1   概述

MES系統(tǒng)是一個企業(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)活動的優(yōu)化管理，運用及時、準確的采集信息，指導、啟動、響應并記錄管理工廠的生產(chǎn)活動，從而能夠?qū)l件的變化做出迅速的響應、減少非增值活動、提高工廠運作過程的透明度和執(zhí)行效率。MES不但可以改善設備投資回報率，而且有助于及時交貨、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，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、基礎開發(fā)平臺、業(yè)務套件按需選擇，包括生產(chǎn)建模、計劃調(diào)度、生產(chǎn)作業(yè)、質(zhì)量管理、物料管理、設備管理、刀具管理、工裝管控、擴展分析應用等業(yè)務管理與分析模塊。使MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)實現(xiàn)雙向的信息集成，接收ERP下達的車間生產(chǎn)計劃，并進行詳細作業(yè)計劃和任務分配，向ERP系統(tǒng)反饋生產(chǎn)、質(zhì)量等信息，同時通過MES系統(tǒng)實現(xiàn)對生產(chǎn)制造過程信息的實時采集、管理和反饋，進行批次跟蹤，實現(xiàn)質(zhì)量追溯，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，改進產(chǎn)品質(zhì)量，對物料進行管理，對關鍵設備進行有效監(jiān)控，并實現(xiàn)生產(chǎn)過程與管理決策的高效集成。

2   設計原則

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MES項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，是長遠化建設合作考慮；

開放性：軟件的擴展性和集成性；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)務需求；

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

一體化：ERP/MES的一體化解決方案，MES遵從ISA-95標準，可以輕松實現(xiàn)ERP/MES的一體化應用；

集成性：MES提供一個數(shù)據(jù)集成服務，可以輕松實現(xiàn)和第三方系統(tǒng)，包括ERP/SCM等系統(tǒng)進行互動集成，滿足企業(yè)不斷擴展到業(yè)務要求。

MES系統(tǒng)充分采用了先進的設計理念，系統(tǒng)內(nèi)核采用面向?qū)ο?、組件化設計、多層分布式架構(gòu)等多項領先的技術(shù)，保證了軟件的安全性、穩(wěn)定性、擴展性、可維護性、設計傳承性和資源重復利用性。依托先進的SOA技術(shù)架構(gòu)，MES可以方便的同微軟OFFICE套件、PDM、ERP等外圍進行高度集成。

3   設計目標

湖南良源自動化（該公司致力于自動化系統(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)與應用，如下只是典型的案例，具體項目會根據(jù)實際情況采取相應的解決方案。

1)   建立生產(chǎn)制造過程實時數(shù)據(jù)采集和可視化監(jiān)控的軟硬件平臺；實現(xiàn)對生產(chǎn)設備運行參數(shù)、工況、物流和質(zhì)量等信息的實時采集、集中監(jiān)控與閉環(huán)反饋,并支持企業(yè)的擴展應用。

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

3)   建立制造過程的產(chǎn)品檢驗模型,實現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)（包括加工過程中自動采集的實時數(shù)據(jù)、常規(guī)質(zhì)量檢驗的現(xiàn)場數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)等多數(shù)據(jù)源）的統(tǒng)計過程控制（SPC）,實時監(jiān)控關鍵生產(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)量改進并及時采取相應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)劃與全面動態(tài)集成,在此基礎上:

a)  實現(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)務流程的動態(tài)共享,以及基于制造規(guī)劃、作業(yè)調(diào)度與資源運控一體化流程中相關制造數(shù)據(jù)的聯(lián)動;當產(chǎn)品和工藝數(shù)據(jù)發(fā)生變更時,支持制造流程的動態(tài)響應和更新。

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)場實時級生產(chǎn)作業(yè)計劃的推拉結(jié)合計劃體系，支持對客戶訂單的快速響應和對生產(chǎn)異常的有效處理,支持JIT（準時生產(chǎn)）等先進管理模式的應用。

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)等相關圖紙、文檔和技術(shù)文件的在線實時瀏覽與全關聯(lián)查詢。

d)  支持實現(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,并可通過報表中心靈活定制各類分析統(tǒng)計報表,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,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)范化管理機制。

4   系統(tǒng)功能

根據(jù)典型行業(yè)特征，開發(fā)行業(yè)應用套件，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。應用套件著重于實現(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，減少無附加價值的生產(chǎn)活動，并發(fā)現(xiàn)影響質(zhì)量的重要原因，進而提升生產(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)濟參數(shù)和工廠運行性能參數(shù)，并可方便地進行高級的報告生成和分析?；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、高可擴展性及高效性的同時，可有效縮短項目周期。

在業(yè)務應用套件中，MES系統(tǒng)可分成多個層次。

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、各機加工線的監(jiān)控計算機、邏輯控制器、報警器、LED看板構(gòu)成，這些監(jiān)控終端提供動態(tài)的監(jiān)控畫面、報警信號、過程信息來反映生產(chǎn)設備的運轉(zhuǎn)狀態(tài)及其相關數(shù)據(jù)，操作人員通過監(jiān)控計算機可以完成如下監(jiān)控操作：

設備運行狀態(tài)及報警的監(jiān)控

質(zhì)量狀況及報警監(jiān)控

車間生產(chǎn)物料的監(jiān)控

業(yè)務處理層：

負責整個車間生產(chǎn)有機要素（人、機、料、法、環(huán)）的全部運作管理服務，包括：

生產(chǎn)建模：實現(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、料、法、環(huán)五要素；這個模型將是每個生產(chǎn)訂單一個規(guī)程，用來指導和約束生產(chǎn)，另外通過功能使得物理工廠建立一個邏輯模型。

計劃調(diào)度：負責接收ERP下達的生產(chǎn)指令或?qū)氲氖止どa(chǎn)計劃，并進行計劃調(diào)整和排產(chǎn)、車間計劃模擬、計劃監(jiān)控調(diào)度、計劃分析；是整個MES系統(tǒng)的心臟，用來驅(qū)動生產(chǎn)現(xiàn)場的執(zhí)行和輔助業(yè)務流程執(zhí)行；

現(xiàn)場作業(yè)：負責生產(chǎn)工位的作業(yè)任務的處理，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：負責車間生產(chǎn)過程質(zhì)量檢驗，包括質(zhì)量控制、質(zhì)量檢驗（自動、手動）、質(zhì)量SPC分析與監(jiān)控、質(zhì)量報警及異常處理、質(zhì)量追溯。

物料管理：負責管理車間范圍內(nèi)全部物料物流過程，包括：缺料報警、用料防錯和采集、補料、物料配送轉(zhuǎn)移、統(tǒng)計報表；

設備管理：負責設備在車間范圍內(nèi)全生命周期管理，包括：設備保養(yǎng)、監(jiān)控、報警、履歷表、OEE分析、統(tǒng)計報表；

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

優(yōu)化分析層：

優(yōu)化調(diào)度：根據(jù)業(yè)務實際，建立業(yè)務模型，運用粒子群算法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡等高級算法，支持生產(chǎn)仿真、優(yōu)化排產(chǎn)、智能調(diào)度、輔助決策等高級應用。

智能分析：創(chuàng)建生產(chǎn)管理各個環(huán)節(jié)的業(yè)務統(tǒng)計、分析報表、業(yè)務數(shù)據(jù)儀表盤、關鍵性能指標KPI分析，通過數(shù)據(jù)監(jiān)控整個生產(chǎn)運作的性能。

系統(tǒng)集成服務層：

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

MES系統(tǒng)提供了一個開放的集成層，通過SOA架構(gòu)來實現(xiàn)和ERP的集成關系，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)務功能輪廓，系統(tǒng)的核心部分是生產(chǎn)管理服務層的相關服務的提供。

從信息化系統(tǒng)整體架構(gòu)角度，除業(yè)務套件外，還包括采集服務層、系統(tǒng)UI應用層。

設備采集服務層：

信息門戶集成平臺基礎的設備采集服務完成現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集，通過對設備實時數(shù)據(jù)（如機床開關機時間、加工零件開始/結(jié)束時間、加工坐標信息、F/S值、報警信息、機床效率統(tǒng)計、主軸負載、其它自動測量數(shù)據(jù)等）的采集和管理服務，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應用層：

負責處理系統(tǒng)服務于用戶的操作交互工作，包括權(quán)限、數(shù)據(jù)訪問、業(yè)務操作，并且用戶UI（C/S客戶端、BS的工廠門戶）是可以擴展的，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，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、報表設計等功能，從而提升系統(tǒng)的應用價值。

實施的功能模塊主要包括：