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制造执行系统MES企业实施与应用浅析

  制造执行系统(MES)主要用来解决整体优化中,生产计划与生产过程有脱节问题,对生产各个重要环节相关数据,用终端硬件以一定的数据格式记录下来,经过系统归类整理和分析后,转化成有效的信息,提供给各个生产职能及管理部门使用。

  制造执行系统MES是为了保证产品的质量、数量和交货期,有效的使用工厂资源:即人力、机械、设备原料等。MES直到1990年,才由AMR组织提出并使用。我国最早的MES是20世纪80年代宝钢建设初期从Siemens公司引进的。20世纪70至80年代以工厂自动化为主,80至90年代以管理信息化为主,进入21世纪,主要通过MES来控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源,不单是面向生产现场的系统,是连接现场层和经营层,改善生产经营效益的系统。不是一个特定行业的概念产,而是应用于各种制造业的重要信息系统。

  1 制造执行系统(MES)实时数据库技术

  实时数据库是数据库系统发展的一个分支,是实时系统和数据库技术相结合的产物,适用于处理不断更新、快速变化的数据及具有时间限制的事务处理。利用实时数据库技术,可以解决实时系统中的数据管理问题,同时也为实时数据库提供时间驱动调度和资源分配算法。

  图1

  实时数据库与现场控制设备相连,是连接生产过程控制系统和ERP的桥梁,组成MES支撑平台,使企业管理层及时得到来自生产过程的实时数据,实现管理控制一体化,使管理信息系统实时、高效运行。如现场控制系统对各种信息数据的响应以秒计,则MES的响应实效以分计,而上层计划系统则是以天甚至周计。

  MES相对实时的反映生产过程中的情况。随着工厂生产的自动化程度的提高、从生产控制系统层收集的信息也就显著地增多。

  在制造系统中,物料被送到设备上等待加工,MES根据生产排程启动设备,并提前给出命令初始化加工操作,实时响应变得至关重要。质量统计过程控制(SPC)是一个开环系统,通过对所取得的数据分析来监测生产过程的状态,对于精度高的产品,反馈时间不超过1s。

  完善的MES将获取分析正确的实时的信息,监控并指导工厂车间的每个活动,使得对每个活动在他们发生时就能及时响应,获得最佳的实时效果。

  2 制造执行系统(MES)功能模型

  制造执行系统MES作为实现企业信息化和企业自动化的重要支撑技术,其本质是介于企业资源计划(ERP)和车间自动控制之间的面向制造过程的集成的车间生产管理控制系统。因此,分析车间生产管理控制需求,建立面向制造过程集成的制造执行系统的功能模型是研究和开发制造执行系统的重要工作。

  图2

  1)制造基础数据管理,是车间制造过程管理运行的基础,实现的功能包括零件主数据、工作中心、产品结构、生产工具(夹具、刀具等)、标准工序、工艺规划、班次维护、工厂日历和员工信息管理等。

  2)车间无纸化生产,实现的功能包括通过电子三维模型、电子二维图纸和电子化的工艺文件、电子派工单等信息的管理、维护、下达和查询,实现生产过程中的质量、进度、物料移动等信息的电子化采集。

  3)生产过程管理与监控,根据企业ERP系统生产订单,进行生产加工调度并以工序订单的形式下发执行,根据生产情况进行生产数据采集和生产进度跟踪,具体功能包括生产订单维护与下达、派工单创建、工序派工、生产进度采集、生产进度查询、生产进度分析等。

  4)车间物料管理,实现对车间生产过程中相关物料的库存台帐和物料的移动管理,实现车间生产过程中物流与信息流的集成。

  5)在线质量管理,根据质量检验计划采集生产过程中各检验工序的质量数据,进行数据处理和分析,形成各种实时质量图形和在线质量分析报告,必要时采取一定的质量控制措施。

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