎn)訂單一個(gè)規(guī)程，用來指導(dǎo)和約束生產(chǎn)，另外通過功能使得物理工廠建立一個(gè)邏輯模型。

計(jì)劃調(diào)度：負(fù)責(zé)接收ERP下達(dá)的生產(chǎn)指令或?qū)氲氖止どa(chǎn)計(jì)劃，并進(jìn)行計(jì)劃調(diào)整和排產(chǎn)、車間計(jì)劃模擬、計(jì)劃監(jiān)控調(diào)度、計(jì)劃分析；是整個(gè)MES系統(tǒng)的心臟，用來驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)現(xiàn)場的執(zhí)行和輔助業(yè)務(wù)流程執(zhí)行；

現(xiàn)場作業(yè)：負(fù)責(zé)生產(chǎn)工位的作業(yè)任務(wù)的處理，包括作業(yè)受理、數(shù)據(jù)采集、完工、轉(zhuǎn)序處理，是系統(tǒng)核心模塊，也是系統(tǒng)執(zhí)行力的表現(xiàn)；

質(zhì)量管理：負(fù)責(zé)車間生產(chǎn)過程質(zhì)量檢驗(yàn)，包括質(zhì)量控制、質(zhì)量檢驗(yàn)（自動(dòng)、手動(dòng)）、質(zhì)量SPC分析與監(jiān)控、質(zhì)量報(bào)警及異常處理、質(zhì)量追溯。

物料管理：負(fù)責(zé)管理車間范圍內(nèi)全部物料物流過程，包括：缺料報(bào)警、用料防錯(cuò)和采集、補(bǔ)料、物料配送轉(zhuǎn)移、統(tǒng)計(jì)報(bào)表；

設(shè)備管理：負(fù)責(zé)設(shè)備在車間范圍內(nèi)全生命周期管理，包括：設(shè)備保養(yǎng)、監(jiān)控、報(bào)警、履歷表、OEE分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表；

績效管理：匯總并整合制造運(yùn)行數(shù)據(jù)，提供關(guān)鍵績效分析報(bào)告，包括生產(chǎn)績效管理、質(zhì)量績效管理、庫存績效管理、維護(hù)績效管理等。

優(yōu)化分析層：

優(yōu)化調(diào)度：根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際，建立業(yè)務(wù)模型，運(yùn)用粒子群算法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等高級算法，支持生產(chǎn)仿真、優(yōu)化排產(chǎn)、智能調(diào)度、輔助決策等高級應(yīng)用。

智能分析：創(chuàng)建生產(chǎn)管理各個(gè)環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)、分析報(bào)表、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)儀表盤、關(guān)鍵性能指標(biāo)KPI分析，通過數(shù)據(jù)監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)作的性能。

系統(tǒng)集成服務(wù)層：

在MES信息化項(xiàng)目里面，可能涉及到MES與其它信息化系統(tǒng)(如ERP)的一體化集成，保證整個(gè)系統(tǒng)信息化高效工作；

MES系統(tǒng)提供了一個(gè)開放的集成層，通過SOA架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和ERP的集成關(guān)系，從而滿足企業(yè)一體化解決方案的要求。

至此，我們基本勾劃了MES系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能輪廓，系統(tǒng)的核心部分是生產(chǎn)管理服務(wù)層的相關(guān)服務(wù)的提供。

從信息化系統(tǒng)整體架構(gòu)角度，除業(yè)務(wù)套件外，還包括采集服務(wù)層、系統(tǒng)UI應(yīng)用層。

設(shè)備采集服務(wù)層：

信息門戶集成平臺基礎(chǔ)的設(shè)備采集服務(wù)完成現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集，通過對設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（如機(jī)床開關(guān)機(jī)時(shí)間、加工零件開始/結(jié)束時(shí)間、加工坐標(biāo)信息、F/S值、報(bào)警信息、機(jī)床效率統(tǒng)計(jì)、主軸負(fù)載、其它自動(dòng)測量數(shù)據(jù)等）的采集和管理服務(wù)，為MES生產(chǎn)管理層提供了生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)UI應(yīng)用層：

負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)服務(wù)于用戶的操作交互工作，包括權(quán)限、數(shù)據(jù)訪問、業(yè)務(wù)操作，并且用戶UI（C/S客戶端、BS的工廠門戶）是可以擴(kuò)展的，可以很方便的插入新的功能，良好的用戶訪問層可以很好的提高用戶體驗(yàn)，用戶或者管理員可以做一些簡單的二次開發(fā)，包括系統(tǒng)配置，用戶界面接配置、報(bào)表設(shè)計(jì)等功能，從而提升系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。

實(shí)施的功能模塊主要包括：