制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的研究與開發(fā)-

1、UDC 學(xué)校代碼 10500 碩士學(xué)位論文題目:制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES的研究與開發(fā)英文題目:Research and Development for Manufacturing Execution System學(xué)位申請(qǐng)人姓名:陳中瑾申請(qǐng)學(xué)位學(xué)科專業(yè):機(jī)械制造及自動(dòng)化指導(dǎo)教師姓名:吳斌方二九年二月UDC 學(xué)校代碼 10500 碩士學(xué)位論文題 目 制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES的研究與開發(fā)英文題目Research and Development for Manufacturing Execution System研究生姓名(簽名 陳 中 瑾指導(dǎo)教師姓名(簽名 吳斌方 職 稱 副教授申請(qǐng)學(xué)位學(xué)科名稱 08020

2、1 學(xué)科代碼 10500論文答辯日期 2008-5-15 學(xué)位授予日期學(xué)院負(fù)責(zé)人(簽名評(píng)閱人姓名評(píng)閱人姓名年 月 日 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文,是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下,獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的研究成果。除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名:日期:年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論文

3、被查閱和借閱。本人授權(quán)湖北工業(yè)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。學(xué)位論文作者簽名:陳中瑾指導(dǎo)教師簽名:吳斌方日期:2009年5月27日日期:2009年5月27日摘要中國加入WTO以及全球化市場的形成,使得國內(nèi)的各行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn),特別是現(xiàn)在金融危機(jī)的爆發(fā),使得全球的市場都開始轉(zhuǎn)向中國。為了能在日趨激烈的競爭環(huán)境中,有自己的立足之地,各行業(yè)在引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備以及高素質(zhì)人才的同時(shí),還必須在管理上下功夫。只有管理跟得上,才能高效地運(yùn)用各行業(yè)的資源,產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。制造車間作為企業(yè)信息流、物料流與控制流的匯集點(diǎn)

4、,是企業(yè)效益的源頭,因而成為企業(yè)管理的重點(diǎn)。制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System,簡稱MES是制造管理系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要技術(shù)。它是協(xié)調(diào)企業(yè)上層ERP決策與底層車間制造現(xiàn)場的一種管理系統(tǒng),主要是加強(qiáng)計(jì)劃管理層與底層控制之間的信息流通,解決企業(yè)信息“鴻溝”問題,起到一個(gè)很好的銜接的作用。該論文以五岳科技公司的信息化為背景,分析了五岳科技公司以及類似的中小企業(yè)的需求功能狀況。通過全面分析MES的基本原理、MES在國內(nèi)外發(fā)展及現(xiàn)狀,結(jié)合我國現(xiàn)行制造企業(yè)的特點(diǎn)、實(shí)踐過程中存在的一些問題,指出了應(yīng)用MES 技術(shù)的必要性,并針對(duì)MES生產(chǎn)調(diào)度復(fù)雜、底層數(shù)據(jù)采集困難和可集成

5、性差等關(guān)鍵技術(shù)提出了解決方案。最后通過對(duì)MES各主要功能模塊的分析,參考國內(nèi)外MES軟件產(chǎn)品的特點(diǎn),聯(lián)系五岳科技公司的需求,分析了MES系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)模型,并利用VC作為開發(fā)工具編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)前端,SQL Server為數(shù)據(jù)庫初步實(shí)現(xiàn)了MES的系統(tǒng)功能。關(guān)鍵詞:企業(yè)管理;制造執(zhí)行系統(tǒng);生產(chǎn)調(diào)度;數(shù)據(jù)采集;企業(yè)資源計(jì)劃AbstractChina joins WTO as well as the globalized market formation, causes Chinese various professions to face the huge challenge, specially n

6、ow financial crisis's eruption, caused the whole world to aim at the Chinese market。For can in the keen competition environment, have own foothold day by day, various professions during introduction vanguard technology, equipment as well as high quality talented person's, but must work hard

7、in the management. Only then manages can follow, can utilize various professions highly effective the resources, has a greater economic efficiency. Makes the workshop to take the enterprise information flow, the material class and the control class collection spot, is the performance of enterprises

8、source, thus becomes the business management the key point.The manufacturing execution system makes in a management system management system's important technology. It is linking up enterprise upper formation ERP and the first floor workshop produces the scene the management system management sy

9、stem, strengthens the project management level and between the first floor control communication, the solution enterprise information “the gap” the question, plays role which links the preceding with the following.This paper is based on the project of wu yue technology Corporation informatization, a

10、nalysis the function requirement of similar small and middle sized companied as wu yue technology Corporation.Through the overall analysis MES basic principle, MES in the domestic and foreign development and the present situation, unifies some questions which in our country present Manufacturing fir

11、m's characteristic, the practice process exists, had pointed out applies the MES technology the necessity, and aims at the MES production scheduling to be complex, the first floor data acquisition difficulty and might the integration inferior key technologies propose the solution. Finally throug

12、h to the MES each major function module's analysis, refers tothe domestic and foreign MES software product the characteristic, relates our country Manufacturing firm's demand, has analyzed the MES system's architecture model, realizes front end the system using VC as the development kit

13、programming, SQL Server was the database has realized the MES system function initially.Keywords:Enterprise management,Manufacturing Execution System,Production scheduling,Data Collection,Enterprise Resources Planning目 錄摘要.I ABSTRACT.II 第一章 引 言 (11.1概述 (11.2 MES產(chǎn)生及其發(fā)展 (21.3 論文研究的意義及主要內(nèi)容 (8第二章 MES在中小

14、企業(yè)中的定位 (112.1中小制造企業(yè)信息化系統(tǒng)調(diào)研 (112.2MES在中小制造企業(yè)實(shí)施中存在的問題 (122.3MES的發(fā)展趨勢 (142.4 本章小結(jié) (15第三章 MES系統(tǒng)的框架模型建立 (163.1MES系統(tǒng)功能模塊分析 (163.2 五岳科技公司需求分析 (193.3MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能要點(diǎn) (213.4MES系統(tǒng)總體邏輯方案 (223.5本章小結(jié) (23第四章 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究 (244.1基于MES的生產(chǎn)調(diào)度 (244.2MES與現(xiàn)有系統(tǒng)的信息集成 (274.3 本章小結(jié) (30第五章MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) (315.1系統(tǒng)開發(fā)方法 (315.2MES體系結(jié)構(gòu)選擇 (

15、345.3數(shù)據(jù)庫的選擇 (375.4制造執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) (40第六章 結(jié)論與展望 (506.1 全文總結(jié) (506.2 工作展望 (50參考文獻(xiàn) (52作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 (54致 謝 (55第一章 引 言1.1概述近年來,制造業(yè)得到了比較快的發(fā)展,我國作為一個(gè)制造業(yè)大國,雖然其產(chǎn)值已經(jīng)超過了GDP的三分之一,成為全球第四大制造產(chǎn)業(yè)大國,但是我國的人均勞動(dòng)生產(chǎn)率卻處于比較低的水平,僅為美國的1/25、為日本的1/261;而且我國是世界擁有機(jī)床量最多的國家,但我國的數(shù)控化率僅達(dá)到1.9%,這與西方工業(yè)國家一般的20%的差距太大,這些數(shù)據(jù)都可以表明我國單單只是制造業(yè)大國而并非強(qiáng)國。

16、而針對(duì)我國制造企業(yè)的大多數(shù)的現(xiàn)狀,加強(qiáng)企業(yè)管理成為首當(dāng)其沖的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,以計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化及現(xiàn)代管理思想為核心的現(xiàn)代化技術(shù)徹底的改變了傳統(tǒng)制造業(yè)。.現(xiàn)代企業(yè)若想在目前強(qiáng)烈競爭的環(huán)境下中生存和發(fā)展,信息化是必然的選擇。因而現(xiàn)在許多企業(yè)都通過信息系統(tǒng)的建設(shè)來加強(qiáng)管理,從而提高企業(yè)的競爭力。一個(gè)制造型企業(yè)是否能保證生產(chǎn)運(yùn)行狀況良好2,首要的問題就是看上層ERP 決策與底層生產(chǎn)控制間要能很好的、及時(shí)的進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào),以方便管理人員能準(zhǔn)確了解現(xiàn)場狀況的瞬息變化,并在短時(shí)間內(nèi)做出準(zhǔn)確、快速的判斷和給出應(yīng)對(duì)方案,以保證生產(chǎn)計(jì)劃能按期、有效的完成。雖然目前企業(yè)資源計(jì)劃(ERP和底層過程

17、控制系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了相當(dāng)成熟的階段,但是由于ERP是企業(yè)管理的上層決策,不能對(duì)車間現(xiàn)場的數(shù)據(jù)及時(shí)了解從而做出決策;而現(xiàn)場自動(dòng)化系統(tǒng)是對(duì)現(xiàn)場設(shè)備和工藝參數(shù)的監(jiān)控,而并對(duì)車間制造進(jìn)行管理。所以,這樣就導(dǎo)致了ERP 系統(tǒng)和底層過程控制系統(tǒng)之間出現(xiàn)了銜接的“管理信息斷層”,對(duì)于企業(yè)車間現(xiàn)場的調(diào)度和計(jì)劃管理方面它們就顯得比較無能為力了。因此對(duì)企業(yè)制造車間現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、調(diào)度管理和生產(chǎn)組織提出了挑戰(zhàn),而制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System, MES正好彌補(bǔ)了這一缺陷,在計(jì)劃管理和底層控制之間架起了一座橋梁,是最終實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)信息集成的紐帶。車間制造現(xiàn)場是企業(yè)關(guān)鍵信息、

18、物料、技術(shù)合操作人員等資源最為密集的地方,是企業(yè)效益至關(guān)重要的地方,因而成為企業(yè)管理的重中之重。MES3主要功能在于將生產(chǎn)計(jì)劃細(xì)化到工序級(jí)、對(duì)車間加工現(xiàn)場進(jìn)行指揮和實(shí)時(shí)調(diào)度、及時(shí)了解制品庫存情況以準(zhǔn)確的按期出貨等等。最近幾年來,各行各業(yè)都對(duì)MES的給予了很大的關(guān)注和重視,使得很多專業(yè)的軟件研發(fā)商都全力的加入到制造執(zhí)行系統(tǒng)的開發(fā)中來,而且很多大型的企業(yè)也都開始研發(fā)適合自己的MES。2008年全球制造業(yè)在管理軟件方面的投資,MES居第二位,僅次于ERP,在國內(nèi)外很多制造行業(yè)中MES和ERP都可以相提并論。1.2 MES產(chǎn)生及其發(fā)展MES的全稱是制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execut

19、ion System,主要是針對(duì)車間的全部生產(chǎn)過程并指導(dǎo)生產(chǎn)管理。MESA對(duì)MES給出了這樣的定義:“制造執(zhí)行系統(tǒng)是一些能夠指導(dǎo)并完成車間級(jí)生產(chǎn)管理及優(yōu)化的硬件和軟件的集合,車間的生產(chǎn)活動(dòng)包括從生產(chǎn)任務(wù)下到車間直至成品生產(chǎn)完成并質(zhì)檢入庫的一系列過程。它主要靠收集車間現(xiàn)場實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的與加工相聯(lián)系的所有信息來安排、指導(dǎo)生產(chǎn)活動(dòng),并向企業(yè)上層管理者反饋現(xiàn)場作業(yè)情況、提供車間生產(chǎn)狀況的任務(wù)評(píng)價(jià)信息4。”隨著在全球加工業(yè)中生產(chǎn)制造的自動(dòng)化水平的逐漸上升,特別是在離散型、流程型以及混合型制造企業(yè)制造自動(dòng)化的需求越來越強(qiáng)烈,而且企業(yè)資源計(jì)劃(ERP系統(tǒng)進(jìn)行整體決策時(shí)也需要有企業(yè)實(shí)時(shí)的制造信息作為輔助,所以企業(yè)

20、需要一種管理系統(tǒng)既滿足與上層ERP系統(tǒng)進(jìn)行溝通同時(shí)能滿足目前制造車間的復(fù)雜狀況:將生產(chǎn)的產(chǎn)品工序級(jí)的排產(chǎn)聯(lián)系起來,盡量減少產(chǎn)品在轉(zhuǎn)移過程中的等待時(shí)間,從而縮短其生產(chǎn)周期節(jié)約成本。但來自過程控制的車間生產(chǎn)狀態(tài)信息和產(chǎn)品加工信息并不足以準(zhǔn)確的反映出車間的制造進(jìn)度以及產(chǎn)品質(zhì)量、車間現(xiàn)在生產(chǎn)力等實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。因而也就產(chǎn)生了制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES的概念:為企業(yè)上層企業(yè)資源計(jì)劃(ERP系統(tǒng)和車間底層過程控制系統(tǒng)之間提供一個(gè)信息溝通的橋梁,如圖1.1所示5。制造執(zhí)行系統(tǒng)可以采集大量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息,為從任務(wù)下發(fā)至車間到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)的優(yōu)化提供有力的支撐,通過收集到得實(shí)時(shí)信息,快速反應(yīng)對(duì)車間的生產(chǎn)活

21、動(dòng)做出及時(shí)指導(dǎo),增強(qiáng)制造企業(yè)運(yùn)行和管理效果6。 圖1.1 管控一體化結(jié)構(gòu)隨著現(xiàn)在市場競爭越來越強(qiáng)烈,很多企業(yè)都開發(fā)重視到管理上存在的問題,因此ERP等管理系統(tǒng)也得以大量實(shí)施到了企業(yè)中間,同時(shí)也為企業(yè)的生產(chǎn)管理提供了很大的幫助。但是,企業(yè)資源計(jì)劃(ERP強(qiáng)調(diào)的是企業(yè)的整體計(jì)劃,現(xiàn)場自動(dòng)化系統(tǒng)則只是對(duì)現(xiàn)場設(shè)備和工藝參數(shù)的監(jiān)控。因此,在車間現(xiàn)場的生產(chǎn)管理和調(diào)度等實(shí)時(shí)管理問題上這類軟件系統(tǒng)就顯得功能薄弱了。為了很好的解決這個(gè)問題,制造執(zhí)行系統(tǒng)的理念就隨之而產(chǎn)生了。20世紀(jì)70年代,生產(chǎn)管理技術(shù)等到了相當(dāng)?shù)闹匾暫桶l(fā)展,但是車間的生產(chǎn)管理還只處理初步階段。不過很多企業(yè)開始研發(fā)或引進(jìn)功能比較單一的車間管理系

22、統(tǒng):質(zhì)量管理系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)控制系統(tǒng)等,這些管理系統(tǒng)都只能算是制造執(zhí)行系統(tǒng)的一個(gè)功能模塊子系統(tǒng)。到了20世紀(jì)80年代后期,在競爭激烈的市場經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下,企業(yè)上層決策受市場支配的力度越來越大,企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者開始清晰地認(rèn)識(shí)到生產(chǎn)計(jì)劃不能繼續(xù)只以企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)狀況來擬定,應(yīng)該充分考慮客戶的要求,而且當(dāng)產(chǎn)品改型或者訂單有變更時(shí)能做出及時(shí)的生產(chǎn)調(diào)整。因而生產(chǎn)計(jì)劃的適應(yīng)性受到了嚴(yán)重的考驗(yàn),解決生產(chǎn)計(jì)劃的實(shí)時(shí)性、靈活性以及增加底層生產(chǎn)過程的信息交互,提高企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)決策的正確、高效性,就成為了當(dāng)時(shí)企業(yè)管理的重要研究方向。為了使這類問題得到快速的解決,1990年11月美國先進(jìn)制造研究協(xié)會(huì)(AMR第一次正式的提出7,8制

23、造執(zhí)行系統(tǒng)的系統(tǒng)管理理念,一年多以后又在美國成立了MES國際聯(lián)合會(huì)(MESA International9-12旨在宣傳制造執(zhí)行系統(tǒng)的思想和推廣其相關(guān)產(chǎn)品的貿(mào)易聯(lián)合會(huì),短時(shí)間內(nèi)就取得了良好的效果。根據(jù)1992年美國先進(jìn)制造研究協(xié)會(huì)提出的企業(yè)集成的三層框架模型(如圖1.2所示,制造執(zhí)行系統(tǒng)處于企業(yè)管理的中間層,它有機(jī)地將企業(yè)資源計(jì)劃管理和底層過程控制的信息集成起來 13,為計(jì)劃層和控制層之間架起了信息交互的橋梁,初步實(shí)現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)部所有信息的集成。計(jì)劃層:以企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)為主體,它強(qiáng)調(diào)企業(yè)整體的計(jì)劃性。執(zhí)行層(MES:強(qiáng)調(diào)詳細(xì)計(jì)劃的具體實(shí)施和現(xiàn)場調(diào)度控制。通過MES實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源計(jì)劃與底層過程控制

24、信息的交互,制造執(zhí)行系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)車間現(xiàn)場的生產(chǎn)管理和實(shí)時(shí)的調(diào)度執(zhí)行?？刂茖?Control:它是面向生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備控制。 圖1.2 AMR的三層企業(yè)集成模型1997年,美國制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(huì)一共發(fā)布了七份關(guān)于MES的白皮書。在這些資料中他們對(duì)MES做出了詳細(xì)的定義和功能上的細(xì)分、分析了MES與企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)之間的信息數(shù)據(jù)交流流程、給出了通過調(diào)查后的企業(yè)應(yīng)用MES的效益結(jié)果、MES的功能選擇以及MES的發(fā)展趨勢若干關(guān)鍵問題做了比較詳細(xì)的表述9-12。美國制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(huì)的白皮書將MES分為11項(xiàng)功能模塊14 15,如圖1.3所示。圖1.3 MESA MES 功能模型圖(1資源管理:收集車間的基本

25、資源狀況信息,為車間的生產(chǎn)計(jì)劃制定等提供數(shù)據(jù)支持;(2詳細(xì)計(jì)劃:車間管理人員根據(jù)系統(tǒng)所采集到得基本信息生成合理的工段詳細(xì)的生產(chǎn)計(jì)劃,并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化,掌握車間的整體生產(chǎn)安排。(3生產(chǎn)調(diào)度:系統(tǒng)需要對(duì)車間現(xiàn)場的所有生產(chǎn)信息:工段生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備狀況、人員狀況進(jìn)行有效管理,通過反饋回來的現(xiàn)場實(shí)時(shí)制造信息或者企業(yè)上層計(jì)劃的調(diào)整,進(jìn)行車間實(shí)時(shí)的作業(yè)調(diào)度安排。(4文檔管理:記錄與生產(chǎn)車間相關(guān)的所有基礎(chǔ)材料、人員、設(shè)備等各方面基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。(5現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集:系統(tǒng)需要能采集到制造現(xiàn)場與加工有關(guān)的所有數(shù)據(jù),包括設(shè)備加工和運(yùn)行情況、員工工作信息、在制品加工狀態(tài)等,為其它功能模塊提供有力的現(xiàn)場數(shù)據(jù),保證其它模塊的高效

26、運(yùn)行。(6人力資源管理:對(duì)車間所有員工的基本信息進(jìn)行記錄,對(duì)員工進(jìn)行階段性的考核,實(shí)現(xiàn)人力資源的最大限度利用,力爭達(dá)到人盡其才的效果。(7質(zhì)量管理:為車間生產(chǎn)提供相應(yīng)的工序級(jí)的質(zhì)量管理方案,對(duì)車間所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn),并生成相應(yīng)分析報(bào)表,為生產(chǎn)改進(jìn)提供信息。(8過程管理:對(duì)車間現(xiàn)場的全部生產(chǎn)過程進(jìn)行全程的監(jiān)控,將信息反饋到系詳細(xì)計(jì)劃性能分析生產(chǎn)跟蹤資源管理文檔管理過程管理設(shè)備管理人力資源 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集質(zhì)量管理生產(chǎn)調(diào)度統(tǒng),提高系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)度的決策支持。(9設(shè)備管理:記錄了設(shè)備的基本信息、設(shè)備維護(hù)信息以及當(dāng)前狀態(tài)下各設(shè)備的負(fù)荷狀況信息,為生產(chǎn)計(jì)劃制定和調(diào)度管理做支撐。(10生產(chǎn)跟蹤:記錄工件在任何時(shí)

27、間的位置信息和加工情況,以方便產(chǎn)品質(zhì)量追溯等管理活動(dòng)。(11性能分析:系統(tǒng)可根據(jù)安排的任務(wù)和人員、設(shè)備、工具、工裝以及時(shí)間的實(shí)際情況進(jìn)行能力平衡計(jì)算,達(dá)到合理資源配置,提高生產(chǎn)效率。進(jìn)入21世紀(jì)以來,MES技術(shù)已經(jīng)深入到廣大制造企業(yè),技術(shù)也已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?為了滿足市場旺盛的需求制造執(zhí)行系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)以及一些關(guān)鍵技術(shù)的研究。MES這種面向車間現(xiàn)場的生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)是從上世紀(jì)90年代后期開始迅速發(fā)展起來的,它是實(shí)施企業(yè)先進(jìn)制造技術(shù)和管理手段的基本技術(shù)。在許多工業(yè)比較發(fā)達(dá)國家的實(shí)踐證明:包括機(jī)械、電子、醫(yī)藥、化工、通訊等制造行業(yè)領(lǐng)域都成為了MES的受益者,而且能得到很高的

28、回報(bào)。美國于1992年成立了MES貿(mào)易聯(lián)合組織MESA,該組織主要是為了推廣制造執(zhí)行系統(tǒng)的思想以及其相關(guān)的產(chǎn)品。制造執(zhí)行系統(tǒng)在國外尤其是美國和日本得到了廣泛而深入的研究和應(yīng)用。MES國際聯(lián)合會(huì)針對(duì)“實(shí)施MES能給企業(yè)帶來的好處”這一方向分別于1993年和1996年兩次對(duì)實(shí)施MES系統(tǒng)的企業(yè)進(jìn)行了問卷調(diào)查12,其調(diào)查結(jié)果顯示:MES縮短制造周期45%左右,降低在制品25%或更多,縮短生產(chǎn)提前期35%左右,等等。目前人們都清醒的認(rèn)識(shí)到了制造執(zhí)行系統(tǒng)在企業(yè)生產(chǎn)管理中的特殊作用,因而國際上許多著名的軟件開發(fā)商和一些大型企業(yè)也都加入MES國際聯(lián)合會(huì),并推出了自己的MES產(chǎn)品。例如,國際上著名的ERP軟件

29、供應(yīng)商SAP公司就將MES 功能整合到了SAP-R/3系統(tǒng)中?，F(xiàn)在市場上流行的國外MES軟件開發(fā)商大致可以分為三類:一、系統(tǒng)集成商,如 Wonder ware 公司;二、專門為一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)行業(yè)開發(fā)的系統(tǒng)軟件,如Aspen Technology;三、開發(fā)中間組件技術(shù)的廠家等。此外,典型產(chǎn)品還包括西門子Simatic IT、Wonderware IAS、Kratzer-Automation intra FACTORY等等。雖然我國一直在大力的發(fā)展企業(yè)信息化技術(shù)研究,但車間自動(dòng)化一直是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié),而MES的有效實(shí)施將會(huì)徹底的改善這一局面,因此MES在我國具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。MES作為流

30、程工業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù),自上世紀(jì)80年代末,寶鋼就從西門子公司引進(jìn)了中國第一套MES系統(tǒng),到現(xiàn)在為止MES已經(jīng)在我國使用和研究了近30年,為MES在我國的全面推廣打下的良好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著企業(yè)對(duì)管理系統(tǒng)的逐步認(rèn)識(shí),MES在我國正飛速的發(fā)展著。目前,在國內(nèi)就鋼鐵行業(yè)正在建設(shè)MES的企業(yè)就超過30家,致使很多專業(yè)軟件開發(fā)商、高等院校已經(jīng)科研院所也都對(duì)MES加速的進(jìn)行研發(fā)。如圖表1.4,我國的MES軟件開發(fā)商主要有:表1.4 國內(nèi)主要MES應(yīng)用軟件軟件名稱使用行業(yè)軟件廠商天為MES 機(jī)械制造大連理工大學(xué)&大連華鐵海新興科技公司MES 機(jī)械制造南京比鄰軟件有限公司O-MES 制造業(yè)翰

31、科科技發(fā)展有限公司深圳東洋網(wǎng)藍(lán)軟件服務(wù)有限公司孔明生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)中小型生產(chǎn)制造企業(yè)myCIM 半導(dǎo)體制造上揚(yáng)軟件(上海有限公司MES制造運(yùn)行系統(tǒng)電子行業(yè)羽冠計(jì)算機(jī)科技股份有限公司(中國臺(tái)灣 Today MES 機(jī)械制造廣州今朝科技有限公司BT MES 機(jī)械制造普天系統(tǒng)集成有限公司BR-MES 機(jī)械制造南京航空航天大學(xué)&倍銳科技有限公司從2006年開始,MES在國內(nèi)受到了行業(yè)的普遍關(guān)注和重視。2006年,雖然國內(nèi)MES市場規(guī)模為9.1億元,但是在我國MES應(yīng)用仍處在初始階段,并沒有得到廣泛的應(yīng)用。如圖1.517不難看出: 圖1.5 國內(nèi)市場MES軟件占有率1. 西門子、寶信、UGS、明基逐

32、鹿和Apriso是目前中國MES市場上占有率最高的五家廠商。2. 目前,中國MES的市場潛力還是比較大,但是基本都是國外品牌占主導(dǎo),國內(nèi)軟件開發(fā)商的水平很國際還有一定差距。我國對(duì)車間層、單元層的研究大都偏重控制模型的研究,很少從MES角度研究開發(fā)面向制造過程的集成化管理和控制軟件。在MES 技術(shù)研究上,國內(nèi)外差別并不是很大,但在應(yīng)用上大多還停留在制造設(shè)備的集成、狀態(tài)監(jiān)督和控制階段,MES 產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用還處于起步階段。不過我國十五期間開展了大量的MES研究與應(yīng)用開發(fā)工作,上海寶信、浙大中控、上海交通大學(xué)、大連理工大學(xué)等高等學(xué)府和科研院所,結(jié)合鋼鐵、化工、醫(yī)療、通訊等行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用要求,開發(fā)了適

33、合流程工業(yè)、冶金工業(yè)等的MES產(chǎn)品。1.3 論文研究的意義及主要內(nèi)容隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,信息技術(shù)已經(jīng)成為生產(chǎn)系統(tǒng)管理的重要手段,現(xiàn)在已經(jīng)迎來的是在管理模式和管理方法上的重大變革。怎樣將信息化技術(shù)結(jié)合ERP、MES、SCM等一些先進(jìn)的管理理念應(yīng)用到現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)管理之中,提高企業(yè)管理水平和增強(qiáng)企業(yè)市場競爭力,已經(jīng)成為了當(dāng)前現(xiàn)代企業(yè)管理所重點(diǎn)關(guān)注的話題18,19,20。盡管自上世紀(jì)80年代末,寶鋼就從西門子公司引進(jìn)了中國第一套MES系統(tǒng),到現(xiàn)在MES在我國的具體應(yīng)用和研究已經(jīng)達(dá)到20多年了,但總體來說,與西方發(fā)達(dá)國家相比,我國無論是在MES技術(shù)深度與應(yīng)用廣度上都存在較大差距。畢英杰教授指出,由

34、于MES具有較強(qiáng)的行業(yè)性特征,各個(gè)行業(yè)制造過程具有較大的差異性,因此,當(dāng)前MES的核心問題是缺少統(tǒng)一的MES集成策略與標(biāo)準(zhǔn),目前市場上流行的制造執(zhí)行系統(tǒng)架構(gòu)不一、功能各異,存在著諸如產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)施能力、服務(wù)水平,選型、價(jià)格等一系列問題。根據(jù)e制造調(diào)查的數(shù)據(jù)17顯示:國內(nèi)18.8%的大型企業(yè)用戶已經(jīng)應(yīng)用了制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES;中小型企業(yè)MES應(yīng)用情況相對(duì)較差,13.6%的中型企業(yè)應(yīng)用了MES,但是卻只有5.3%的小型企業(yè)應(yīng)用了MES。因此,在我國MES市場處于啟動(dòng)階段,國內(nèi)對(duì)MES的需求還有很大的市場潛力,而且MES還將從大型企業(yè)逐步擴(kuò)散到中小型企業(yè)。鑒于MES對(duì)企業(yè)車間現(xiàn)場生產(chǎn)管理的重要性,我

35、國也將其列為“十一五”期間信息化方向重點(diǎn)研究的技術(shù)之一,聯(lián)合了國內(nèi)的MES研發(fā)和實(shí)施相關(guān)技術(shù)方面的人力、物力,重點(diǎn)研討和解決MES核心技術(shù)問題,以期望形成適合我國國內(nèi)制造業(yè)狀況、有自主MES軟件應(yīng)用能力的制造執(zhí)行系統(tǒng)。本課題主要來源于湖北五岳科技公司的車間信息化建設(shè)項(xiàng)目,主要進(jìn)行制造執(zhí)行系統(tǒng)的規(guī)劃、架構(gòu)設(shè)計(jì)以及相關(guān)技術(shù)的研究以及模型的研制。根據(jù)對(duì)五岳科技公司車間的實(shí)地調(diào)查以及國內(nèi)一些類似的中小型企業(yè)的調(diào)研顯示,信息化水平落后,管理手段低劣嚴(yán)重制約著中小制造企業(yè)的快速、良好的發(fā)展;而且引進(jìn)MES 技術(shù)的成功率也是很低的。要想改變中小企業(yè)的信息化現(xiàn)狀,推進(jìn)MES系統(tǒng)的實(shí)施成功,本人覺得必須從根本上

36、解決MES設(shè)計(jì)思路,不僅要使其具有好的實(shí)用、經(jīng)濟(jì)以及可重構(gòu)性和可配置性,而且要有更強(qiáng)的集成化能力。該設(shè)計(jì)以湖北五岳科技公司車間制造執(zhí)行系統(tǒng)為背景,實(shí)現(xiàn)了對(duì)制造車間的生產(chǎn)管理的開發(fā),本文主要對(duì)制造執(zhí)行系統(tǒng)的一下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究:1. 分析了MES的定義、發(fā)展歷程及其在國內(nèi)外目前的研究和應(yīng)用狀況,介紹了本論文的意義和研究內(nèi)容;2. 通過對(duì)我國目前中小企業(yè)進(jìn)行大量調(diào)查研究的基礎(chǔ)上分析了它們目前自身存在的特點(diǎn)以及實(shí)施MES的中存在的問題,弄清了MES的發(fā)展趨勢,很好的為MES在中小企業(yè)的實(shí)施做出了定位;3. 分析了MES的各個(gè)模塊的具體功能,針對(duì)企業(yè)的需求列出了急需解決的功能要點(diǎn),最后提出了系統(tǒng)實(shí)施

37、的框架模型;4. 并針對(duì)MES生產(chǎn)調(diào)度復(fù)雜、底層數(shù)據(jù)采集困難和可集成性差等關(guān)鍵技術(shù)做深入分析,并提出可行的解決方案;5. 介紹系統(tǒng)的開發(fā)方法、數(shù)據(jù)庫的總體設(shè)計(jì),并最終采用VC作為開發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了制造執(zhí)行系統(tǒng)。第二章 MES在中小企業(yè)中的定位2.1中小制造企業(yè)信息化系統(tǒng)調(diào)研通過對(duì)國內(nèi)一些相關(guān)中小制造業(yè)的調(diào)查研究、大量的相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀,本人對(duì)中小企業(yè)在信息化過程中突出的特點(diǎn)做了以下幾個(gè)方面的總結(jié):1. 資金少和設(shè)備差22:由于近幾年來我國制造業(yè)的快速發(fā)展,使得我國出現(xiàn)了一大批代工、小電器、零部件一類的中小型企業(yè)。這類企業(yè)投入少、發(fā)展慢,因而生產(chǎn)規(guī)模比較小、資本的積累也十分有限,這樣就導(dǎo)致企業(yè)的設(shè)備更

38、新緩慢,設(shè)備的新舊參差不齊。2. 人才缺乏:由于投資的規(guī)模小,中小企業(yè)管理和技術(shù)人才都極其缺乏。管理人才、技術(shù)人才一直是中小制造業(yè)奇缺的資源23,而且這類企業(yè)管理形式單一,競爭力比較弱;技術(shù)人才的缺乏導(dǎo)致技術(shù)缺少創(chuàng)新,因而難于發(fā)展。3. 依附生存,抗風(fēng)險(xiǎn)能力差:由于其技術(shù)落后、市場競爭力小、顧客有限,而且往往依附某幾個(gè)大企業(yè)而生存,失去一個(gè)大客戶后可能會(huì)對(duì)企業(yè)造成致命打擊。因而企業(yè)希望改進(jìn)管理方法以及創(chuàng)新技術(shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、塑造企業(yè)整體形象,從而使企業(yè)擁有較強(qiáng)的獨(dú)立性,增強(qiáng)市場的競爭力。4. 產(chǎn)品形式多樣:由于投資小,沒有獨(dú)立的高技術(shù),產(chǎn)品多是模仿生產(chǎn)或者來料加工,因而一般都是小

39、批量多品種生產(chǎn)。但是同時(shí)也可以很快適應(yīng)市場變化,生產(chǎn)可以快速轉(zhuǎn)型,易于生存。5. 生產(chǎn)混亂24:由于市場瞬息萬變,造成了多品種小批量生產(chǎn)是大多數(shù)中小企業(yè)的主要生產(chǎn)模式,這樣就導(dǎo)致了:生產(chǎn)計(jì)劃制定困難、設(shè)備管理技術(shù)落后、產(chǎn)品質(zhì)量和交貨期得不到保證、資源綜合利用率低等生產(chǎn)混亂不堪的狀況出現(xiàn)。通過上面對(duì)我國中小企業(yè)以及目標(biāo)企業(yè)的整體現(xiàn)狀特征調(diào)研分析,可以明顯的知道中小企業(yè)要想快速穩(wěn)步的發(fā)展,除了一方面要改善硬件制造設(shè)備和引進(jìn)人才外,還有一個(gè)重要的方面就是企業(yè)急需加強(qiáng)自身的管理水平和效率,這樣才能提高企業(yè)的整體競爭能力從而保持企業(yè)健康穩(wěn)步的發(fā)展。而MES技術(shù)作為一種針對(duì)這類多品種小批量生產(chǎn)的離散制造企

40、業(yè)的管理技術(shù),它可以從很多方面滿足我國現(xiàn)行中小企業(yè)的這類關(guān)鍵需求:1. 降低制造成本:從生產(chǎn)活動(dòng)整體而言,制造執(zhí)行系統(tǒng)通過對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)及異常情況的信息采集,能實(shí)時(shí)的對(duì)生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行指導(dǎo)和調(diào)度調(diào)整,從而保證車間生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行、縮短產(chǎn)品制造周期;其次,系統(tǒng)還能對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)控,可充分的利用設(shè)備資源;同時(shí)MES能實(shí)時(shí)監(jiān)控制品信息、預(yù)測完工時(shí)間,從而進(jìn)行及時(shí)的調(diào)度減少產(chǎn)品庫存量。2. 提高產(chǎn)品質(zhì)量:制造執(zhí)行系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集上能實(shí)現(xiàn)對(duì)在制品的實(shí)時(shí)監(jiān)控,通過反饋的信息對(duì)每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)控,這樣可以有效的保證產(chǎn)品的質(zhì)量;還可以找出造成質(zhì)量問題的根源,及時(shí)的對(duì)現(xiàn)場加工進(jìn)行調(diào)整從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)然制造執(zhí)行系

41、統(tǒng)的作用遠(yuǎn)不止于此25:主要還有:規(guī)范業(yè)務(wù)流程、細(xì)化作業(yè)計(jì)劃、提供企業(yè)內(nèi)部信息共享等等方面。而且中小企業(yè)規(guī)模較小,業(yè)務(wù)流程一般相對(duì)簡單,因此需要的MES技術(shù)要求并不是很高,所以制造系統(tǒng)的實(shí)施周期不會(huì)太長,見效也會(huì)相當(dāng)?shù)拿黠@。綜合上述的觀點(diǎn)我們可以很明顯的看出:我國中小企業(yè)需要實(shí)施制造執(zhí)行系統(tǒng),因?yàn)镸ES能很好解決企業(yè)決策層和生產(chǎn)車間過程控制之間的信息交互問題,滿足企業(yè)對(duì)車間現(xiàn)場制造管理的功能所需,很大程度上改善了企業(yè)對(duì)車間生產(chǎn)的控制力度和效果,大幅度增強(qiáng)了企業(yè)的市場競爭力。2.2 MES在中小制造企業(yè)實(shí)施中存在的問題MES技術(shù)雖然在我國有著近30年的研究、發(fā)展和應(yīng)用,但是以前一直局限于石油化工

42、和鋼鐵等大型工業(yè)企業(yè)。近幾年,隨著我國制造業(yè)的飛速發(fā)展,中小型企業(yè)才逐漸認(rèn)識(shí)到MES的作用并開始建設(shè)MES,因而在實(shí)施過程中存在的問題有很多,無法完全體現(xiàn)出MES技術(shù)對(duì)于車間生產(chǎn)管理提升的真正價(jià)值。這些問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1.企業(yè)MES實(shí)施基本條件不夠很多中小型企業(yè)管理者不顧自身的現(xiàn)狀而盲目的跟上潮流建立MES等多種管理軟件,但是卻沒有對(duì)企業(yè)足夠的認(rèn)識(shí)。因?yàn)镸ES的實(shí)施成功與否還有很多制約條件的:(1對(duì)資金的投入沒有準(zhǔn)備:制造執(zhí)行系統(tǒng)的建立不僅只包含初期MES的開發(fā)或引進(jìn)這部分費(fèi)用,在軟件的實(shí)施過程中還包括配套設(shè)施的建設(shè)費(fèi)、操作人員的培訓(xùn)費(fèi)、系統(tǒng)日常維護(hù)費(fèi)以及在長期使用中的二次開發(fā)費(fèi)用

43、等;雖然這部分資金比較少,但是對(duì)自身資金緊張的中小企業(yè)來說也是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)。(2硬件條件:企業(yè)現(xiàn)行設(shè)備的層次、企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和已有硬件基礎(chǔ)設(shè)施等等,這都可能會(huì)制約MES實(shí)施的周期及效果;(3企業(yè)自身素質(zhì):它要求目標(biāo)企業(yè)有著較好的管理基礎(chǔ)以及從事企業(yè)生產(chǎn)管理的員工素質(zhì)比較高,最好企業(yè)本身就建立了比較完善基礎(chǔ)信息。很多時(shí)候企業(yè)在開始引進(jìn)制造執(zhí)行系統(tǒng)之處對(duì)于這些小問題都沒引起足夠的關(guān)注,導(dǎo)致制造執(zhí)行系統(tǒng)在引進(jìn)后被企業(yè)閑置或者功能沒有完全發(fā)揮,而企業(yè)的管理者還認(rèn)為是中管理方法和手段不適用,最終對(duì)MES失去信心,而使企業(yè)的管理手段得不到真正意義上的增強(qiáng)。當(dāng)然,實(shí)施MES的基本條件起點(diǎn)并不高,一般比

44、較強(qiáng)的小型企業(yè)都有這方面的條件,但是我們?cè)趯?shí)施前要做好這方面的準(zhǔn)備,予以重視,以免出現(xiàn)進(jìn)退兩難的尷尬局面。2.多種不同層次的制造設(shè)備并存由于很多中小型制造企業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展,但是自身的資金投入又很有限,所以在其制造車間里一般存在在多種不同層次的生產(chǎn)設(shè)備。這樣就導(dǎo)致對(duì)相關(guān)設(shè)備的采集非常繁瑣和困難,但是制造執(zhí)行系統(tǒng)本身又強(qiáng)調(diào)的是實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集,這樣就導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮比較周全,工作量也會(huì)相應(yīng)增加。3. 關(guān)鍵技術(shù)有待進(jìn)一步完善目前由于經(jīng)濟(jì)危機(jī)的加劇,企業(yè)越發(fā)的重視自身的管理水平,所以制造執(zhí)行系統(tǒng)得到了廣泛的重視和發(fā)展,而且MES技術(shù)也已經(jīng)相當(dāng)成熟,但是在一些關(guān)鍵技術(shù)問題上還需要進(jìn)一步的完善 26,

45、27,如:(1 MES體系還不完整(2 缺乏MES技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(3 集成性還沒有完全解決(4 通用性和可配置性較差(5 實(shí)時(shí)性不是很強(qiáng)4. 開發(fā)者對(duì)用戶企業(yè)需求了解不足雖然MES將從大型企業(yè)逐步擴(kuò)散到中小型企業(yè)這是一個(gè)必然的趨勢28,為了滿足市場需求MES技術(shù)也在逐漸的走向標(biāo)準(zhǔn)化,但是MES系統(tǒng)一般需要廠商根據(jù)用戶的特定需求來進(jìn)行量身定制,類似ERP那樣標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品幾乎不存在。根據(jù)調(diào)查顯示,在實(shí)施MES的用戶企業(yè)中對(duì)廠商最不滿意的地方(如圖2.1所示就是他們對(duì)用戶的需求了解不夠透徹,這也在成了現(xiàn)在很多制造企業(yè)開始自行開發(fā)MES軟件。 圖2.1 客戶不滿意問題比例圖因?yàn)橐话阒行∑髽I(yè)的資金和人力資源有

46、限,因而MES軟件的開發(fā)和實(shí)施一定要建立在對(duì)需求企業(yè)制造現(xiàn)場相當(dāng)了解的基礎(chǔ)上,這樣才能保證MES的“實(shí)用、可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、完整”。2.3 MES的發(fā)展趨勢MES技術(shù)正向一個(gè)更為成熟化、人性化的方向健康的發(fā)展著,根據(jù)2000年美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ANSI致力于MES標(biāo)準(zhǔn)化工作(ANSI/ISA-95,發(fā)布的SP-95系列標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)看來,今后制造執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)展的主要特點(diǎn)就是:有良好的可集成性;易于變更,易于使用;面向?qū)ο蠛蛣?dòng)態(tài)WEB技術(shù)等等。主要表現(xiàn)為以下幾各方面:1.更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性:根據(jù)制造執(zhí)行系統(tǒng)本身的管理思想上分析,MES需要更為細(xì)致精確地現(xiàn)場生產(chǎn)狀態(tài)跟蹤和更完善的數(shù)據(jù)采集模塊功能,以實(shí)時(shí)的獲取

47、和處理更多的底層數(shù)據(jù)信息,為系統(tǒng)及時(shí)、準(zhǔn)確的進(jìn)行生產(chǎn)安排和調(diào)度提供更有力的信息。2.支持網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造:由于現(xiàn)在通訊技術(shù)的發(fā)展,很多中小企業(yè)都有各自的協(xié)作企業(yè),以整合企業(yè)間的優(yōu)勢,增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力。因而制造執(zhí)行的發(fā)展必須滿足企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作功能29。3.更好的集成化:制造執(zhí)行系統(tǒng)它處于企業(yè)信息化管理的中間層,擔(dān)負(fù)著企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)和底層過程控制系統(tǒng)的信息交流任務(wù)。因此在以后的MES技術(shù)研發(fā)上要研究開發(fā)更為方便的信息交互環(huán)境,以便企業(yè)所以信息的及時(shí)更新和反饋。4.MES全新的體系結(jié)構(gòu):以后的制造執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)該具有較高的柔性,可以根據(jù)目標(biāo)企業(yè)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行很大范圍的變更,進(jìn)行系統(tǒng)的重構(gòu)和快速配置

48、以快速滿足用戶需求。目前,隨著MES的應(yīng)用越來越為廣泛,對(duì)它的研究也越來越受到國際上一致的重視,隨著MES標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程的發(fā)展,它將對(duì)MES技術(shù)的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用,引導(dǎo)著MES的研究走向規(guī)劃化方向邁進(jìn)?，F(xiàn)行國際上很多主流供應(yīng)商(如: Siemens,Rockwell,Honeywell,SAP,GE等就都采用ISA-95標(biāo)準(zhǔn)。2.4 本章小結(jié)本章首先對(duì)目標(biāo)企業(yè)以及一些相類似的中小型制造企業(yè)做了實(shí)地調(diào)研,然后結(jié)合大量的文獻(xiàn)知識(shí)對(duì)這類企業(yè)現(xiàn)在自身的特點(diǎn)和管理手段做了總結(jié),從而佐證了中小企業(yè)實(shí)施MES的必要性;接著在此基礎(chǔ)上又分析得出了他們?cè)趯?shí)施MES 過程中存在的問題以及MES的發(fā)展趨勢。第三章

49、 MES系統(tǒng)的框架模型建立3.1 MES系統(tǒng)功能模塊分析根據(jù)對(duì)目標(biāo)企業(yè)五月科技公司的調(diào)查分析,結(jié)合企業(yè)的急切需求,本論文設(shè)計(jì)了九個(gè)常用的功能模塊:系統(tǒng)管理、文檔管理、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)計(jì)劃管理、生產(chǎn)物資管理、成本管理、設(shè)備管理以及質(zhì)量管理,具體如圖3.1所示 圖3.1MES系統(tǒng)功能模塊1 系統(tǒng)管理制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES的系統(tǒng)管理子主要負(fù)責(zé)設(shè)置所登陸用戶的密碼/賬號(hào)管理,根據(jù)各用戶的工作部門的職權(quán)范圍設(shè)置其相應(yīng)的登陸權(quán)限,同時(shí)還要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行日常維護(hù),為整個(gè)MES的運(yùn)行提供安全保障。它是企業(yè)車間制造信息的集中地,因而也成為企業(yè)車間信息機(jī)密的門戶。2 設(shè)備管理車間生產(chǎn)設(shè)備作為企業(yè)的生產(chǎn)工具,

50、是企業(yè)效益的源頭,也是MES中的重要資源之一。它工作地正常與否直接關(guān)系著企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè),與企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃完成質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等緊密相關(guān)30。該子系統(tǒng)的管理基本內(nèi)容可以大致分為31:設(shè)備的技術(shù)狀況管理、設(shè)備潤滑管理、設(shè)備的缺陷處理和設(shè)備運(yùn)行管理四大塊。設(shè)備技術(shù)狀況管理反映了設(shè)備目前能加工的精度標(biāo)準(zhǔn)、加工能力等方面的實(shí)際技術(shù)參數(shù);設(shè)備潤滑管理是正對(duì)設(shè)備的日常維護(hù)所設(shè)置的,它是設(shè)備使用壽命的基本保障;設(shè)備缺陷處理是對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)異常狀況的設(shè)備進(jìn)行維修和維護(hù),以及根據(jù)情況及時(shí)記錄并逐級(jí)上報(bào);設(shè)備運(yùn)行管理包括對(duì)設(shè)備的例行檢查,依據(jù)設(shè)備運(yùn)行的情況制定相應(yīng)的措施,特別是設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)要做好預(yù)警,以便及時(shí)維修避免耽

51、誤工期。3現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集眾所周知制造車間的現(xiàn)場狀況非常復(fù)雜,而制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES的數(shù)據(jù)采集需要大量且分散與加工相關(guān)的各方面數(shù)據(jù)32,它所采集的信息包括從生產(chǎn)決策下達(dá)到車間、原材料入庫、現(xiàn)場加工、設(shè)備監(jiān)控、質(zhì)量檢測到成品最后入庫的整個(gè)車間生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程。數(shù)據(jù)采集模塊主要是為其它模塊提供信息支持,是制造執(zhí)行系統(tǒng)的核心模塊之一。數(shù)據(jù)采集模塊為車間生產(chǎn)管理提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),能夠讓企業(yè)各相關(guān)部門管理人員及時(shí)掌握整個(gè)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài);為生產(chǎn)調(diào)度提供現(xiàn)場加工實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),對(duì)現(xiàn)場的突發(fā)事件做出臨時(shí)調(diào)度安排,調(diào)整生產(chǎn)以保證按期出貨;還能為事后的生產(chǎn)追蹤和對(duì)加工方案的改善提供強(qiáng)有力的依據(jù)。4 生產(chǎn)調(diào)度車間生產(chǎn)調(diào)度33,

52、是制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES的一個(gè)關(guān)鍵模塊,它能很大程度上體現(xiàn)出這個(gè)系統(tǒng)的性能,它主要是通過結(jié)合目前車間的生產(chǎn)狀況對(duì)加工作業(yè)的順序進(jìn)行計(jì)算,從而合理的安排組織生產(chǎn)。生產(chǎn)調(diào)度模塊通過對(duì)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES的生產(chǎn)計(jì)劃的具體執(zhí)行,完成生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)監(jiān)督等功能,而且針對(duì)員工臨時(shí)請(qǐng)假或設(shè)備異常等突發(fā)時(shí)間做處理,從而保證車間的生產(chǎn),使得車間的生產(chǎn)能按期有效地具體執(zhí)行。5 文檔管理文檔管理是負(fù)責(zé)記錄下整個(gè)車間所有公共信息,然后對(duì)其進(jìn)行集中的處理、整,為其它部門提供基礎(chǔ)信息支撐,也可以避免子部門的信息重復(fù)儲(chǔ)存造成的資源浪費(fèi)。文檔管理一方面登記車間員工的基本情況,記錄車間日常狀況、車間所有設(shè)備的基本參數(shù)等等,為車間制

53、定工序級(jí)的生產(chǎn)計(jì)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù);其次還包括每個(gè)員工的工時(shí)和工作量、設(shè)備使用情況和維修、更換記錄,從而為車間的成本預(yù)算和核算提供具體依據(jù);而且文檔管理還包括管理一些與生產(chǎn)相關(guān)的信息:包括產(chǎn)品圖紙、加工工藝文件、生產(chǎn)地變更等方面的記錄、單據(jù)。這樣對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理也很大程度上方便了用戶進(jìn)行查找和信息的準(zhǔn)備工作。當(dāng)然該部分還完成包括對(duì)存儲(chǔ)的與生產(chǎn)相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)操作。6 計(jì)劃管理由于制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES的特殊性,它強(qiáng)調(diào)與上下層管理系統(tǒng)的銜接,因而它對(duì)上層任務(wù)的具體分配就顯得尤為重要。計(jì)劃管理34就是對(duì)企業(yè)上層的車間計(jì)劃任務(wù)的具體劃分,一直細(xì)化到生成工序級(jí)的作業(yè)計(jì)劃。它需要給出對(duì)于某一生產(chǎn)相

54、關(guān)的優(yōu)先級(jí)、數(shù)量、加工設(shè)備、加工方法等具體的作業(yè)參數(shù)。它的主要作用就是采用最好最優(yōu)的加工方法安排一個(gè)合理的加工順序,從而達(dá)到最大限度地壓縮生產(chǎn)過程的目的。7 生產(chǎn)物質(zhì)庫存管理對(duì)于車間來說,生產(chǎn)物質(zhì)的庫存管理主要包括兩個(gè)大的方面:材料庫存管理和工具庫存管理。材料管理:需要真實(shí)、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的反映原材料、半成品、成品等物料的庫存數(shù)量以及在制品狀況,以便于庫管人員對(duì)庫存物料進(jìn)行全面有效的控制和管理,也為生產(chǎn)計(jì)劃的制定提供基礎(chǔ)信息。這樣就能有效加強(qiáng)庫存分析和控制,減少這方面的資金投入,以達(dá)到降低材料庫存,有效利用資金,避免材料積壓或短缺的目的。工具管理:針對(duì)生產(chǎn)過程中刀具、夾具、量具、低值易耗等工具實(shí)行

55、統(tǒng)一管理和分配。根據(jù)車間的生產(chǎn)計(jì)劃,相應(yīng)的分析工具庫存信息、然后上報(bào)工具的采購、復(fù)制需求計(jì)劃,以保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。8 生產(chǎn)成本管理MES的成本管理需要統(tǒng)計(jì)包括生產(chǎn)中涉及到的原材料、加工工時(shí)、工具、能耗等各種生產(chǎn)要素信息,它是通過車間專門的核算技術(shù)人員完成對(duì)生產(chǎn)的成本進(jìn)行預(yù)算和事后的核算工作,然后提交給上層的管理者,為企業(yè)經(jīng)營者提供決策上的支持,同時(shí)這樣也避免了將大量的成本相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)紼RP等系統(tǒng)的大量交換和流通過程,能就地準(zhǔn)確、及時(shí)的處理。9 質(zhì)量管理質(zhì)量管理子它是一個(gè)企業(yè)能否滿足客戶要求從而占有市場的關(guān)鍵之一。它首先設(shè)定質(zhì)量方案,對(duì)車間從原材料、半成品到產(chǎn)品的整個(gè)過程的質(zhì)檢把關(guān),而且收集

56、用戶質(zhì)量反饋,在必要的時(shí)候?qū)ιa(chǎn)過程提出修改意見,從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量并降低損耗及成本,使企業(yè)長期處于不敗之地。3.2 五岳科技公司需求分析根據(jù)本人對(duì)五岳公司的實(shí)地調(diào)研,對(duì)五岳科技公司做了如下分析:1. 該公司基本情況五岳科技公司主要是生產(chǎn)衛(wèi)生用品滾切刀的制造企業(yè),該公司為上海強(qiáng)生、花王、雅妮娜、武漢絲寶、沈陽東聯(lián)、重慶絲爽、荊州平云等眾多公司設(shè)計(jì)并生產(chǎn)產(chǎn)品。公司的創(chuàng)始人和主要負(fù)責(zé)人都具有研究生以上比較高的學(xué)歷,但是一般的管理人員和普通的員工普遍學(xué)歷較低。公司所生產(chǎn)的滾切刀主要可以分為滾切刀和滾刀軸兩部分,主要的原材料都是根據(jù)客戶的質(zhì)量要求而進(jìn)行采購。主要的原料采購商有:瑞典一勝佰、武漢江岸車輛廠、武漢全生材料公司等。一般滾切刀和滾刀軸的外圓車削、滾刀內(nèi)外圓的磨削、最后組裝的熱鑲等大部分工藝都在公司內(nèi)部完成,對(duì)于滾刀直徑在200mm以上的大件車削時(shí)則在合作企業(yè)武漢建橋完成加工以及刀具的熱處理工藝則在武漢精恒熱處理廠完成。2. 該公司主要的特點(diǎn)(1 客戶層次不齊:客戶基本包括了這一行業(yè)需求的高、中、低三種不同的檔次,所以公司需要針對(duì)不同的客戶進(jìn)行不同的安排:從原料的采購到生產(chǎn)工藝的安排都需要針對(duì)不同客戶作出相應(yīng)的調(diào)整。(2 產(chǎn)品形式多樣:公司的訂單一般都是多品種小批量的生產(chǎn),而且很多時(shí)候還會(huì)根據(jù)客戶的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)以后單件后