制造執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES）的應(yīng)用探析

摘 要：制造執(zhí)行系統(tǒng)MES能夠幫助制造企業(yè)全面提升其敏捷性同時(shí)起到全局優(yōu)化的作用，為企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)之間創(chuàng)造連接的橋梁，除此之外，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES也是制造企業(yè)中除計(jì)劃層和控制層外不可或缺的執(zhí)行層。本文詳細(xì)的敘述了制造執(zhí)行系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)生以及含括的模型，深刻解析制造執(zhí)行系統(tǒng)目前存在的問題，為實(shí)現(xiàn)管理扁平化和綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化流程工業(yè)MES所需要的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：制造執(zhí)行；管理系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號：TP315

1 MES的產(chǎn)生、發(fā)展及其模型

1.1 單一功能的MES系統(tǒng)

MES系統(tǒng)在20世紀(jì)70年代后半期出現(xiàn)時(shí)只具備簡單的功能，比如：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，質(zhì)量管理系統(tǒng)以及生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)等功能，只能夠運(yùn)用在一些個(gè)別問題上，不能提供完整的實(shí)施方案。與此同時(shí)，制造企業(yè)也分為進(jìn)行ERP層與DCS層的使用工作，導(dǎo)致出現(xiàn)了橫向系統(tǒng)之間的信息孤島（island of information）以及MRP、MRPⅡ和DCS之間形成缺損環(huán)或鏈接（missing ring or link）等問題。

1.2 T-MES原型

為解決以上件簡述的問題，在20世紀(jì)80年代中期，生產(chǎn)現(xiàn)場的信息系統(tǒng)開始發(fā)展，生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤信息系統(tǒng)、質(zhì)量信息系統(tǒng)、績效信息系統(tǒng)、設(shè)備信息系統(tǒng)以及整合已經(jīng)達(dá)成共識。在生產(chǎn)現(xiàn)場開始發(fā)展的同時(shí)，過程控制系統(tǒng)和生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)也在與時(shí)俱進(jìn)，產(chǎn)生了由POP（生產(chǎn)現(xiàn)場管理，point of production）與SFC（車間級控制系統(tǒng)，shop floor control）組成的傳統(tǒng)的MES（traditional MES，TMES）。

1.3 處于信息化中間層的MES

20世紀(jì)90年代初期，將業(yè)務(wù)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)集成在一起的制造執(zhí)行系統(tǒng)的重要性，隨著工業(yè)的快速發(fā)展逐漸體現(xiàn)出來。簡單來說，制造執(zhí)行系統(tǒng)就是一個(gè)特定系統(tǒng)集合的總稱，主要用來表現(xiàn)一些特定的功能的集合以及實(shí)行這些特定功能的產(chǎn)品。1992年，美國的AMR（advanced manufacturing research）公司提出了制造業(yè)的三層模型（3rd layer model）的概念（見圖1），清楚的敘述了每一層的功能和重要性，并把位于計(jì)劃層和控制層中間的執(zhí)行層稱為MES。制造企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng)主要由MES和上層的ERP（業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)）以及底層的DCS（控制系統(tǒng)）組成，能夠把業(yè)務(wù)計(jì)劃指令傳達(dá)到生產(chǎn)現(xiàn)場，同時(shí)收集生產(chǎn)現(xiàn)場的信息，對信息進(jìn)行及時(shí)的上傳、處理。MES不單單是管理生產(chǎn)現(xiàn)場工作，同時(shí)它作為上、下兩層之間傳遞信息的紐帶，起到連接現(xiàn)場層和經(jīng)營層的作用，為制造企業(yè)帶來更多的生產(chǎn)效益。而MES是運(yùn)用各種制造過程中的重要信息系統(tǒng)，他并非一個(gè)特定行業(yè)的概念。在制造行業(yè)中，ERP系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)比MES起步來得早，大部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但由于二者之間存在著空隙和夾縫，因此需要MES層將兩者進(jìn)行有效合并，起到一個(gè)過渡的作用。最開始，MES沒有明確主要包含的范圍，所有無法確定的分配給其它層的應(yīng)用程序和產(chǎn)品都?xì)w屬到MES的范圍中，而這些產(chǎn)品主要是通過系統(tǒng)集成商針對某種特定的用戶進(jìn)行開發(fā)的程序演變而來，并且通常都是針對某個(gè)特定的領(lǐng)域（如排產(chǎn)、質(zhì)量、產(chǎn)品跟蹤等）的。

圖1 1992年AMR提出的三層模型

2 MES的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 國外應(yīng)用廣泛且效益顯著

MES在國外的企業(yè)界和學(xué)術(shù)界中得到極大的關(guān)注，同時(shí)設(shè)立了以MES為核心的MESA協(xié)會(huì)，促進(jìn)制造企業(yè)對MES的技術(shù)研究和推廣使用。MES在石油、化工、醫(yī)藥等制造業(yè)中開始運(yùn)用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在對MES使用統(tǒng)計(jì)報(bào)告中，可以知道在使用制造執(zhí)行系統(tǒng)的制造企業(yè)中，平均制造循環(huán)時(shí)間降低了45%，數(shù)據(jù)錄入時(shí)間減少了75%，縮短了交貨周期32%，文檔以及紙介轉(zhuǎn)換量56%等，同時(shí)更好的促進(jìn)國外的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，形成了一大批MES專業(yè)研發(fā)公司。

2.2 國內(nèi)典型企業(yè)成功應(yīng)用且正在推廣

系統(tǒng)是以控制層為基礎(chǔ)的一種生產(chǎn)制造過程的計(jì)算機(jī)在線管理信息系統(tǒng)。由于國內(nèi)制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中廣泛的應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中人工管理已不適應(yīng)現(xiàn)代化的管理方式，迫切需要計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工管理，為此，一些企業(yè)開始研究開發(fā)一寫簡單的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，并且取得明顯的效果，從根本上加大了對MES的使用范圍，促進(jìn)MES的廣泛運(yùn)用。

3 MES發(fā)展趨勢

隨著我國制造業(yè)的逐漸強(qiáng)大，市場競爭愈來愈激烈，企業(yè)之間的市場競爭已逐漸演變?yōu)閮r(jià)值鏈之間的競爭。企業(yè)越發(fā)重視MES在制造過程中的應(yīng)用，不斷的強(qiáng)調(diào)MES與企業(yè)內(nèi)部的價(jià)值鏈以及其他系統(tǒng)人員的集成能力，就是為了更好的發(fā)揮其作用，利用企業(yè)內(nèi)協(xié)同價(jià)值鏈中所有的實(shí)體共同完成制造企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、供料、制造、運(yùn)輸以及服務(wù)等工作。由于MES是協(xié)同制造中核心組成部分，因此更為注重向協(xié)同方向的轉(zhuǎn)變與發(fā)展。制造業(yè)的整體解決方案指的是以MES為核心，從而向制造企業(yè)中的管理系統(tǒng)之間的經(jīng)營管理過程延伸的解決方法。隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，制造業(yè)的整體解決發(fā)方案也在不斷的完善。為此，國外的MESA協(xié)會(huì)改名為制造企業(yè)解決方案協(xié)會(huì)，（Manufacturing Enterprise Solution Association）。

由于MES的重要性逐漸顯現(xiàn)出來，開始在更多的企業(yè)開始推行，所以，MES的標(biāo)準(zhǔn)化研究得到更多的關(guān)注。如：ISA（International Fed-eration of the national standardizing Associations）發(fā)布的sp95系列標(biāo)準(zhǔn)，提出了MES標(biāo)準(zhǔn)模型和術(shù)語、對象模型屬性、制造信息活動(dòng)模型、制造操作對象模型。

隨著市場競爭力越來越大，因此企業(yè)為了更好的提高自身競爭力，加強(qiáng)企業(yè)的影響力，企業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量、成本等方面要加大控制力度，提高要求，因此，給MES的帶來了巨大的壓力和挑戰(zhàn)。目前我國集成制造、敏捷制造等先進(jìn)的生產(chǎn)模式在不斷的推廣使用，和技術(shù)的發(fā)展，MES將向智能化的方向發(fā)展。

4 結(jié)束語

綜合以上所述，MES是制造企業(yè)在計(jì)算機(jī)在線制造過程中的管理系統(tǒng)，它以計(jì)劃、執(zhí)行、控制三層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，它不但能夠幫助企業(yè)處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的具有管理和生產(chǎn)雙重性質(zhì)的信息，同時(shí)將生產(chǎn)信息和管理信息相互轉(zhuǎn)化，以及起到加工、傳遞的作用。MES某些程度上作為制造企業(yè)連接生產(chǎn)活動(dòng)和經(jīng)營活動(dòng)的橋梁存在，幫助制造企業(yè)更好的提升其靈活性和實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化?？v觀MES的發(fā)展歷程，不難看出，MES以由過去的單一化逐漸向現(xiàn)代化、協(xié)同化、智能化方向開始發(fā)展，同時(shí)，制造企業(yè)整體解決方案正在以MES為核心逐漸形成完善的方案。所以應(yīng)在可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，把握我國制造業(yè)逐漸強(qiáng)大的良好時(shí)機(jī)，加大MES的技術(shù)研究力度，促進(jìn)MES的推廣運(yùn)用，盡快形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)，并且符合我國制造業(yè)發(fā)展特點(diǎn)的制造執(zhí)行系統(tǒng)，打造一套可行的制造企業(yè)整體解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳杰，孫宇，張世琪.面向過程的制造執(zhí)行系統(tǒng)的研究[J].高技術(shù)通訊，2009（12）：37-40.

[2]夏敬華，陸寶春，陳杰.面向敏捷制造的AMCS研究[J].高技術(shù)通訊，2009（10）：1-5.

作者單位：朱鐵芬（1976.01-），女，信息管理部部長，學(xué)士學(xué)位，研究方向：企業(yè)信息化。

作者單位：臥龍電氣集團(tuán)股份有限公司，浙江虞市 312300