MES是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產信息化管理系統(tǒng)。MES可以為企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計劃排程管理、生產調度管理、庫存管理、質量管理、人力資源管理、工作中心/設備管理、工具工裝管理、采購管理、成本管理、項目看板管理、生產過程控制、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等管理模塊，為企業(yè)打造一個扎實、可靠、全面、可行的制造協(xié)同管理平臺。
MES系統(tǒng)分類
傳統(tǒng)的MES可分為專用MES和集成MES兩大類。
①專用MES。它主要是針對某個特定的領域問題而開發(fā)的系統(tǒng)，如車間維護、生產監(jiān)控、有限能力調度等。
②集成MES。該類系統(tǒng)起初是針對一個特定的、規(guī)范化的環(huán)境而設計的，如今已拓展到許多領域，如航空、裝配、半導體、食品和衛(wèi)生等行業(yè)，在功能上它已實現(xiàn)了與上層事務處理和下層實時控制系統(tǒng)的集成。
雖然專用的MES能夠為某一特定環(huán)境提供最好的性能，卻常常難以與其他應用集成。集成的MES比專用的MES邁進了一大步，具有一些優(yōu)點，如單一的邏輯數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)內部具有良好的集成性、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型等，但其整個系統(tǒng)重構性能弱，很難隨業(yè)務過程的變化而進行功能配置和動態(tài)改變。
MES系統(tǒng)主要功能模塊
經MES國際聯(lián)合會根據(jù)大量事件經驗的總結，得出了MES系統(tǒng)十大最為基本的功能模塊，為廣大MES系統(tǒng)開發(fā)商、實施商和用戶企業(yè)提供了一個標準，優(yōu)化了MES系統(tǒng)實施的流程。這十大功能模塊包括：工序詳細調度、資源分配和狀態(tài)管理、生產單元分配、文檔控制、產品跟蹤和清單管理、設備性能分析、維護管理、過程管理、質量管理、數(shù)據(jù)采集。后來隨著MES系統(tǒng)的發(fā)展，與其他各管理系統(tǒng)的高度集成，又發(fā)展出了人力管理等功能，極大地豐富了企業(yè)的選擇面，使得企業(yè)管理全面集成更上一層樓。各功能模塊的具體內容如下。
①工序詳細調度(Operations/DetailScheduling)。通過基于有限資源能力的作業(yè)排序和調度來優(yōu)化車間性能。該模塊提供與指定生產單元相關的優(yōu)先級、屬性、特征以及處方(可選項)的作業(yè)排序功能。其目標是通過良好的作業(yè)順序最大限度減少生產過程中的準備時間。這種調度，是基于有限能力的調度并通過考慮生產中的交錯、重疊和并行操作來準確計算出設備上下料和調整時間。
②資源分配和狀態(tài)管理。該模塊管理機器設備、工具、人員、物料、其他設備以及其他生產實體(例如進行加工必須準備的工藝文件、數(shù)控加工程序等文檔資料)，用以保證生產的正常進行。它還要提供資源使用情況的歷史記錄，確保設備能夠正確安裝和運轉，同時提供資源的實時狀態(tài)信息。對這些資源的管理，還包括為滿足生產計劃的要求對其所作的預定和調度。
③生產單元分配(DispatchingProductionUnits)。通過生產指令將物料或加工命令送到某一加工單元開始按工序操作。該模塊以作業(yè)、訂單、批量、成批和工作單等形式管理生產單元間的工作流。當車間有事件發(fā)生時，要提供一定順序的調度信息并按此進行相關的實時操作，并能夠調整車間已制訂的生產進度，對返修品和廢品進行處理，用緩沖管理的方法控制任意位置的在制品數(shù)量。
④文檔控制(DocumentControl)。管理和分發(fā)與產品、工藝規(guī)程、設計或工作指令有關的信息，同時也收集與工作和環(huán)境有關的標準信息。包括工作指令、配方、工程圖紙、標準工藝規(guī)程、零件的數(shù)控加工程序、批量加工記錄、工程更改通知以及各種轉換操作間的通信記錄，并提供了信息編輯功能。文檔控制模塊將各種指令下達給操作層，包括向操作者提供操作數(shù)據(jù)或向設備控制層提供生產配方。此外，還包括對其他重要數(shù)據(jù)(例如與HSSE有關的數(shù)據(jù)以及ISO信息)的控制與完整性維護。當然，還有存儲歷史數(shù)據(jù)功能。
⑤產品跟蹤和產品清單管理(ProductTrackingandGenealogy)。通過監(jiān)視工件在任意時刻的位置和狀態(tài)來獲取每一個產品的歷史紀錄，該記錄向用戶提供產品組及每個最終產品使用情況的可追溯性。其狀態(tài)信息可包括：進行該工作的人員信息，按供應商劃分的組成物料、產品批號、序列號、當前生產情況、警告、返工或與產品相關的其他異常信息。
⑥性能分析(PerformanceAnalysis)。將實際制造過程測定的結果與過去的歷史記錄和企業(yè)制定的目標以及客戶的要求進行比較，其輸出的報告或在線顯示用以輔助性能的改進和提高；運行性能結果包括資源利用率、資源可獲取性、產品單位周期、與排程表的一致性、與標準的一致性等指標的測量值；性能分析包含SPC/SQC。該功能從度量操作參數(shù)的不同功能提取信息，當前性能的評估結果以報告或在線公布的形式呈現(xiàn)。
⑦維護管理(MaintenanceManagement)。跟蹤和指導作業(yè)活動，維護設備和工具以確保它們能正常運轉并安排進行定期檢修，以及對突發(fā)問題能夠即刻響應或報警，并保留以往的維護管理歷史記錄和問題，幫助進行問題診斷。
⑧過程管理(ProcessManagement)。基于計劃和實際產品制造活動來指導工廠的工作流程。過程管理模塊監(jiān)控生產過程、自動糾正生產中的錯誤，并向用戶提供決策支持，以提高生產效率。這些活動可能是針對一些比較底層的操作，主要集中在被監(jiān)視和被控制的生產過程和設備，需要連續(xù)跟蹤生產操作流程。過程管理模塊還應包括報警功能，使車間人員能夠及時察覺到出現(xiàn)了超出允許誤差的加工過程。通過數(shù)據(jù)采集接口，過程管理可以實現(xiàn)智能設備與制造執(zhí)行系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。
⑨質量管理(QualityManagement)。根據(jù)生產目標來實時記錄、跟蹤和分析產品和加工過程的質量，以保證產品的質量控制和確定生產中需要注意的問題。質量管理模塊對生產制造過程中獲得的測量值進行實時分析，以保證產品質量得到良好控制，質量問題得到確切關注。該模塊還可針對質量問題推薦相關糾正措施，包括對癥狀、行為和結果進行關聯(lián)以確定問題原因。質量管理還包括對統(tǒng)計過程控制(SPC)和統(tǒng)計質量控制(SQC)的跟蹤，實驗室信息管理系統(tǒng)(LIMS)的線下檢修操作和分析管理。
⑩數(shù)據(jù)采集(DataCollection/Acquisition)。設備通過數(shù)據(jù)采集接口來獲取并更新與生產管理功能相關的各種數(shù)據(jù)和參數(shù)，包括產品跟蹤、維護產品歷史記錄以及其他參數(shù)。這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)，可以從車間手工方式錄入或由各種方式自動獲取。數(shù)據(jù)采集可根據(jù)生產過程要求而定。
?人力管理(LaborManagement)。提供及時更新的員工狀態(tài)信息數(shù)據(jù)(工時，出勤等)，基于人員資歷、工作模式、業(yè)務需求的變化來指導人員的工作。包括出勤報告、人員的認證跟蹤，以及追蹤人員的輔助業(yè)務能力。
MES系統(tǒng)的功能可以根據(jù)不同行業(yè)，同行業(yè)的不同企業(yè)的特殊需求進行深度開發(fā)定制，但是大多數(shù)最為基礎的功能還是通用的。一個典型制造廠MES系統(tǒng)模塊開發(fā)應用的具體示例如圖所示。
MES系統(tǒng)應用
MES系統(tǒng)的實施與其他信息系統(tǒng)的實施一樣需要按照信息系統(tǒng)項目管理的要求來進行，企業(yè)在實施MES之前，必須結合生產特點、管理要求，形成規(guī)范的MES需求，在此基礎上指導實施和應用。其工作的重點是明確項目范圍、形成項目團隊、確定項目需求、合理選擇供應商、有計劃組織實施及實施上線后的定期評估及持續(xù)優(yōu)化等環(huán)節(jié)。
由于MES個性很強，在應用過程中需要根據(jù)企業(yè)的具體情況進行二次開發(fā)，因此必須關注MES的平臺性，同樣的功能，是通過配置來實現(xiàn)，還是通過自帶的開發(fā)平臺來實現(xiàn)，或者需要寫VC代碼來實現(xiàn)等，不同的方式影響的不僅僅是功能本身，更為關鍵的是實現(xiàn)效率上。
在實施MES系統(tǒng)的過程中，首先，要結合企業(yè)的生產工藝特點，關注監(jiān)管的重點環(huán)節(jié)和重點要求。其次，要明確需要實施的項目范圍，某企業(yè)MES項目整體架構如下圖所示，其中實線框圖表示一期主要實現(xiàn)的內容，虛線為未來實施的功能，在高級排程及工廠資源規(guī)劃未實施前，生產計劃管理和車間人力資源管理、設備管理的相關信息直接與生產過程的可視化進行集成，另外數(shù)據(jù)采集應涵蓋生產計劃管理和車間人力資源管理、設備管理、質量管理等環(huán)節(jié)。第三，在明確項目范圍后，就要細化MES系統(tǒng)整體的性能要求，即可集成性、可配置性、可適應性、可擴展性和可靠性等要求。第四，分層級地對相關的業(yè)務明確細化的需求。最后解決MES系統(tǒng)的集成。
MES最大的價值就是數(shù)據(jù)和信息的轉換。如果把MES比喻為人，那么生產數(shù)據(jù)就相當于人的血液系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集和通信功能保證了信息集成化的實施。MES不單是面向生產現(xiàn)場的系統(tǒng)，而是作為上、下兩個層次之間雙方信息的傳遞系統(tǒng)，聯(lián)結現(xiàn)場層和經營層，通過實時數(shù)據(jù)庫傳輸基本信息系統(tǒng)的理論數(shù)據(jù)和工廠的實際數(shù)據(jù)，并提供企業(yè)計劃系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)之間的通信功能，是企業(yè)的重要信息系統(tǒng)。離開生產數(shù)據(jù)采集，生產管理部門不能及時、準確地得到工件生產數(shù)量；不能準確分析設備利用率等瓶頸問題；無法準確、科學地制定生產計劃；無法實現(xiàn)生產管理協(xié)同?？梢?，只有有效地實現(xiàn)生產數(shù)據(jù)的采集，才能使得MES系統(tǒng)從根本上解決車間管理中計劃跟蹤遲滯、設備利用率低、產品質量難以提升等問題。
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