MES在各行業(yè)中的需求與解決方案（三）

羅克韋爾自動化（中國）有限公司 華镕

MES在各行業(yè)中的需求與解決方案（三）

羅克韋爾自動化（中國）有限公司 華镕

典型的MES功能模塊和相關(guān)術(shù)語

1 概述

本文根據(jù)特定MES功能和它們的特定應(yīng)用使用不同的術(shù)語。有時(shí)不同行業(yè)不同目的使用相同的術(shù)語。

表1給出了一般工業(yè)、跨行業(yè)和特定行業(yè)的術(shù)語。表1提供了各個(gè)模塊應(yīng)用領(lǐng)域的概述以及它們的使用。對于每個(gè)模塊，具體列出了主要支持的區(qū)域和活動。表1僅提供一般概述而不是完整的術(shù)語。

表1 典型MES模塊和MES相關(guān)術(shù)語的分類

S Q C統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制3√√√√√√T & T跟蹤和追溯3√√√√√√√W M S倉庫管理系統(tǒng)3 / 4√√√√√√制造工業(yè)（大批量和單件生產(chǎn)）C K M車載管理3√√√√√√√G E N最終產(chǎn)品部件家譜3√√√J I S / J I T正好在列 /準(zhǔn)時(shí)4√√√√√√√K B M看板管理3√√√√√√√M D A機(jī)械數(shù)據(jù)采集3√√√√√√P D A生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集3√√√√√√√P M C生產(chǎn)監(jiān)視與控制3√√√√√√√R T L S實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)3√√√√√√R W M返修管理3√√√√√√R T S實(shí)時(shí)調(diào)度器3√√√√√過程工業(yè)A M報(bào)警管理2 / 3√√√√√√A P C先進(jìn)過程控制2 / 3√√√√√L I M S實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)3√√√√√√√√P I M S過程信息管理系統(tǒng)3√√√√√D C S分布式控制系統(tǒng)2√√√√√P A S過程自動化系統(tǒng)2√√√√√（1）批處理E B R電子批記錄3√√√√√R A配方制作2 / 3√√√W D稱重與發(fā)放3√√√√（2）連續(xù)過程B M A混合和傳輸自動化2 / 3√√√√√√√√√B P C混合屬性控制2 / 3√√√√B R C混合比例控制2√√R P M S煉油和石化建模系統(tǒng)3√√√√√√（3）灌裝和包裝L M S生產(chǎn)線監(jiān)測系統(tǒng)2 / 3√√√√√

2 典型MES功能模塊和MES相關(guān)術(shù)語簡述

2.1一般工業(yè)

CMMS——計(jì)算機(jī)維護(hù)管理系統(tǒng)

CMMS用于維護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)、能力和工單，以及相關(guān)的成本和性能測量的管理、規(guī)劃、控制和監(jiān)視。

DCA——文檔控制和歸檔

DCA系統(tǒng)或MES的模塊，用于對相關(guān)文件處理、管理、存儲和檢索。主要功能包括：電子存儲；文件的訪問權(quán)限管理；根據(jù)文件類型和狀態(tài)文件工作流的組織，以及預(yù)定義的處理時(shí)間；文件存檔，包括版本和歷史管理。

EWI——電子工作指令

對于每種類型的設(shè)備、事件或目的，EWI規(guī)定了在什么條件下和用什么方式工作，工作執(zhí)行應(yīng)記錄在案。 EWI還定義了為這個(gè)工作所需的人員和資源。

EMI——企業(yè)制造智能

EMI是一個(gè)軟件系統(tǒng)，集成及關(guān)聯(lián)了生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通常存儲在多個(gè)和分布的企業(yè)系統(tǒng)中。

ERP——企業(yè)資源計(jì)劃

ERP系統(tǒng)是一個(gè)包括財(cái)務(wù)和生產(chǎn)相關(guān)業(yè)務(wù)過程的綜合管理企業(yè)IT系統(tǒng)。用于監(jiān)測和控制過程等不同的戰(zhàn)略規(guī)劃、生產(chǎn)、分銷、工單處理和庫存管理。

KPI——關(guān)鍵績效指標(biāo)

關(guān)鍵績效指標(biāo)是性能和經(jīng)濟(jì)測量，指示戰(zhàn)略和運(yùn)營目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的程度。

MM—— 材料管理

材料管理包括在生產(chǎn)過程中材料流、以及相關(guān)信息流的規(guī)劃和控制。通常，該材料數(shù)據(jù)從ERP / WMS系統(tǒng)導(dǎo)入，并用于制造中的管理和庫存處理。

重要的功能組件管理識別、分類、處置、規(guī)劃、采購、質(zhì)量控制、包裝、貯存要求等。

OEE——整體設(shè)備效率

OEE是一種性能測量，指示技術(shù)裝備整體有效利用率。該OEE用百分比表示，并用實(shí)際測量的設(shè)備利用率與理論上可能的最大利用率進(jìn)行比較。

制造OEE使用可用性產(chǎn)品的時(shí)間、設(shè)備性能和達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)量來計(jì)算。OEE的參考值可以用最大可用的生產(chǎn)時(shí)間除以生產(chǎn)調(diào)度。

另一個(gè)使用業(yè)務(wù)OEE的因素是設(shè)備計(jì)劃的非利用時(shí)間。這個(gè)值是基于每年（8.760小時(shí)）的總小時(shí)數(shù)。

OM——工單管理

工單管理確保及時(shí)和準(zhǔn)確的資源采購，保證準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)和交貨。

PAMS——工廠資產(chǎn)管理系統(tǒng)

工廠資產(chǎn)管理系統(tǒng)是一種軟件系統(tǒng)，用于對生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的管理和在線監(jiān)測。具體包括了機(jī)械、現(xiàn)場設(shè)備，以及相關(guān)的硬件和軟件。使用實(shí)時(shí)監(jiān)視，PAMS也根據(jù)他們當(dāng)前條件促進(jìn)所有資產(chǎn)的優(yōu)化檢查和維護(hù)。工廠資產(chǎn)管理的基本概念適用于過程以及制造等行業(yè)。

PRM——人力資源管理

PRM系統(tǒng)管理可用的人力資源，并基于任務(wù)要求、時(shí)間約束和技術(shù)能力，優(yōu)化工作分配。

PLM——產(chǎn)品生命周期管理

產(chǎn)品生命周期管理（PLM）收集產(chǎn)品相關(guān)的技術(shù)、業(yè)務(wù)和管理數(shù)據(jù)，涵蓋了產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，并使數(shù)據(jù)在不同的產(chǎn)品階段可用。

PPS——生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度

生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于在生產(chǎn)制造設(shè)施中進(jìn)行生產(chǎn)的運(yùn)營規(guī)劃和控制。

QMS / QA——質(zhì)量管理體系/質(zhì)量保證

質(zhì)量管理體系的目的是對產(chǎn)品和工藝進(jìn)行改進(jìn)。質(zhì)量管理體系定義了規(guī)程，以達(dá)到規(guī)定的產(chǎn)品質(zhì)量。質(zhì)量保證（QA）確保符合質(zhì)量管理體系（QMS）定義的規(guī)程。對于特定區(qū)域有特定規(guī)程，可能還有法律要求的強(qiáng)制執(zhí)行。

SCADA系統(tǒng)——監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集

SCADA系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)，用于監(jiān)測和控制工藝過程。它們可視化過程的執(zhí)行、記錄過程數(shù)據(jù)，并允許操作員控制設(shè)備和過程。該過程界面需要適當(dāng)?shù)目刂坪屯ㄐ呕A(chǔ)設(shè)施。

SCM——供應(yīng)鏈管理

供應(yīng)鏈管理控制和協(xié)調(diào)物流網(wǎng)絡(luò)中的信息和組織。該物流網(wǎng)絡(luò)覆蓋了從供應(yīng)商、制造和生產(chǎn)，到最終客戶的整個(gè)價(jià)值鏈。

供應(yīng)鏈管理的目的是提高整個(gè)供應(yīng)鏈的效率，并協(xié)調(diào)供應(yīng)商、制造商、客戶和物流服務(wù)供應(yīng)商之間的業(yè)務(wù)流程。

SPC——統(tǒng)計(jì)過程控制

基于統(tǒng)計(jì)參數(shù)過程的管理和優(yōu)化。

SQC——統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制

SQC監(jiān)視對時(shí)常采樣結(jié)果質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的符合性。在SQC中實(shí)施的統(tǒng)計(jì)算法，動態(tài)確定采樣數(shù)量和頻率。

T＆T——跟蹤和追溯

跟蹤和追溯是一個(gè)通用術(shù)語，用于產(chǎn)品的識別和跟蹤，無論是在生產(chǎn)、質(zhì)量保證或是在物流運(yùn)輸。在生產(chǎn)中，重點(diǎn)是確定產(chǎn)品的生產(chǎn)狀況，可能包括它的物理位置。為了保證質(zhì)量，強(qiáng)調(diào)的是符合生產(chǎn)要求，特別是有關(guān)健康和安全方面的因素。

跟蹤和追溯以跟蹤部件（召回行動）和批次（食品、飲料、以及醫(yī)藥等行業(yè)）為基本前提。

WMS——倉庫管理系統(tǒng)

倉庫管理系統(tǒng)是一個(gè)IT系統(tǒng)，在數(shù)量和價(jià)值方面管理存儲產(chǎn)品。為了控制庫存和最大化收益，它包括了如采購、收貨、發(fā)貨、配送、發(fā)票、應(yīng)收賬款和現(xiàn)金流管理等方面。

2.2制造業(yè)（大批量和單件生產(chǎn)）

CKM——車載管理

術(shù)語車載管理來源于汽車的總裝生產(chǎn)線，代表一種配貨策略，即在裝配前必須把專用裝配部件放入車上的一個(gè)“籃子”。這個(gè)籃子隨著車穿過總裝生產(chǎn)線，并提供在裝配階段所需的專門選定的組件。

詳細(xì)調(diào)度

詳細(xì)調(diào)度，常常與機(jī)械控制中心結(jié)合使用，是詳細(xì)規(guī)劃和執(zhí)行生產(chǎn)工單的工具。制約因素，如技術(shù)序列以及優(yōu)化設(shè)置時(shí)間和生產(chǎn)數(shù)量要納入考慮。詳細(xì)調(diào)度優(yōu)化機(jī)械的利用，一旦發(fā)生變動，應(yīng)提供基于計(jì)算機(jī)的重新調(diào)度（優(yōu)先級或快速工單），并清楚地顯示過程的執(zhí)行。因此，它能確保及時(shí)和優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行。詳細(xì)調(diào)度工具主要用于單件生產(chǎn)，但也用于非互聯(lián)設(shè)備的批量生產(chǎn)。

GEN——產(chǎn)品家譜

產(chǎn)品家譜確保組裝成最終產(chǎn)品的所有部件可以根據(jù)其制造商、產(chǎn)地或特定屬性進(jìn)行跟蹤。家譜有時(shí)也稱為追溯。

JIS/ JIT——正好在列/準(zhǔn)時(shí)

JIT（準(zhǔn)時(shí)）指的是在一個(gè)特定的預(yù)定時(shí)間，組裝部件直接到裝配線或位置的遞送。供應(yīng)商承諾在指定的時(shí)間窗口內(nèi)交付部件。

JIT實(shí)踐避免了大的庫存水平和庫存時(shí)間，從而優(yōu)化了物流成本。 JIS（正好在列）比JIT更進(jìn)一步，指定的組裝部件按照正確的順序送到裝配生產(chǎn)線或位置。例如，在汽車的最終組裝過程中，外部后視鏡按照顏色順序交付，它是按裝配線上不同顏色噴漆車輛的順序來確定的。

KBM——看板管理

看板是一種基于卡片或標(biāo)簽（名稱源于“招牌”或“廣告牌”）進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度和物流的簡單而高效的系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在50年代初，由豐田生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分開發(fā)而成的。

看板是一種按照材料消耗而創(chuàng)建“拉”的補(bǔ)給方法。這樣，生產(chǎn)控制和材料供應(yīng)僅在生產(chǎn)材料消耗的基礎(chǔ)上提供。該卡是控制系統(tǒng)的基本元件，并在需要時(shí)發(fā)送信息。

看板循環(huán)可以明顯降低生產(chǎn)的材料庫存，同時(shí)提高了交貨的可靠性。今天的物理卡正在逐步被基于計(jì)算機(jī)的信息所取代。這通常被稱為電子看板。

MDA——機(jī)器數(shù)據(jù)采集

機(jī)器數(shù)據(jù)采集收集相關(guān)的參數(shù)、生產(chǎn)指標(biāo)、狀態(tài)和機(jī)器運(yùn)行時(shí)間的信息。此信息用于規(guī)劃和控制生產(chǎn)工單。

PDA——生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集

PDA收集當(dāng)前運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息（如工單狀態(tài)、生產(chǎn)指標(biāo)，如數(shù)量、體積、重量、質(zhì)量數(shù)據(jù)等）。

PMC——生產(chǎn)監(jiān)視與控制

生產(chǎn)監(jiān)控包括了多個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，收集和處理生產(chǎn)相關(guān)的全部數(shù)據(jù)，如數(shù)量、工藝參數(shù)、工廠及機(jī)械狀態(tài)。一旦出現(xiàn)不可接受的偏差或差異，可能會自動執(zhí)行糾正措施，包括PPS輸入。根據(jù)自動化程度，數(shù)據(jù)可以直接傳送到從屬系統(tǒng)或?qū)е孪鄳?yīng)的指令給人員（例如，給定值的變化、拒絕、關(guān)機(jī)）。

RTLS——實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)

RTLS是一個(gè)系統(tǒng)，通過啟動裝有應(yīng)答器的物體（如汽車），經(jīng)過多個(gè)接近測量或多個(gè)三角測量提供實(shí)時(shí)位置。 RTLS的優(yōu)點(diǎn)是，汽車或其它物體的位置可以在任何時(shí)間確定。這可以優(yōu)化修補(bǔ)運(yùn)行或物流過程。另一個(gè)應(yīng)用是通過改錐和車輛的自動識別，自動給車輛準(zhǔn)確無誤地分配螺絲。

RWM——返修管理

返修管理永遠(yuǎn)是質(zhì)量管理的一部分，包括為每個(gè)產(chǎn)品各部分的完成部門。返修管理的性能需要對最終產(chǎn)品、辦公區(qū)、備品備件、員工和質(zhì)量檢驗(yàn)的規(guī)劃。

排序

排序確定產(chǎn)品生產(chǎn)的位置（機(jī)器分配）、產(chǎn)品或批處理的順序（次序規(guī)劃）和生產(chǎn)的時(shí)間（時(shí)間規(guī)劃）。萬一發(fā)生故障，次序規(guī)劃應(yīng)以最小改變處理順序的影響。

2.3過程工業(yè)概述

AM——報(bào)警管理

報(bào)警管理提出了各種各樣的方法、功能和工具，用于防止不正常的工廠條件，并為操作員提供處理和控制的支持。

APC——先進(jìn)過程控制

先進(jìn)過程控制提供了一種控制結(jié)構(gòu)，通過加強(qiáng)典型層級概念的基本控制，為工廠或車間的多變量或離散量控制實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)過程管理和特定過程優(yōu)化。

該功能和工具的范圍從簡單增強(qiáng)，如前饋或串級控制，到動態(tài)去耦合交互，再到基于模型的多變量控制器和使用過程仿真的優(yōu)化。

典型的模塊包括基于模型預(yù)測控制（MPC）、實(shí)時(shí)優(yōu)化（RTO）、非線性控制（NLC）、統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）和軟傳感器。

LIMS——實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS）支持計(jì)劃、控制、評估和存檔化實(shí)驗(yàn)工單。它通常支持的功能包括主數(shù)據(jù)、工單和樣品登記、檢測范圍定義，樣品和任務(wù)分配，結(jié)果收集、數(shù)據(jù)評估，報(bào)告創(chuàng)建和數(shù)據(jù)發(fā)布。

PIMS——過程信息管理系統(tǒng)

過程信息管理系統(tǒng)（PIMS）對生產(chǎn)過程中生成的當(dāng)前和歷史信息進(jìn)行收集、整合、處理、存檔和報(bào)告。它使生產(chǎn)數(shù)據(jù)可整合，生產(chǎn)序列可追溯，并為計(jì)算生產(chǎn)指標(biāo)提供信息。

DCS/ PAS——分布式控制系統(tǒng)/過程自動化系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)控制連續(xù)或批量過程。它主要由直接連接到過程執(zhí)行控制和監(jiān)視功能的控制器、以及操作員和工程師站構(gòu)成。

2.4過程工業(yè)：批處理

批量分析

這個(gè)軟件是MES系統(tǒng)或DCS的一部分，用于評估和評價(jià)生產(chǎn)進(jìn)度以及批處理的產(chǎn)量和質(zhì)量。典型的功能有：確定和顯示參數(shù)、質(zhì)量相關(guān)差，并把其他批次與“黃金批次”進(jìn)行比較。

批量控制

批控制軟件是MES或DCS的一部分，按照電子作業(yè)或控制指令的形式完成配方的自動執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)較低級別的自動化功能。

EBR——電子批量記錄

EBR是電子化和自動生成的批生產(chǎn)日志，它記錄了批次生產(chǎn)和相關(guān)的配方數(shù)據(jù)、實(shí)際過程的數(shù)據(jù)和事件。

此軟件是MES的一部分，允許對EBR定義、創(chuàng)建、管理和存儲。

配方編輯器，RA – 配方制作

配方編輯軟件模塊是MES或DCS的一部分，用于配方的創(chuàng)建和管理。配方是根據(jù)預(yù)定義規(guī)程制造產(chǎn)品的規(guī)則。該配方包含了過程執(zhí)行的必要條件、用什么順序和在什么工藝條件下執(zhí)行程序步驟的說明。根據(jù)工廠自動化的程度，配方包含由配方控制的操作員工作指令（用紙質(zhì)或電子）和/或自動執(zhí)行的控制指令，這通常利用DCS較低級別的自動化功能。

調(diào)度中心

調(diào)度中心是一個(gè)MES模塊，用于過程工業(yè)生產(chǎn)訂單的詳細(xì)調(diào)度、實(shí)施和狀態(tài)顯示。調(diào)度中心完善了長期調(diào)度的要求，例如，源于ERP系統(tǒng)，利用工廠數(shù)據(jù)采集提供的信息。調(diào)度中心軟件還可以檢測并跟蹤所需的材料和設(shè)施（MT – 材料跟蹤和ET -- 設(shè)備跟蹤）。調(diào)度中心的圖形顯示經(jīng)常使用動態(tài)更新的甘特圖，表明設(shè)備計(jì)劃和實(shí)際分配對時(shí)間的函數(shù)。

調(diào)度中心可以作為一個(gè)手動規(guī)劃板、一個(gè)獨(dú)立軟件解決方案，或一個(gè)綜合運(yùn)營管理軟件中的集成模塊來實(shí)現(xiàn)。

WD——稱重和發(fā)放

WD描述了材料的稱重、準(zhǔn)備和分發(fā)，根據(jù)配方規(guī)范通常添加手動操作。在使用點(diǎn)，該稱重與標(biāo)記的材料制成移動的容器、圓桶或袋子，并且在正確的時(shí)間必須添加到正確的批次。MES 的WD軟件管理和記錄這些關(guān)鍵序列。

2.5過程工業(yè)：連續(xù)和石化過程

BMA——混合及傳輸自動化

在煉油廠，BMA軟件計(jì)劃和優(yōu)化混合運(yùn)行和必要的傳輸，在這些地方以提高工廠盈利為目標(biāo)，并防止異常情況發(fā)生。多種BMA工具能計(jì)劃和監(jiān)控目標(biāo)、考慮庫存局限、提供調(diào)度計(jì)劃和產(chǎn)品規(guī)范、同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并建立關(guān)鍵績效指標(biāo)（KPI）。

BPC——混合屬性控制

根據(jù)規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，BPC控制和優(yōu)化精煉組件的直列混合過程，生產(chǎn)出符合規(guī)范的銷售產(chǎn)品，同時(shí)滿足混合要求和混合成分的組成，以及可用的能力和設(shè)備。

BRC——混合比例控制

BRC根據(jù)人工和質(zhì)量為導(dǎo)向的設(shè)置，直接控制煉油產(chǎn)品的混合過程。

LP模型——線性編程模型

一個(gè)LP模型包括模型化的線性方程或不等式組，描述了不同變量參照目標(biāo)函數(shù)的關(guān)系，以及用于該系統(tǒng)解決方案的方法。

RPMS——煉油與石化建模系統(tǒng)

RPMS是LP模型的創(chuàng)建和分析系統(tǒng)，用于煉油廠和石油化工廠的短期和長期規(guī)劃。

2.6灌裝和包裝

LMS——生產(chǎn)線監(jiān)視系統(tǒng)

生產(chǎn)線監(jiān)測系統(tǒng)是MES 的多個(gè)模塊，在灌裝和包裝設(shè)備以及相關(guān)過程中，收集和監(jiān)視生產(chǎn)數(shù)據(jù)。分析和顯示生產(chǎn)線或設(shè)備相關(guān)的關(guān)鍵績效指標(biāo)，通常是LMS的一部分。典型的指標(biāo)是生產(chǎn)時(shí)間、生產(chǎn)數(shù)量、利用效率、停機(jī)時(shí)間、故障原因及包裝損失。

華镕，男，1982年畢業(yè)于北京科技大學(xué)自動化系，現(xiàn)任羅克韋爾自動化（中國）有限公司全球標(biāo)準(zhǔn)及貿(mào)易部中國地區(qū)經(jīng)理。