MES项目

MES项目（共9篇）

MES项目 篇1

摘要：本文首先提出国有大中型企业下的转包企业运行MES系统的难点, 从MES系统的必须功能入手, 分析转包企业生产部门的业务特点, 并且针对关键业务提出合理的解决方案。本文阐述的方案能很好的解决转包企业从订单下达到产品实现整个的生产过程进行优化管理的要求, 科学有效的组织企业合理运营, 创造最大的商业价值。

关键词：国企,外贸,MES,方案

1 企业MES系统实施难点

1.1 企业没有较完整的信息系统作为支撑, 各部门信息共享不充分。

转包企业目前可能具有个别的管理信息系统软件, 但这些系统各自独立, 没有实现数据共享和“数出一处”。转包企业与分厂没有形成一个完整的“大系统”, 也没有整合统一所有生产数据。

1.2 设备故障率较高, 设备维修周期长, 直接制约了现场任务的按时完成。

生产分厂的部分生产设备, 尤其是一些关键设备 (进口设备) , 由于缺乏故障发生的有效预防, 导致故障率较高, 加之故障呈报和故障维修周期较长, 致使现场生产瓶颈问题突出, 打乱了现场作业计划的安排, 并直接影响到生产任务的按时交付。

1.3 作业计划的安排主要依靠生产经验, 缺乏有效的科学计划排程体系支撑。

计划人员缺乏对设备能力、工装工具条件、人力资源等各种生产资源进行综合分析和平衡的有效工具, 这常常会造成计划执行过程中的资源分配冲突、争夺资源现象频发, 计划的可执行性不合理, 当出现临时订单或紧急订单时, 不能根据当前资源占用状况进行有效优化和合理地分配新任务的有序执行, 常常会对其它计划造成比较大的影响和冲突, 进而导致整个计划的拖期和延误。也影响了下游生产单位的计划安排。

1.4 现场工装工具资源应用问题突出。

现场生产过程中的工装工具需求得不到及时供应, 替代工具现象比较严重, 增加了工艺过程控制的复杂程度, 也给产品的质量造成了隐患。

1.5 与其它分厂间的周转作业不透明, 周转延误现象严重。

与上、下游工厂的周转计划缺乏统一和有效的作业管理, 导致周转零件不能按时返回, 零件发出单位和接收单位的周转计划和作业处理缺乏计划性和准确性, 导致零件周转“黑匣子”现象严重, 导致整体作业计划的频频延误。

2 企业生产部门业务特点分析

转包企业的生产部门由各分厂构成, 承担各项生产任务。

2.1 转包企业产品主要以民品为主, 其它为辅。两种产品由于面向的客户不同, 前者面向国外客户, 后者面向国内客户, 在生产过程中存在管理控制细节上的差异, 单据的样式和内容、呈报的形式和流程等均存在着一些特殊性。

2.2 各外贸分厂的管理模式基本按照转包企业的统一要求进行管理, 各分厂通过生产线的模式管理生产工段, 生产线长直接对工段进行日常生产和协调, 生产线没有独立的管理机构, 生产人员直接归属分厂, 生产线只进行各工段的生产组织和安排。

2.3 转包企业MES系统是生产过程执行系统, 它离不开ERP的计划性指导、PDM的工艺控制、设备机床的现场控制等数据的支撑, MES系统是信息化系统中的一部分, 只有将它和其它信息化系统集成应用, 才能充分发挥信息化建设的优势。

3 企业制造执行系统MES关键业务解决方案

3.1 系统设计原则

3.1.1 系统设计能适应转包企业的生产特点。

转包MES系统既可管理转包产品的生产加工过程, 又要管理承担其它产品的生产任务执行过程, 同时, 又要符合对直属各个分厂的职能管理要求。

3.1.2 系统中应具备对临时任务和紧急任务的处理。

增加的研制件生产任务或临时增加的批产任务, MES系统中的这些特殊作业任务的处理应方便操作。

3.1.3 各种生产资源信息的完整性和共享性。

MES是生产制造执行系统, 在生产过程中, 所发生的或与之关联的数据信息均在MES系统中有所体现, 并将这些信息在不同的部门和岗位之间形成共享。

3.1.4 原始数据来源的一次性。

在MES系统中, 原始数据的来源只能是一个节点。这样, 可避免数据的重复采集和重复传递, 从多个节点采集的数据既会造成人力的浪费, 还会造成数据的不一致性。

3.1.5 系统接口的灵活性。

MES系统中会处理大量的生产相关的报表, 这些报表既可直接打印, 也可导出成多种文件格式, 这也有利与其它系统的集成和数据的接口。

3.1.6 系统操作简洁、方便。

MES系统需要很多人员的操作, 几乎是全员操作, 考虑到系统的易用性和提高操作人员的操作效率, 系统的各项功能, 尤其是生产现场的系统功能必须使用简便, 且有辅助的信息操作提示。

3.1.7 总体规划, 分阶段实施。

首先提出转包企业MES的总体规划, 然后再进行分阶段实施。MES建设不可能一蹴而就, 它是一个循序渐进的过程。从基础的数据开始, 到系统各功能模块的依次实施, 最后是系统的全面集成, 它需要从无到有, 这也是一个企业MES建设思想的认识和理解的不断提高和深化的过程。

3.2 系统架构

转包企业的MES架构是根据生产相关的业务模型转化而来的, 它是MES架构的重要来源, 下图是转包企业主要生产业务模型。

在业务模型中, 处于上层的是转包的公司级相关业务处理, 主要由ERP系统和PDM系统来实现, 下层为分厂级主要业务处理, 主要由MES系统来实现, 其中“作业计划执行”是核心业务部分, 也是生产业务的主线。

根据转包公司的主要业务模型, 可得到MES的总体功能框架, 如下图所示。

从MES的总体功能框架中, 可包括如下的系统功能:

系统数据和系统配置管理:是MES系统的基础数据和基础配置的支撑功能。

作业计划和现场管理:是MES的核心功能部分, 包括作业计划接收、分解、排程、下达、执行, 即整个作业计划的全过程所需要的功能。

现场工艺管理:现场生产过程中所发生的生产工艺的控制管理。

质量作业管理:产品生产过程中的质量检验、监控和贯彻的管理手段。

生产准备和制造资源管理:工厂生产中所需要的设备、工装工具等生产资源的准备和管理。

精益指标控制和生产监控:对工厂的各类精益指标进行统计和控制, 及实时监控和掌握生产过程中的各种生产信息和生产状况。

集成接口功能:

(1) 与ERP接口:与ERP的生产计划、投料、库存、采购等接口功能。

(2) 与PDM接口:与PDM的工艺文件和工艺数据的接口功能。

(3) 与MDC/DNC:与生产控制层的机床、设备等实时数据的接口功能。

转包企业通过以上对企业制造执行系统MES的业务分析并实施关键业务的解决方案, 可以初步实现转包企业的MES构造, 实现企业信息化管理的目标。

参考文献

[1]转包事业部MES技术解决方案.金航数码科技有限责任公司, 2010年5月.

[2]制造执行系统MES及应用[J].中国电子出版社, 2006年3月1日.

[3]制造执行系统 (MES) 基本与应用[J].中国石油大学出版社, 2007年8月1日.

MES项目 篇2

『硅片事业部生产管理MES系统软件项目』

研发及实施总结报告

报告人：杨涛

二〇一四年一月

MES研发及实施成果报告

目录

1.1.1 1.2 1.3 项目概况......................................................................................................1

项目背景......................................................................................................................1 项目目标......................................................................................................................3 项目范围......................................................................................................................3

1.3.1 项目业务范围.............................................................................................................................3 1.3.2 实施（应用）范围.....................................................................................................................3

2.2.1 2.2 2.3 系统总体设计..............................................................................................4

系统体系结构..............................................................................................................4 系统开发及应用环境..................................................................................................5 与其它系统关系/接口.................................................................................................5

3.3.1 系统功能......................................................................................................6

业务流程模块..............................................................................................................6

铸锭管理.....................................................................................................................................6 开方管理...................................................................................................................................12 机加管理...................................................................................................................................14 硅料清洗管理...........................................................................................................................19 切片清洗分选管理...................................................................................................................20 生产计划模块...........................................................................................................................27 产量管理模块...........................................................................................................................28 质量及过程管理模块...............................................................................................................31 锭块片集成管理模块...............................................................................................................33 在制品存货管理.......................................................................................................................34 铸锭投料监测管理...................................................................................................................36 系统运行条件及参数管理.......................................................................................................37 操作日志管理...........................................................................................................................38 用户及密码管理.......................................................................................................................39 内网在线信息沟通...................................................................................................................40 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5

3.2 业务管理模块............................................................................................................27

3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6

3.3 系统管理模块............................................................................................................37

3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4

4.5.实施应用效果............................................................................................41 结论............................................................................................................42

i

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1.项目概况

硅片事业部MES系统完全自我研发并独立实施，充分结合大全硅片实 际生产业务，满足从硅料导入至硅片发货的整个生产过程，量身定制，实现全过程无缝衔接与数据共享集成，整合人、机、料及业务规则，确保各工序在统一生产体系环境中规范业务操作，并实时监测生产进度，质量达成以及主要物资消耗，实现硅片生产过程的量化管理，有力打造生产管理的数据支撑平台。同时，兼具良好的用户交互性与功能延展性，软件所有界面均支持数据导出功能，便于不同部门实时采集生产过程中人、机、料信息并进行不同需求的分析，提高生产应变能力。

硅片事业部MES生产管理系统经历8个月的应用，实践证明具有良好的适宜性、集成性和交互性，这也是任何一款系统应用软件是否具备实际应用价值的三大判定要素。

1.1 项目背景

在决定自主研发MES系统之前，我们曾经打算引进上海上扬软件公司的MES系统，但在调研阶段，因困于某些外部因素导致项目暂停，在此阶段，硅片事业部生产管理信息采集以手工录入为主，除原已运行的ERP外，没有其它可用于生产过程管理的软件，但ERP只能为我们解决对物料的计划及供应、库存管理，生产过程则好比暗箱，各车间、各工序均有不同数据统计模式，相互不存在数据共享和集成，因为是手工统计，不免出现录入错误和时间滞后，导致车间与部门管理者不能及进获取准确生产数据，MES研发及实施成果报告

极大地限制了对生产过程的实进有效管理，生产中普遍出现的状况是：

1、生产进度跟踪滞后，为了解生产情况，往往需要花较多的时间去

现场统计数据，当产量提升后，现场流转速度加快，管理者很难及时跟进实际生产变化的节奏。

2、生产过程中上下工序衔接困难，下道工序不清楚前道工序产出节拍，很难提前应对异常，并有效作出本工序生产作业计划。

3、生产在制品流转易出现混乱，尤其突出的是硅块加工工序，在手工统计时期，无法随时掌握机加在制硅块的准确数量、重量及存放位置。

4、缺乏对主要生产设备的运行时间监控，统计分析设备停机、运行、切换时间没有准确数据支撑，无法有效获取计算设备利用率、稼动率的基础数据。

5、生产过程控制缺乏有效管理和追溯机制，无法及时获取从硅料投入至硅片产出的全面跟踪数据，在不同的手工录入表单中建立链接实现困难程度较高。

6、设立专门的统计员完成数据流程卡录入，因统计员个人对生产情况的认知度不同再加上手工填写的可识别性差异，导致数据录入准确性差，同时，在数据量极大的情况下，手工输入的EXCEL表单运行非常困难。

7、生产车间各个班组绩效考评量化困难，不能及时获取及时的分到不同班组或个人的产量、质量、效率数据，往往到月底时才进行统计，日常班组、个人工作进展情况难以公示，从而很难做

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到事中激励。

8、事业部生产综合管理信息不能及时共享和输出，事业部管理者获取生产信息的条件有限。

1.2 项目目标

通过MES的研发及实施，实现硅片生产过程人、机、料数据全面集成与共享，确保生产信息准确性，达到从硅料至硅片的全过程实时追溯，建立事业部生产业务数据平台，支撑所有部门利用平台数据开展各项业务数据分析和量化工作激励，为改善硅片事业部的生产运作效率和质量提供辅助。

1.3 项目范围

1.3.1 项目业务范围

MES系统主要对硅片生产过程产生的业务流进行管理，包含配料、铸锭、开方、机加、切片、硅片清洗、分选及包装、硅锭边皮料清洗、业务综合管理等功能模块。

1.3.2 实施（应用）范围

MES系统实施应用于硅片事业部铸锭车间、开方机加车间、切片车间（也包括硅片清洗和分选包装）、硅料清洗车间、生产部、质量部，同时为事业管理层、综合管理部、公司财务部等提供生产综合管理数据查询。

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2.系统总体设计

2.1 系统体系结构

配料铸锭模块ERP系统MES系统配料管理创建配料单配料数据维护投料批次管理边皮料投料追溯硅锭装炉、在炉运行、出锭管理清洗硅料在线库存物料计划采购铸锭管理铸锭在线库出炉锭信息、冷锭时间发铸锭车间库存开方机加模块开方管理开方数据维护财务锭变块退货返工毛块加工及检测NY集中处理N精块加工及检测边皮回收管理硅料回收管理硅料闭环硅料清洗管理边皮清洗管理业务流程模块Y合格硅块在线库报废硅块管理硅块外发管理混洗料管理硅料清洗模块依据硅块在线库存双向衔接切片向机加领块切片配棒管理自动配棒管理利用硅块在线存量，最大限度组合匹配长棒根据实际硅块配棒，再录入配棒结果手动配棒管理配棒数据维护领棒管理粘胶管理根据已配完硅棒组刀上棒切片切片运行过程管理切片工艺管理切片异常处理硅片清洗管理分选生产管理硅片分选管理块至片数据管理刀至片数据管理包装入库至ERP切片清洗分选模块业务管理模块系统管理模块生产计划管理综合分析管理定位查询管理业务条件参数管理用户管理权限管理日志管理信息沟通

硅片事业部MES系统总体设计流程图

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2.2 系统开发及应用环境

硅片事业部MES系统采用服务器与客户端并行架构，服务器存储数据库文件和负载企业应用逻辑，客户端采用绿色版可执行文件，容量较小，可通过邮件发布，不需要安装，对客户终端电脑配置无最低要求。

服务器硬件：DELLR810-双CPU-至强E7-2803，物理12核24逻辑线程，4个600G硬盘（1热备，3存储）。

数据库：Microsoft SQL Server2008。

客户端：使用Delphi集成开发环境开发编辑可执行EXE绿版文件。应用操作系统：Windows2000XPWIN7WIN8，不适用于LinusAndroidMac操作系统。

2.3 与其它系统关系/接口

与公司目前运行的ERP暂无设计接口，ERP属于清软平台开发产品，考虑客户端衔接没有可能，只能通过ERP开放数据库接口，MES向ERP采集物料计划、采购订单、库存数据，同时硅片从MES产出入库接入ERP。

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3.系统功能

3.1 业务流程模块

3.1.1 铸锭管理

3.1.1.1 配料管理

实现功能：

根据原生硅料批次、重量及边皮料在线中间库数据（右侧表）及其它硅料创建硅锭配料单，一锭一单，单号由系统根据既定规则自动生成，目前是“年+月+日+当天配料流水号”，比如14011501，即14年1月15日配的第1埚料，配好的硅锭料单将在配料单明细表中显示。

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实现功能：

对已配好的锭料单数据进行维护，包括：查询、修改，删除，可双击左侧配料单表查看具体某一份配料单的配料明细（右侧表），当该埚料在后续补装炉后，配料单号表中会自动出现硅锭号，无硅锭号的说明尚未装炉，同时，可在右侧表中根据原生硅料批次号、投用边皮料锭号和硅料类型追溯到使用的所有硅锭。

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实现功能：

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根据已知硅锭号循环追溯投入边皮料的锭号，追溯层级为向前追溯30次，上图中我们设定的目标硅锭号是HMP14012506，查询到投用的边皮料锭号是HMP14012803，而投用至HMP14012803边皮料锭号是HMP13122511，以此向前类推，右侧可显示对应硅锭的电性能（电阻率、少子寿命）变化趋势（自动关联集成后道工序检测结果）。另外，双击表中任一硅锭可查看历史配料明细清单（右侧表下）。3.1.1.2 铸锭运行管理

实现功能：

1、完成铸锭装炉工作：根据配料单号（选择项，前面已创建），选择炉号及其它相关信息（班组、班次、使用工艺、时间等）进行装炉，系统会自动判断所选炉号是否被占用，若被占用则不能完成装炉工作。

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2、铸锭在线运行监测：在装炉时即计算出此次运行与本炉上次出锭间隔切换时间（便于监测铸锭炉运行效率），同时，自动更新运行时间，与实现铸锭炉运行进度保持一致，铸锭完成后勾选出炉即可。

3、如装炉数据有误，允许具有高级管理权限的用户返回装炉前状态进行修改。

4、铸锭运行过程中发生的相关情况填入对应硅锭表项中。3.1.1.3 出锭管理

实现功能：

1、完成铸锭后转铸锭在线库存，并开始自动计算冷锭时间，质量部授权专员对锭等级进行判定。

2、当下道工序开方领锭后，铸锭在线库存被领的锭会自动去除。

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3、出锭管理表中记录在线库存锭的相关数据。3.1.1.4 铸锭数据管理

实现功能：

记录所有铸锭历史数据，并设定按条件查询（硅锭号、锭等级、铸锭工艺、锭状态-自动关联锭后期运行状态），及双条件高级查询（所有锭相关信息均可作为查询关索引键字）。

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3.1.2 开方管理

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实现功能：

1、根据铸锭在线库存选择已达到冷锭期标准的硅锭进行开方（点击选择红色按纽会弹出选锭表，其中冷锭时间是自动计算的），选择开锭规则（锭至块编号规则，在系统条件设置中确定），完成后会自动生成25个硅块进入下道工序，开方后的硅锭会出现在已开方表中（下表）。

2、支持对误操作导致的数据错误进行修改（特定授权专员）。

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3.1.3 机加管理

3.1.3.1 机加一次检测

实现功能：

对开方后的25个硅块进行一次检测，确定少子寿命、电阻率、划出一次有效长度，根据检测结果，判定工序转移路径（进入机加工、报废处理或集中待处理），记录人员及处理意见数据。

同时，对于外发或委外加工退回的硅块也从一次检测添加硅块进入处理流程。

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3.1.3.2 机加二次检测

实现功能：

完成一次检测后经过带锯、倒角、平磨加工的硅块进入机加二次检测工序，系统会自动引入相应硅块的一次检测结果，同时，在此检测员将二次检测数据在线实时录入系统（包括：机加设备、操作员、加工尺寸数据及各种加工异常等），完成后根据二次检测结果确定硅块流转路径（在线合格库，报废处理或二次集中待处理）。

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3.1.3.3 在线合格库

实现功能：

经过机加二次检测的合格硅块转入在线合格库，在此集中了硅块所有相关信息（硅块本身的电性能、效率类型、尺寸、损耗值、人员、设备及加工异常数据等），如果要选择外发，则可以从这选择需发出的硅块，被选中的硅块会进入硅块发货管理流程，转切片工序的无需发出，通过在切片工序中配棒领料功能实现硅块向切片工序的转移。

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3.1.3.4 硅块外发管理

实现功能：

当在硅块合格库中选择外发后，相应硅块会进入发出管理模块，在外发管理表中，分别按客户和发出时间可查询对应硅块发出明细，系统会自动汇总统计被选中硅块的总量数据（总数量、总重量、总异常长度和重量等）。

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3.1.3.5 回收硅料管理

实现功能：

机加车间加工硅块附属的边皮头尾料及因质量异常导致报废的硅块或其它零星硅料，通过回收料管理子模块向硅料清洗工序转移并统计数据，实现三种管理方式：

1、按锭归集的边皮头尾料，专锭专料管理并跟踪，2、报废硅块按块记录跟踪，3、零星报废硅料按日汇总记录跟踪。

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3.1.4 硅料清洗管理

实现功能：

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按锭归集边皮料清洗和不按锭归集混合料清洗，完成后发至铸锭车间边皮料在线库存。

3.1.5 切片清洗分选管理

3.1.5.1 配棒管理

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实现功能：

1、自动配棒：根据表1左侧硅块实时动态中间库存，满足用户设置条件的单棒最长组合配棒，实现条件需要硅块合格库现场存放硅块尽量细分，便于根据配棒清单及时找到对应硅块。

2、手动配棒：由切片配棒人员先到现场根据选择硅块组合配棒，完成后将数据在手配表中查询到硅块数据并生成配棒清单。

3、配棒编辑：确认已配棒数据并正式提交配棒领用申请（可打印领用硅块表单）。

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3.1.5.2 领棒管理

实现功能：

由机加核算员根据切片提交的配棒需求申请，确认对应硅块信息，并确认发出硅块转移至切片车间。3.1.5.3 粘棒管理

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实现功能：

将已配好的硅棒按用户要求进行组刀（切片前先将各个硅棒按每两根棒一组合成一刀硅棒，单刀组棒数可人为设定），并产生粘胶中间刀组在线库，待切片。3.1.5.4 切片上棒管理

实现功能：

从组刀在线库选择对应刀组选择切片机上机运行，右侧表中显示在线运行的切片机台及切割相应数据，运行时间自动计算，与实际切片保持一致。

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3.1.5.5 切割记录管理

实现功能：

记录切片历史切割信息，并可根据各项定制条件查询。3.1.5.6 切片工艺管理

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实现功能：

定制切片不同工艺参数，提供对不常用工艺的封装，便于切片人员选择当前工艺，切片出片数、砂、线、液单耗均根据所选切片工艺自动关联运算。

3.1.5.7 清洗分选管理

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实现功能：

根据已完成的切片信息，按刀或按块录入清洗、分选人、机、料数据，系统自动计算质量及汇总数据。

在分选生产管理模块中，可根据时间和不同选项查询切片数据，并追溯包装箱单号，以确保以后客户返回信息的追溯管理。3.1.5.8 块至片&刀至片流程数据整合

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实现功能：

实时自动整合按块分布的切片产量、质量数据，按刀分布的产量、质量和砂、线、液单耗数据，同时包括所有人、机、料相关数据，完全支持用户导出数据，以进行各项需求的分析。

3.2 业务管理模块

将硅片全生产链信息进行整合，实时输出各项生产管理指标，向生产 管理人员提供综合生产管理信息，利于及时掌握硅片各个工序生产运行状况，对控制生产提供必要信息支撑。

3.2.1 生产计划模块

实现功能：

按月度编制硅片事业部生产计划，制定各项指标，包括铸锭、硅块、MES研发及实施成果报告

切片产量、质量、加工成本以及损耗等指标，编制的计划值将作为在综合管理模块中系统自动监测实际完成情况偏差的判定依据。

3.2.2 产量管理模块

分别提供：铸锭、开方、切片运行、硅片每日产量及月度累计完成数据，实时监测各工序实际完成情况与计划偏差，每项日报数据均支持查看具体明细。

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3.2.3 质量及过程管理模块

实现功能：

按日及月度累计汇总监测铸锭的质量等级，运算一级锭合格率及一、二级锭合格率，并可查看历史数据。

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实现功能：

实时监测硅料一次利用率，并可按时间段查询，双击当日可查看明细。

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实再功能：

按不同铸锭炉查看出炉的硅料利用率、少子寿命、平均电阻率综合表现情况，同时可根据单台铸锭炉查看历史数据。

实现功能：

根据锭等级综合监测不同等级的硅锭电性能表现情况，并可查看历史记录。

3.2.4 锭块片集成管理模块

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实现功能：

对锭-块-片实现全面实时集成，展示某锭直到硅片的所生产、质量及产出进程。

3.2.5 在制品存货管理

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实现功能：

实时统计在线硅块存量及可用合格块的按不同长度区分的数量及重量。

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3.2.6 铸锭投料监测管理

实现功能：

实时监控铸锭配料和出炉锭的使用原生硅料、回收硅料及提纯硅料的36

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比重，提供管理者对投料方向的控制信息。

3.3 系统管理模块

3.3.1 系统运行条件及参数管理

实现功能：

分别可以定义：硅锭等级标准、开方机台信息、开方班组信息、开方生成硅块编号规则，产品质量类型、在线库位设置及综合参数设置，所有参数将在流程管理运行过程中作为条件使用。

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3.3.2 操作日志管理

实现功能：

实时详细记录所有用户操作系统的内容和时间，便于在系统操作异常时侦查操作对象和原因。

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3.3.3 用户及密码管理

实现功能：

创建新用户、修改用户信息、设置权限，记录用户登录IP地址，登录

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次数等，用户设置的密码作为用户隐私不公开（本模块仅限拥有系统超级权限的管理员可操作）。

同时，提供让用户可任意修改原有登录密码的界面。

3.3.4 内网在线信息沟通

实现功能：

1、在线用户显示，自动加载、卸载；

2、选择用户主动沟通；

3、接受未加入在线交通对象的呼叫接入和应答模式沟通；

4、当接受到信息时，沟通界面会主动弹出，以提醒用户。

5、仅适宜于内网沟通，主要以因工作业务及时通信为目标，可监管通讯内容；

（须在装入系统客户端文件时，解除类似360防火墙的阻止网络通信设置，防火墙软件会有提示让用户选择）。

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4.实施应用效果

1、MES系统在硅片事业部已全面推广实施，并已成为生产车间和部门日常生产辅助管理工具。

2、MES系统充分集成从硅料至硅片生产的全过程数据，可以查询、监测生产运行状态及其各项生产指标完成状态。

3、实时性强，生产流程数据在线基本由当班班长导入，与实际生产业务流程基本同步，减少专门设置系统数据统计员的数量。

4、量身定制，系统功能冗余度小，适用性高，日常模块及软件界面用户使用率达95%以上。

5、软件交互性良好，非常便于支持批量数据导入和导出，操作性及与EXCEL表格兼容性强。

6、企业智能管家应用，在自动化数据分析和快速运算等功能方面实现良好，向管理者提供简明扼要的综合生产运行数据，便于管理人员进行及时、有效的生产管控，系统内数据透明度高。

7、系统延展性强，产权及技术完全自主，可往更深层管理需求功能的实现进行二次或多次开发，可塑性大，可挖掘的潜力空间巨大。

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5.结论

MES系统初步设计 篇3

要想充分发挥MES系统的功能,企业就需要完善自身的管理体系。没有严格的管理约束机制,MES系统信息的及时维护就难以保证;没有先进的管理模式,MES整理出来的信息就不能得到有效利用,从而也不能产生效益。

1 系统硬件示意图

订单由业务员输入ERP系统,然后通过VPN传输到SFC DB Server上,由生产管理部门根据订单需求开立MES系统工单,制造部门根据工单进行生产,生产过程中通过各个工艺的站点进行品质管控。此过程中产生的实时数据由TGS进行性能负载平衡,将数据汇总分别通过MES AP Server和Report Server传送到经理室和通过VPN传送到网络上供客户进行监控。系统硬件如图一所示。

2 模块设计

某电子厂主营业务相机制造,主要客户为卡西欧、索尼、三星、尼康、苹果、康豪、康柏、柯尼卡美能达、海尔、联想、北大方正等国内外知名企业,因此必须在考虑其制造工艺流程灵活性的基础上,严格控制生产的每个环节。从订单下达—条码管控—制造生产—产品检验—产品出库的每一个环节上都必须在严格管控的基础上兼顾灵活性。此外,还必须对生产过程中的不良品进行统计,通过对不良原因的分析,降低产品的不良率,因此我们制订了如下几个模块。

MES系统主要根据企业实际生产情况由八种模块模型中选择全部或部分来制订功能模块。本系统如图二所示,主要分为八个模块:系统数据管理模块、生产计划管理模块、条码资料管理模块、生产流程管理模块、品质管理模块、维修分析模块、仓库管理模块、报表查询模块。用户登录部分根据用户权限不同分为系统管理员和普通用户,以系统管理员身份登录系统可使用全部三个功能,以普通用户身份登录系统仅可以使用基础数据管理和生产计划管理功能,而系统管理模块将被屏蔽,不可以越权使用。具体系统功能模块功能如下:

2.1 系统数据管理模块

系统数据管理模块主要包括权限管理,数据负载,线别、站点、工艺途程、标准工时设定等功能。

2.2 生产计划管理模块

生产计划管理模块主要包括工单创建及下达,物料需求计算,物料编码与ERP下载等功能。

2.3 条码资料管理模块

条码资料管理模块主要包括物料编码维护,条码规则设定,工单规则设定等功能。

2.4 生产流程管理模块

生产流程模块主要包括监控看板,测试工具与系统资料传输接口,生产效率查看,工单状况查看等功能。

2.5 品质管理模块

品质管理模块包括产品检验,不良重工,重工查询,重工原因分析等功能。

2.6 维修分析模块

维修分析模块包括不良品维修,零件更换,不良原因分析等功能。

2.7 仓库管理模块

仓库管理模块包括产品入库,D/N出货,与ERP系统接口等功能。

2.8 报表查询模块

报表查询模块包括在制品查询,工单产出数据查询,流程产出数据查询,抽验数据查询,不良品维修数据查询,入/出货数据查询等功能。

3 基础数据的管理

综合某电子厂技术文件要求,配合ERP和生产计划的整体解决方案的需求,系统将提供对以下基础数据进行维护的功能。

主要包括组织机构、仓库地点数据、物料主数据、物料清单(BOM)数据、供应商主数据、工作中心数据、工艺流程数据、工艺流程工位数据、品保检验标准数据等基础数据。一些重点数据描述如下:

3.1 组织机构数据

主要包括公司代码、工厂(6位)、部门信息等。

3.2 仓库地点数据

要对所有的仓库地点都按照明确的规则进行统一编码。

3.3 工作中心数据

工作中心数据字段的字段名、类型、长度如表一所示。

3.4 工艺流程数据

工艺流程数据字段的字段名、类型、长度如表二所示。

3.5 工艺流程工位信息数据

工艺路线工序信息数据字段的字段名、类型、长度如表三所示。

3.6 品保检验数据

品保检验数据字段的字段名、类型、长度如表四所示。

基础信息是MES系统成功实施的关键。该部分数据的设定权限必须严格管控,并对相关的操作人员进行充足的教育训练。该部分数据设定的工作直接关系到整个项目成败。

4 结束语

本文研究目的在于通过开发、实施和应用MES,来解决企业生产计划与生产过程脱节所导致影响企业管理效率的问题,弥补企业内部信息化管理环节的空白。

参考文献

[1]陶松桥.基于ERP与MES集成的制造业生产管理系统研究与开发[D].武汉:武汉理工大学,2005.

[2]董立敏.基于MES的生产管控系统的研究[D].天津:河北工业大学,2005.

MES技术方案 篇4

Rockwell Confidential

XXXXXX公司

MES方案建议书

罗克韦尔自动化

上海，中国 2008-3-9

1.1.项目背景

XX汽车公司是中国汽车行业的骨干企业，已陆续建成了XX（主要以中、重型商用车、零部件、汽车装备事业为主）、XX（以轻型商用车、乘用车为主）、XX（以乘用车为主）等主要生产基地。主营业务包括全系列商用车、乘用车、汽车零部件和汽车装备。

XX汽车公司自主品牌乘用车XX工厂坐落在XX经济技术开发区，作为XX自主品牌乘用车事业研发、生产的主要基地，总体规划含研发中心和生产工厂两大部分。生产工厂一次性规划，两期实施，主要包括冲压、焊装、涂装、总装四大工艺和发动机及大塑料件生产车间。其中，第一期建设将形成20万辆年生产能力。XX自主品牌乘用车系列产品将覆盖乘用车市场主要份额的Ｂ、Ｃ、Ｄ级车型，首款产品将于2009年初下线。

XX汽车需要快速响应市场变化，才能强占更多的细分市场份额，使企业能抢占市场先机。因此迫切希望在XX工厂构建完整的生产，物流和质量体系，能够快速投入新车型的生产，以满足市场多样化的需求，汽车企业就必须以OTD优化为导向，关注从订单到交付的整个过程中的制造，物流和质量相关业务领域（如下图所示）。其涉及到的业务流程、信息管理对于XX汽车自主品牌汽车的制造是至关重要的。

供应商交货指示零件需求库存管理仓库物流中心生产管理物流管理W1W2W3W4W5收料缓冲区供应商WE车身Repair PAINTWBS涂装RepairGAPBS总装VQ质检生产实绩信息系统车辆状态基础数据ERPMES整车识别防误差整车识别安装指示整车识别质量检验拉动序列件整车跟踪拉动JIT物料工位零件工位指示拉动按灯物料 根据业务发展目标，物流管理、生产控制和质量管理是一个循序渐进的发展过程，MES系统最终达到以下四方面管理要求：

(1)订单制造管理

Rockwell Confidential

包括订单管理、车辆跟踪、路由控制、数据采集、PMC、车辆报交。AVI作为车辆识别功能，它不仅是订单制造管理的基础，更是整个集成制造系统的基础，物料，质量都需要根据车型来控制，所以其覆盖范围应为所有车间及关键点；装配管理主要是指各种辅助装配的单据的打印、钢打、铭牌、电气检测、加注、四轮定位、转毂试验等。AVI，路由控制及现场机运设备大都PLC，PMC以成熟的工业组态软件作为其基本工具，对PLC的数据采集和控制是它的强项，人机界面的设计变得相当容易。

(2)现场物料管理

由于XX汽车的物料管理和派送由第三方物流来负责，现场物料管理主要向第三方物流库发布物料拉动信息模块。送料方式主要有推式和拉式，推式是根据日生产计划分时分批主动送达现场；物料拉动主要有线旁向仓库拉动（KANBAN、物料暗灯二者皆可能），生产线直接向仓库拉动（KANBAN、物料暗灯、排序拉动三者皆可能），由线边到厂内四个库的二次要料请求。

(3)制造质量管理

包含现场质量信息缺陷输入和查询管理、现场整车质量信息缺陷输入和查询管理audit、车辆测试系统及缺陷管理和跟踪系统、车辆流程卡管理系统、车辆电气检测、防错系统。质量数据是非常重要的数据，它包含车辆制造信息，可追溯件信息，缺陷信息及测试信息，基于它的数据报表，分析及应用很多。同时，未来 制造质量会和供应商质量、售后质量数据集成，基于这些数据统计分析，形成贯穿车辆整个生命周期的质量信息系统。

(4)系统管理

系统集成，就是数据的集成。针对系统的集成，就需要集成的管理工具，它主要包含：基础数据管理，PMC，事件控制中心，版本管理，报表中心及用户账户管理等。

基础数据管理：负责所有生产、物料、质量的基础数据维护，保证MES的基础数据统一性和唯一性。

事件控制中心，它是重要的系统运维工具，能帮助IT 支持人员获知系统运行情况，解决系统问题。

版本管理，它是系统更改的管理工具，保证系统版本的一致性，可追溯性。

历史数据查询和报表管理，数据源为集成制造系统的数据，它应能满足各相关业务部门的要求，Rockwell Confidential

它是系统集成后的优势体现。同时历史数据会定时导入历史数据库，连同生产数据库 供查询和形成报表。

根据当前的业务需要，这一阶段的项目应覆盖以下功能需求，包括生产管理、物料管理、质量管理和系统管理四个子系统，整体目标是建立功能全面、集成和稳定的生产、物流、质量控制体系，以适应公司汽车产量快速增长和车型平台增加的需求。该系统能满足订单管理、车辆跟踪、路由控制、物料需求发布、线旁拉动、物料调度、KANBAN卡管理、现场质量缺陷、电气检查、质量追溯管理、整车质量缺陷、检测数据管理、流程卡管理、合格证管理、用户管理、基础数据管理、PMC、数据采集、报表管理、事件控制中心、版本管理、数据备份/迁移管理等模块。

1.2.项目目标

本项目将通过全厂MES系统的建设，建立一个全面的、集成的、先进的和稳定的生产执行系统，以适应公司产量快速增长和车型平台增加的需求，满足目前年产20万辆的生产目标，并能支持未来多种车型混线生产年产24万辆的业务运作。系统实施的主要目标如下：

1、XX汽车的MES信息系统全方位的承建，以系统覆盖到冲压、车身、涂装、总装四大车间，能快速建立统一协调的工作平台。

2、全面实现与ERP系统的接口，实现车间与物流和质量系统的全面整合，全面提高企业的生产效率和管理水平，确保物料的及时供给和生产的及时响应。

3、将把国际著名的丰田汽车、通用汽车等企业在MES系统中的成熟的业务流程模式和软件平台资源在XX汽车项目中进行导入，保证XX汽车项目的稳定性和实用性。同时设计方案立足于先进技术，采用最新科技技术水平，使MES的建设达到和具备国际的先进水平和国内的领先地位

4、通过MES系统的实施，将大幅地降低生产零部件的库存，降低整车的库存，减少各部门的人员配置并提高企业生产效率。

5、完成企业级的MES系统的架构建设，为实现集成制造，物流和质量全生命周期管理打下坚实的基础。



6、遵循ISA95和MESA国际标准，可以同时具有良好的开放性，可以和不同厂家的产品能够互操作和互连



7、考虑SOA架构，将MES应用程序功能彼此分开，以便这些功能可以单独用作单个的应用Rockwell Confidential

程序功能或“组件”。这些组件可以用于在企业内部创建各种其他的应用程序，并能迅速修改业务流程模型



8、集成的系统必须降低系统维护的难度和要求，方便用户日后的应用、管理和维护。系统设计完成的同时，必须完成与之相关的可操作的管理维护规定，保证系统的稳定运行

综上所述，为了保证XX汽车的MES系统项目的成功，罗克韦尔自动化（国际最具规模和著名的制造控制和信息系统公司）汽车工程中心全面负责东风汽车项目的实施，对项目实施、成功的上线作出强有力的保证。

1.3.项目实施回报

XX汽车的MES主要包括生产管理系统、物料管理系统和质量管理系统三部分内容，整体目标是建立一个全面的、集成的、先进的和稳定的支持质量，生产和物流的业务体系，以适应公司产量快速增长和车型平台增加的需求，并能同其他业务和系统整合（如ERP系统）。系统总体网络架构图如下所示：

MES系统网络架构示意图

整个系统实施范围包括：生产管理部分、物料管理部分、质量管理部分。

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1.4.生产管理系统

MES系统的生产管理部分第一阶段控制的范围包括冲压车间、车身车间、WBS、涂装车间、PBS、总装车间和检测线，系统在车身车间将车辆与订单进行绑定，然后对车辆进行跟踪控制直到检测线下线为止。总体需求主要包括以下内容：

订单管理； 生产调度； 生产线信息广播； 自动化集成控制； 生产监控PMC； 数据采集；

车身实时跟踪监控画面图例

在ROCKWELL的设计方案中，各车间生产线上下线处，关键工位设有手动条码扫描枪（或自动扫描枪或RFID）的读写操作站。在关键位置设有触摸屏，它们将是组成读写操作站的一部分，Rockwell Confidential

为现场的操作人员提供AVI系统人机交互操作的功能。通过这些触摸屏给现场的操作和维护人员提供了自动监视AVI系统运行情况和手工进行AVI系统操作的功能。通过触摸屏可实现条码显示，条码扫描报错，手动条码输入等功能。

读写站实例照片

由于在车间现场，设备环境复杂，很难保证网络数据传输时刻保持畅通，因此，在开发调试过程中，我们也特别将中断做特殊考虑，增加了保护措施，尽最大可能保证系统的正常运行，保持整个扫描交互流程的顺畅。主要措施与方法如下：

 PLC扫描设备将数据放置于PLC中控服务器上的数据库中。

 MES系统的接口程序轮询接口数据表，读取未处理纪录，送向MES系统相应逻辑处理模块。

 MES接口程序读取MES逻辑处理模块的返回结果，写入接口数据表中。 PLC接口程序轮询接口表数据，操作PLC设备动作。

总装车间监控主画面图例

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通讯状态监控画面图例

Equipment Report – XXX XXX XXX

车身识别系统将利用设在车间内的条码扫描设备和R&F读写头，并在涂装车间的车身吊具和滑撬上安装R&F载体来构成车体跟踪系统（AVI）。整个AVI系统将由一台上位计算机进行控制并通过其显示器对车体位置、状态进行监控。同时AVI监控计算机也将做为MES或ERP系统的一

部分，可实时接收和反馈生产数据

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AVI工作流程:

1．AVI信 2．AVI产前印工 3．在装码身RF LineControllerPartIDWorkInstruction系统计算机接收从ERP或MES系统传送来的当日生产任务息，经过确认后存入数据库。

系统计算机将根据当日任务，通过设在焊装车围工段的VIN码打印机出车身唯一识别码，并人将VIN码贴在车身上。

焊车间出口处设置一台扫描仪，将经过此处的信息传送到车身缓冲区TAG数据载体上，缓冲

RF TagRS232LineControllerPartIDWorkInstruction生间打由

RS232条车的区计Base的传送链系统将根据生产划和涂装车间的生产状况对车身重新进行分配和排序。

RF Antenna & Tags 4．在前处理工位后；底漆和面漆喷漆室前都将设置RF 读写头用来读写车身上的信息。5．从总装到涂装的缓冲区也将采用同样的方法对车身重新进行分配与排序。

6．总装车间的一些关键工位也将设置一些条码扫描仪工作站，操作工可以通过

它来了解车体信息。

ControlLogix控制系统Rockwell Confidential

ControLogix 系统是一种高性能，易于使用的适合当今控制应用需要的控制平台,它的结构以独特的控制总线（ControlBus）底板作为整个通信系统的基础。控制总线（ControlBus）不采用传统的主－从通讯模式，而采用先进的生产者/消费者（Producer/Consumer）通讯模式，这种通讯模式同样应用于控制网（ControlNet）, 设备网（DeviceNet）和现场总线（FieldBus）。插在该控制总线（ControlBus）底板上的所有模块，包括网络、I/O、CPU 模块都是智能的，从而有了如下特色：    网络之间的通讯不需要处理器干预。

机架中可以任意配置和排列任何数量的CPU、I/O或通讯模块。

任何模块可以带电插拔而不会影响系统中其他模块的工作，这就使得我们维修故障模块时，系统的其余部分能照常工作。

 处理器不再巡检I/O，大大减轻处理器负担。

1790 DeviceNet CompactBlock I/O模块

1790 CompactBlock LDX I/O 是一种紧凑型的I/O单元，用于监控远离处理器的I/O设备。每个单元块都具有I/O电路,内置电源和一个内置的设备网(DeviceNet)I/O 适配器。在我方得设计方案将采用这种I/O模块来采集现场拉线开关的信号其具有如下特点:         节省空间

易于组态和维护

通用的灌电流/拉电流输入

扩展能力---最大支持3个扩展数字量模块 网络连接能力---设备网一致性完全测试

高性能---支持轮询,周期性或状态改变的信息传送 I/O类型

DIN标准导轨或面板安装

 选择D型插头(方便拆除)或固定的螺钉端子块

MES技术发展及应用研究 篇5

随着科学技术的进步、生产力水平的提高,市场需求日益多样化,大批量生产已经不能适应市场的需求,加之计算机的广泛应用,生产管理从观念到生产方式都发生了重大的变革,这一切都促使现代管理理论的出现,它以计算机技术在生产管理领域的大规模应用为起点。具有代表性的现代生产管理理论:如物料需求计划(Material Requirements Planning,MRP)、制造资源计划(Manufacturing Resource Planning,MRPII)、企业资源计划(Enterprise Resource Planning,ERP)、准时制生产方式(Just In Time,JIT)、最优生产技术(Optimize Production Technique,OPT)、约束理论(Theory Of Constraints,TOC)等相继出现。

尽管ERP、JIT、OPT等理论和方法,在现代企业管理中得到很多成功的应用,为企业的生产管理提供了有效的解决方法和工具[1,2]。但是由于车间生产管理强调生产计划的执行以及生产现场数据的采集和回顾,而ERP、JIT等强调企业的计划性。因此,在车间生产管理和控制上,ERP、JIT等就显得力不从心。

按照MRPII/ERP方式组织生产,存在四个明显的问题:(1)不确定的产品结构的引入;(2)陈旧的工时定额数据;(3)不合实际的提前期的定义;(4)缺乏来自生产现场的反馈而导致计划的不准确。因此实际应用过程中,存在制品的库存量过多,造成管理混乱和资金占用过多的问题。JIT强调零库存生产,实际JIT生产模式必须满足以下条件:生产计划平稳、减少调整准备时间、提高工人素质、生产车间重新布局、准时采购、消除原材料和外购件的库存、加强质量管理、消除废品。目前中国企业实现JIT生产模式缺乏很多的基础条件。OPT技术在面向订单生产的情况下,对于多品种、小批量生产方式的生产计划制定有很大的指导意义,但是它也有相当的局限性,只能用在一些工序较少的生产场合。这些都促使了MES的产生。

1 制造执行系统(MES)的发展

从20世纪70年代后半期开始,出现了解决个别问题的单一功能的MES系统,如设备状态监控系统、质量管理系统、包括生产进度跟踪、生产统计等功能的生产管理系统。也就是说,在未实施整体解决方案或信息系统以前,各企业引入的只是单功能的软件产品和个别系统。当时,ERP层(称为MRP)和DCS层的工作也是分别进行的,因此产生了两个问题:一个是横向系统之间的信息孤岛(Island of Information);二是MRP、MRPⅡ和DCS两层之间形成缺损环或链接(Missing Ring or Link)。

80年代中期,为了解决这两个问题,生产现场的信息系统开始发展,生产进度跟踪信息系统、质量信息系统、绩效信息系统、设备信息系统及其整合已形成共识。与此同时,原来的底层过程控制系统和上层的生产计划系统也得到发展。这时,产生了MES原型,即传统的MES(Traditional MES,T-MES),主要是POP(生产现场管理,Point of Production)和SFC(车间级控制系统,Shop Floor Control)。

MES(Manufacturing Execution System)直译成制造执行系统,俗称生产管理系统。直到1990年,才由AMR组织提出并使用。20世纪90年代初,工业界开始认识到需要一个可以将业务系统和控制系统集成在一起的中间层。制造执行系统(MES)从一开始就是一个特定集合的总称,用来表示一些特定功能的集合以及实现这些特定功能的产品。美国的咨询调查公司(Advanced Manufacturing Research,AMR),倡导制造业用三层模型(3rd layer model)表示信息化。将位于计划层和控制层的中间位置的执行层叫做MES,并说明了各层的功能和重要性。在国内,生产和制造两词有时混用或等同,但仔细推敲,其实生产的范畴比制造要广。MES处于企业信息系统ERP/SCM和过程控制系统DCS/PLC的中间位置。ERP作为业务管理系统,DCS/PLC作为控制系统,而MES则作为生产执行系统。MES与上层ERP等业务系统和底层DCS等生产设备控制系统一起构成企业的神经系统:一是把业务计划的指令传达到生产现场;二是将生产现场的信息及时收集、上传和处理。MES不单是面向生产现场的系统,而是作为上、下两个层次之间双方信息的传递系统,是连接现场层和经营层,改善生产经营效益的前沿系统。MES也不是一个特定行业的概念,而且应用于各种制造业的重要信息系统。

由于ERP层和DCS层的IT应用起步较早,多已基本实现,因此,需要通过MES层的功能实现对两者进行整合,并填充其间的空隙或狭缝。最初,MES并没有一个非常明确的定义,它几乎涵盖了所有那些无法准确地分配给其他层的应用程序或产品。大多数这样的产品都是由一些定制的应用程序逐渐演化而来的,而这些应用程序基本上都是由系统集成商针对某类特定用户进行开发的,并且通常都是针对某个特定领域(如排产、实验室、质量、产品跟踪等)的。此后,在国际上,各相关组织都开始意识到要对MES进行更加明确的定义。MESA(Manufacturing Execution System Association International,制造执行系统国际联盟组织)、ISA都相继开发了相关的模型对MES加以描述,并试图通过模型使其标准化。位于美国的MESA成立于1992年,是继AMR组织之后促进MES普及和标准化的团体,经常发布关于MES白皮书,还有用户使用MES后的效果调查报告。

ERP是对企业资源进行有效、概括地计划与管理,是提高企业经营效率和效益的手段和概念。其核心是计划,而不是财务。或者说,财务是手段,计划优化是目的。实现这个目的软件则叫ERP软件,德国SAP公司的R/3软件最有名。据AMR(Advanced Manufacturing Research)组织2003年统计,SAP约占世界ERP市场的35%,ORACLE约占13%,People Soft约占10%,J.D.E约占5%。ERP面向企业的主要业务,包括产品定货、原材料采购、生产制造、配送、销售、会计等一系列业务流,是覆盖全公司的信息系统,其关键业务包括计划、财务会计和管理会计,还有人力资源管理等。ERP的数据库要与实时数据库相连,提取生产过程的有关数据,故ERP又和SCM集成。SCM包括从原材料供应采购到终端客户的商品供应的主要业务功能(如计划、采购、制造、作业流程管理、后勤保障、销售管理等)。在实施ERP的过程中,人们发现,ERP的实施规模大、周期长,导致46%逾期完成;支出多、投入大,导致41%超过预算;由于多种原因,致使49%没有达到预期的社会效益、经济效益和目标。其中一个重要因素是与生产现场的连接与集成被忽略了,而生产现场的数据,特别是整合过的高质量的数据,即完美的生产信息是ERP的基础,是集成的关键。而这些正是催生MES的重要原因。

到90年代,MES作为整个工厂生产现场的集成系统出现,称为Integrated MES(I-MES)。本模型包括以下4个主要功能,并由实时数据库支持。主要功能为:工厂管理(资源管理、调度管理、维护管理)、工厂工艺设计(文档管理、标准管理、过程优化)、过程管理(回路监督控制、数据采集)和质量管理(SQC-统计质量管理、LIMS-实验室信息管理系统)。在这个模型指导下,MES在90年代初期的重点是生产现场信息的整合。对于离散工业(discrete manufacturing)和流程工业(process manufacturing)来说,MES有许多差异。就离散MES而言,由于其多品种、小批量、混合生产模式,如果只是依靠人工提高效率是有限的。而MES则担当了整合、支持现场工人的技能和智慧,充分发挥制造资源效率的功能。

90年代中期,又提出了MES标准化和功能组件化、模块化的思路。这时,许多MES软件实现了组件化,也方便了集成和整合,这样用户根据需要就可以灵活快速地构建自己的MES。MES的11个功能主要包括:(1)生产资源分配与监控;(2)作业计划和排产;(3)工艺规格标准管理;(4)数据采集(装置在线连接采集实时数据和各种参数信息,控制系统接口,生成生产数据记录、质量数据、绩效信息、台帐累计);(5)作业员工管理;(6)产品质量管理;(7)过程管理(过程控制、APC、基于模型的分析与模拟、与外部解析系统接口);(8)设备维护;(9)绩效分析;(10)生产单元调度;11○产品跟踪。这一时期,很多团体、政府机构、组织也参与了MES的标准化以及标准、模型的研究和建立活动,涉及分布对象技术、集成技术、平台技术、互操作技术和即插即用等技术。

近十年来,新兴的业务类型不断涌现,对技术革新产生了巨大的推动力。正是基于这一点,使人们对B2B以及供应链给予了极大的关注。尽管B2B和供应链属于业务层的解决方案,但如果想要充分地实现它们,还需要得到制造执行系统(MES)的强有力的支持。其结果是MES不能仅仅做成业务(Business)和过程(Process)之间的接口层,还需要建立大量可以完成公司关键业务的功能。这些功能无法彼此独立,也不能通过数据交换层简单地连接,而是必须依据业务(Business)和生产(production)策略彼此协同。这在ISA-95委员会的文件中,有非常明确的表述。不仅描述了MES过程,同时还通过各种功能,诸如资源管理和资源分配、调度、数据采集、质量保证管理、维护管理、绩效分析、排程、文件控制、工时管理及物料和生产跟踪等之间的交互作用来描述MES过程。

随着MES理论的发展,大量的MES软件被开发出来,并且广泛地应用于车间生产管理,如:美国Consilium公司面向半导体和电子行业相继开发了Work Stream(MESI)和FAB300(MESII);美国Honeywell公司面向制药行业开发的POMS-MES;美国的Intellution公司面向多种行业开发的FIX for Windows,并在日本三菱汽车获得很大成功;广州今朝科技有限公司开发的制造执行系统(Today MES)。

2 MES在企业系统中的应用

2.1 MES在企业系统中的位置

AMR Research于1992年提出了三层企业集成模型。如图一所示,该图清楚地描述了MES在企业系统的位置。

(1)计划层:强调企业的计划性。它以客户订单和市场需求为计划源头,充分利用企业内的各种资源,降低库存,提高企业效益。ERP等从生产管理的角度来看,属于企业的计划层。

(2)执行层(MES):强调计划的执行和控制。通过MES把ERP与企业的生产现场控制有机地集成起来。

(3)控制层(Control):强调设备的控制。包括DCS(Distributed Control System,DCS)、PLC(Programmable Logic Controllers,PLC)、NC/DNC(Distributed Numerical Control,DNC)、SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)以及其它的控制产品制造过程的计算机控制方法。

2.2 MES在企业系统中的功能与作用

1997年,MESA International在其白皮书里对制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)做出了如下定义:

MES是通过传递信息,对从订单下达到产品完成的整个生产活动进行优化;MES依靠及时、准确的数据对工厂活动进行指导、启动、响应和报告;MES对条件变化的迅速响应,以及对减少非增值活动重视,使其能够提高工厂的生产效率;MES可以提高生产价值的回报率,保障及时交货能力,保持合理库存量,加快库存周转,提高现金流转效率;MES双向地提供整个企业生产活动以及供应链的关键信息。

这是一个对MES的描述性定义,详细地描述了MES的功能与作用。简言之,MES主要是一个厂(车间)级的应用系统,它以生产制造为核心,以提高整个企业的生产经营效益为目的。MES系统在企业模型中,要与其它系统进行交互。

(1)MES与ERP:ERP需要来自MES的实际数据,例如,成本、生产周期、产量及产品性能数据。ERP的经营计划要下达分配到MES中。

(2)MES与SCM:SCM要从MES获取定单状态、生产能力、班次约束等信息、SCM计划、驱动工厂的生产活动。

(3)MES与SSM:SSM进行报价和交货需要了解一定时间内生产设施的状态信息,而SSM的产品配置与报价构成了产品定单,成为生产依据。

(4)MES与P/PE:P/PE根据产出及产品质量对生产参数进行优化调整,而P/PE向MES提供了工作指令、配方及操作参数。

(5)MES与Controls:在一定的时间内,Controls从MES获取最佳的生产配方及指令,而控制数据可供MES检测性能、判断工作环境是否发生了变化。

2.3 MES应用于企业系统中的益处

MES实施可以为企业带来丰厚的经济效益,例如:

(1)制造周期平均缩短了45%;

(2)在制品(WIP)平均减少了24%;

(3)班次交接的文书工作平均减少了61%;

(4)提前期平均减少了27%;

(5)文书和设计损失平均降低了56%;

(6)产品缺陷平均降低了18%。

这组数据主要来自一些早期实施MES的公司,已经为MESA International的研究所证实。另外,MES还有助于企业减少加班,加快产品产出,增加生产的灵活性和灵敏性,以及降低成本。

2.4 MES软件系统特征

MES技术随着信息集成与控制技术的发展而发展。MES的发展经历了单一功能MES、传统MES、集成的MES(Integrated MES)和可集成的MES(Integratable MES)四个发展阶段。

由于T-MES是基于预先设定的程式进行系统开发的,因此,此类系统通常开发成本高,通用性差,可集成能力弱。为解决T-MES的上述缺陷,以及计算机软件开发技术的发展,可集成的MES(Integratable MES),即I-MES便进入人们的视野。I-MES以组件技术、以及代理(Agent)技术为代表。目前,基于组件技术的软件开发线路主要有三种:Microsoft DNA的COM/DCOM技术、SUN公司的EJB技术以及OMG的CORBA技术。Agent由于其独特的自治性、社会能力、反应性和主动性,将是未来软件系统的发展趋势。

不管采用何种技术线路,MES软件系统要被用户所接受必须具备的以下四个特征:

(1)低成本费用。用户对工厂系统的升级速度肯定要慢于信息技术的发展速度,因此,基于PC的架构,以及将业务处理程序驻留在服务器端的瘦客户机结构将会被用户所接受。

(2)高度的变化。数据的获取及归档成为工厂跟踪生产状态迅速变化的关键。数据的动态保存量与归档量的比例,反映了系统运行分析能力与存储、处理负荷之间的平衡。

(3)短周期。产品交货周期反映了系统检测操作性能、处理事务的能力。

(4)功能的灵活性。由于各个厂的情况不同,MES产品也会根据其所能处理的属性,以及可配置的能力而进行不同的划分。

3 MES的展望

从国外的发展趋势看,已经形成了一批MES软件产品和解决方案,出现了一批以MES为核心产品的工业企业管理应用软件公司,而且企业信息技术应用的焦点已经由ERP转向MES,然而MES的标准化仍有大量工作要做。

从国内的发展趋势看,CIMS、MES、ERP等概念都进入中国较早,但只以DCS为代表的底层自动化和以ERP为代表的管理系统普及速度较快。因此,中国工业企业的信息孤岛和缺损环链现象比国外更为突出,也就是对MES层的认识相对落后。但是,确实有一些公司在加快开发中国式的MES产品或应用国外的MES产品,而且势头较好,同时,在认识观念上由关注ERP到关注MES的转变也已开始。

随着市场全球化趋势的加剧,车间生产环境越来越充满了不确定性,车间面对任何不可预测的外部变化和内部扰动能够及时地、高质量地调整。因此要求低成本地生产出满足客户需求的产品以适应敏捷制造的要求,也向现有MES技术及系统提出了更高的要求。主要表现为以下两个方面:

(1)MES的敏捷性方面

车间资源的合理配置、生产优化调度和控制是实现敏捷化生产管理与运行的核心,而合理、优化的决策模型和算法是实现上述目标的关键。在目前的车间调度与控制决策中,一般采用纯数学化、模型化,计算机化的决策方法,即先建立方程式、不等式、逻辑式或概率分布函数等数学模型来反映决策问题,然后直接用数学手段(如数学规划、排队论、网络图论等)或启发式算法求解以提供最优方案。以上决策方法实际上是一种“硬决策”机制,它为车间管理决策摆脱依赖个人经验和能力的限制而提供了科学的决策手段,并使得决策的时效性和准确性得以提高。但在敏捷制造环境下,上述硬决策机制越来越不适应车间动态变化和充满不确定性的制造环境,甚至成为制约车间生产敏捷化的瓶颈。国内外现有MES中有关车间资源配置、生产调度、控制与信息系统等方面的研究开发主要基于确定性的常规信息环境,决策过程基本采用传统的硬决策理论与方法。而在实际的车间生产过程中,存在大量的不确定、不精确、不完备等非常规制造信息,而且车间制造活动中的决策往往建立在这些非常规信息的基础上,因此传统的硬决策结果难免与车间生产实际相偏离。因此,在非常规信息下的制造执行系统的研究是研究的方向,基于不确定信息情况下的生产计划与调度也是现实车间生产调度的难点。

(2)MES的集成化方面

软件集成的体系结构通过提供一套集成的应用软件来同时解决多种不同生产问题。该结构能够把企业现在可用的辅助企业生产管理、产品设计与制造等方面的软件集成起来,使企业的生产活动处于统一的数据模型中,减少了数据的重复输入次数,保证了数据的完整性和一致性。由于该结构具有丰富的应用功能、统一的逻辑数据结构、统一的车间产品及过程模型等优点深受制造企业的好评。现在企业由于急需解决上层管理系统与下层车间生产控制系统之间的数据统一性问题,因此,集成化MES具有广泛的用途和美好的前途。

摘要：本文主要就制造执行系统(MES)的发展及其在企业系统中的应用进行了详细介绍。阐述了MES在企业系统中的位置、功能、作用以及MES给企业系统带来的益处和软件系统特征,最后展望了MES的发展趋势。

关键词：制造执行系统,企业系统,企业融合模型

参考文献

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炼钢MES系统实施过程分析 篇6

随着科学技术和计算机应用的不断发展, 炼钢行业已经能够依靠成熟的数学模型完成对生产过程中的物理和化学的变化过程进行控制。然而, EMS和核心控制功能, 能够对上述的过程进行良好的控制, 与此同时, 还能够为基础自动化部分的系统提供准确的操作运行数据信息, 并能够将DCS收集的运行信息用于模型的进一步演算和控制, 同时MES还可以将最终的执行情况反馈到ERP或其他生产管理系统上。根据MES系统的基本概念, 炼钢厂将其运用在炼钢过程中, 从而达到更高的效率。

MES系统中许多利于炼钢厂发展的功能, 因此MES系统才逐渐被运用在炼钢厂的炼钢过程中。具体常见的功能有:现场管理时间更加周密, 由按天变为按分钟/秒来计算;现场数据的采集也由人手录入变为扫描, 使得采集结果更加快速准确;在电子看板管理方面实现自动化采集、发布;在仓库物料的存放也更加透明、规整;自动化进行生产任务的分配;仓库管理实行系统指导, 更加及时、准确;出现问题追究责任时更加清晰、正确;能够凭准确数据分析绩效统计评估;对于统计的分析能够按不同时间/机种/生产线等多角度分析对比。

2 炼钢MES系统的现状

从目前来看, 我国大部分钢铁企业的生产管理与执行基本上都是靠人工来操作的, 面对众多客户繁杂的订单, 钢铁生产部门每天需要组织许多的生产调度会, 来协调生产过程中出现的各式各样的问题。众所周知, 我国的钢铁行业面临着来自全球各个国家的激烈竞争, 因此, 我国的钢铁企业必须将产销一体化系统的管理和控制有效的结合起来, 才能将钢铁行业的价值链贯穿起来。

在现阶段, MES系统的建设已然成为了我国钢铁企业发展的重中之重, 这是由于钢铁行业的特殊性决定的, 钢铁行业在炼钢的过程中是十分复杂的, 使得传统基于BOM表的通用ERP软件不能够实现详细物料的需求和每日生产的排程。然而, 对于钢铁企业来说, 生产是第一位的, 如果生产排成不能完成, 那么依据生产排成返回的作业实绩就没有办法得到相应的保障, 到最后财务便不能核算到工序。由此可见, MES系统的支持对于ERP系统来说有十分重要的作用。从我国目前的现状来看, 国内的钢铁企业对MES系统的实施还属于新兴的阶段, 具体操作过程还不够成熟, 但是他们也在逐步的完善和提升自身水平, 随着MES系统和信息化应用的逐步深入, MES系统将会在钢铁企业的生产管理中祈祷越来越重要的作用。

3 炼钢MES系统实施过程遇到的问题分析和发展规划

MES系统在实施的过程中遇到的主要问题包括以下几个方面:

1) 把所有管理问题都交给计算机解决。钢铁企业在发展得过程中一定会遇到这样那样的管理问题需要解决, 一些问题计算机是可以解决的, 还有一些问题就需要钢铁企业凭着自身科学的组织、严格的规章制度以及有效的控制来自行解决的。计算机知识简单地对信息进行获取与加工, 并用一定的流程控制来支持企业管理思想的贯彻。目前, 大部分钢铁企业的组织结构还不够合理, 职能相互重叠, 造成结果后的责任不清, 相互扯皮。这就严重妨碍了MES系统的顺利实施和高效运行, 因此, 钢铁企业一定要合理分工、明确职责。

2) 一个完善的MES系统要把所服务对象的实际情况作为基础, 包括工厂的物流、工艺流程以及管理方式和习惯, 都是MES系统的基础。仅靠IT人员是没有办法将一个正常运行的MES系统设计和编制出来的, 所以, 为了不耽误生产的进度, 必须对功能、需求分析和基础数据整理有一个清晰地认识。

3) 炼钢厂各类人员的文化水平、操作能力参差不齐, 要想保证MES系统能够顺利的实施, 就必须对相关的操作人员进行相应的培训, 只有掌握了MES系统的操作方法, 才能顺利的完成生产任务。

4) MES系统在设计和实施的过程中要充分考虑到扩展性和接口的友好性。这是因为MES系统不能单独的在一个企业或工厂中生存, 所以, 要充分考虑到MES各种数据的来源, 还要对肯呢过相关的系统的接口也要充分考虑到。

5) 还有重要的一点就是在模拟运行和制定工作规程的基础上, 可以对系统进行试运行, 但是这样一来, 有关MES系统的操作人员的工作量就会增加。因此, 炼钢厂的领导组织就需要采取相应的措施, 来实现一举两得的良好效果。

对于炼钢厂来说, MES系统的发展能够更快速地实现炼钢厂的经济利益, 所以MES系统的发展规划对于炼钢厂来说也是必不可少的。MES系统为炼钢厂带来了许多好处, 例如:MES系统可以优化炼钢企业的生产制造管理模式, 同时强化过程管理和控制, 达到精细化管理目的。还可以加炼钢厂各个生产部门的协同办公能力, 从而提高工作效率、降低生产成本。与此同时, 还能够提高生产数据统计分析的及时性、准确性, 避免人为干扰, 促使企业管理标准化。为企业的产品、中间产品、原材料等质量检验提供有效、规范的管理支持。最重要的是, MES系统能够实时掌控计划、调度、质量、工艺、装置运行等信息情况, 使各相关部门及时发现问题和解决问题。最终可利用MES系统建立起规范的生产管理信息平台, 使企业内部现场控制层与管理层之间的信息互联互通, 以此提高企业核心竞争力。对于MES系统的发展规划来说, 首先需要实现炼钢厂现有设备的信息化管理, 提高自动化程度, 在必要时进行设备的改造。其次, 对于旧生产线的物流管理以及生产管理等进行重新的整合规划, 为MES系统的准备实施打下基础。最后的发展规划也定在了旧生产线上, 那就是着手MES系统在旧生产线上的具体实施。

4 总结

本论文通过对炼钢MES系统实施过程分析和探讨, 对炼钢厂MES系统实施中针对炼钢厂特殊的生产管理内容和要求, 对MES系统的具体内容进行介绍, 并针对其遇到的难点和问题提出建议和解决方案。希望能够对日后MES系统在炼钢厂的应用起到一定的理论基础性作用。

摘要：MES系统是制造执行系统的简称, 此系统的主要目的是为了加强MRP计划的执行功能, 同时把MRP计划同车间作业现场控制, 并通过执行系统联系起来。本论文通过对炼钢MES系统实施过程分析和探讨, 对炼钢厂MES系统实施中针对炼钢厂特殊的生产管理内容和要求, 对MES系统的具体内容进行介绍, 并针对其遇到的难点和问题提出建议和解决方案。

关键词：MES,信息化,炼钢厂

参考文献

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[5]陈杰, 吴怀宇.MES系统在韶钢炼钢轧钢生产线的应用[J].南方金属, 2008 (01) .

基于石化企业的MES系统研究 篇7

随着全球经济的一体化, 企业之间的竞争加剧, 信息化是企业适应市场迅速变化的重要手段。如何建立一种连接现场层与管理层的制造执行系统, 避免信息化孤岛, 以实现信息系统的全面集成, 是企业所面临的重要问题。MES是制造业信息化特别是流程工业自动化的核心, 在企业计划管理和车间生产控制之间架起一座信息沟通和管理的桥梁, 使企业建立一个快速反应、有弹性、精细化、统一的信息化制造环境, 帮助企业提升管理水平, 优化工艺流程, 改善产品质量, 实现精益生产, 减少库存, 降低材料、能源和人力等资源的消耗, 增强企业的竞争和盈利能力。本文简要介绍了石化企业MES (Manufacturing Execution System) 制造执行系统的功能和应用。

二、MES系统的总体构架和系统功能

1、石化企业SMES 3.0系统的总体架构

2、MES系统的功能

SMES 3.0系统主要由7个核心业务模块 (生产计划、生产统计、生产调度、物料移动、能源管理、操作管理和生产绩效与调度业务管理) 和1个平台 (集成平台) 构成, 覆盖企业整个生产流程。

2.1集成平台

集成平台基于核心数据库, 提供统一工厂模型库、业务模型库、规则库和算法库, 通过统一访问控制技术实现用户访问权限认证、安全认证、单点登陆验证, 实现与外部系统 (RTDB、LIMS) 的集成及数据支撑服务, 实现整个系统静态数据和动态数据的存储与交换, 以及与外部相关系统数据的存储与交换。

2.2物料移动

物料移动模块主要包括炼油装置、化工装置、罐区、仓储和进出厂五个基础子模块。

(1) 进出厂模块对原料进厂和成品出厂操作进行记录与管理;实现以班为单位采集各工厂间物料互供原始数据, 提供互供数据仲裁功能;提供统计周期内所需的装卸台库存, 提供按物料分类的计量盘点;完成物料移动管理所需的进出厂和部际互供移动关系数据的解析。

(2) 罐区模块对储罐收付、储罐检尺、交退库、状态监测、罐存物料变更、罐存量计算、化验分析与质量信息采集、切水、复尺、清罐、扫线等各种操作实现事件级和班次级的记录与管理, 利用数据集成平台提供的实时数据访问服务和化验分析数据访问服务, 按需集成储罐实时检尺数据和化验分析等数据, 提供储罐收付台账等数据管理业务, 提供统计周期内所需要的储罐库存计量盘点数据。

(3) 仓储模块对固体产成品入库、出库、移库、升降级等各种操作实现事件级的记录与管理, 提供统计周期内所需要的仓库库存按物料分类的计量盘点数据, 通过贯穿仓储操作业务过程的集成管理来规范和提升企业的仓储管理, 在完成岗位操作管理的同时, 通过解析操作业务数据, 完成物料移动管理模块所需的仓储移动关系数据以及仓库库存数据的解析。

(4) 炼油装置与化工装置模块对装置间侧线互供和侧线投入产出计量等各种操作实现班次级的记录与管理, 利用数据集成平台提供的实时数据访问服务和质量数据访问服务, 集成装置侧线仪表班结点实时数据;提供装置投入产出班台账, 提供基于不同加工方案下的装置投入产出模型、装置物理侧线计量模型与计量精度, 通过适当人工修正增加计算结果的合理性。

2.3生产调度

生产调度模块主要包括移动解析和生产平衡两个功能。

移动解析模块利用物理拓扑模型, 通过复杂的运算将每班装置、储罐、进出厂、部际互供等操作记录转换为动态的移动拓扑模型, 描述节点间移动关系、移动类型, 审核操作记录的完整性, 检验操作记录的合理性, 为生产调度推量提供动态移动拓扑模型数据。

生产平衡功能基于物料移动模块解析后的物理节点量和物理移动关系, 利用集成平台提供的统一规则库、算法库、工厂模型及模型求解器, 自动完成节点拓扑模型动态生成和节点量平衡计算, 达到炼化企业的调度级平衡, 为生产调度提供数据支撑;提供平衡工具, 实现生产平衡前节点间移动关系和节点量的检查, 提高平衡效率, 降低平衡周期。

2.4生产计划

生产计划模块主要包括计划跟踪功能, 是通过对实际生产结果与生产计划之间的比较, 显现差异, 提示报警信息, 通过计划的完成情况来实现跟踪管理。

2.5生产统计

生产统计模块主要包括物料统计平衡、三剂辅料消耗统计和ERP支撑三个功能。

统计平衡功能依据生产平衡推量后的生产数据进行归并汇总, 按照逻辑节点量和逻辑移动关系与物理节点量和物理移动关系之间的对应关系, 实现统计层逻辑节点拓扑模型的动态生成, 并以规则库、模型库和求解器, 完成模型平衡计算, 达到炼化企业的车间、MES工厂、公司三级物料统计原始日平衡。

三剂辅料消耗统计功能依据采集的每套生产装置三剂辅料日消耗数据, 通过平衡工具完成平衡, 生成三剂辅料消耗统计报表, 实现对每套装置三剂辅料消耗情况的动态跟踪与监控, 为生产装置绩效考核和成本跟踪、生产统计提供数据支撑。

ERP支撑功能依据物料统计平衡结果和能源统计平衡结果, 通过支撑模型, 实现对ERP系统生产订单收发货、日交库、主产品销售订单发货、原料采购订单收货和公用工程完工确认等业务的数据等支撑。

2.6能源管理

能源管理以能源介质为基本对象, 通过建立各种介质的能源管网和能源节点, 构建企业能源拓扑模型, 建立以能源管网为平衡中心的平衡体系, 通过核算单元体系进行能源核算, 为能耗统计和ERP完工确认提供有效数据支撑。

2.7操作管理

操作管理模块主要包括操作指令、操作监控、操作绩效和操作日志四个功能。

(1) 操作指令的标准运作流程分为三个步骤。分别是生成指令, 审核指令, 及激活指令, 对应标准运作模式中有三类具有相应权限的用户分别完成以上三类指令操作。

(2) 操作监控主要包括监控模型配置, 操作监控分析、质量监控分析三部分功能。

监控模型配置主要是指对操作监控对象如工厂模型中的设备、生产装置监控模型、操作监控分析页面组态等进行模型配置。

操作监控分析主要是对关键设备设定的监控参数在一定时间段内的趋势变化进行监控, 根据设定的上限、上上限、下限、下下限等参数, 对监控对象进行监控分析。

质量监控分析主要包括罐区质量跟踪和班组质量跟踪。罐区质量跟踪通过罐区质量跟踪记录表, 可以动态跟踪罐区的质量变化情况。班组质量跟踪通过班组考核的质量合格率报表, 可以及时了解生产装置各项质量指标的合格率。结合LIMS系统的电子化验单, 使工艺人员方便快捷地掌握装置的质量情况, 及时调整工艺方案及操作参数, 保障产品质量或降低能耗。

(3) 操作绩效主要包括班组考核需要的操作平稳率、班组物料统计、班组能耗统计、质量合格率、班组成本考核五方面, 通过班组之间的评比竞赛, 促进班组操作水平的提高。按照经济影响进行计算的动态技经指标管理, 为平稳率考核提供更为科学的统计数据。

(4) 操作日志功能主要是对生产班组及车间形成的操作台帐、交接班日志、操作事件记录进行电子化, 形成生产电子日志, 以便于生产管理部门及时、准确汇总并了解生产动态信息。

2.8生产绩效与调度业务管理

采用可视化及报表手段, 建立绩效管理平台, 基于物料平衡数据、能源平衡数据和操作信息, 对生产绩效及操作绩效进行管理。主要功能包括信息模型维护、生产关键绩效指标 (KPI) 建立与计算、综合展示与综合查询以及报表的组态、生成、打印及浏览。

三、MES系统在石化企业中的应用

3.1应用

石化企业实施MES后, 对企业的生产、经营起到了信息集成、精细化生产管理的作用。

(1) 实现企业信息化集成

ERP系统不能使用底层采集上来的实时数据, 不能及时掌握生产第一线的原始数据信息, 这使企业管理和生产相互脱节, 降低了ERP系统的使用效果。MES系统纵向贯穿生产装置、罐区和生产业务管理部门, 横向贯穿生产计划、生产调度、生产统计等业务部门。MES系统的实施, 是在ERP系统与生产自动化系统之间架起一座信息沟通的桥梁, 有效的解决了数据采集问题, 使生产指挥人员能够及时地了解生产现状。同时, ERP的计划数据可以根据实际生产情况进行分解, 底层生产控制系统可以及时下载与生产工艺相关的各种参数数据, 帮助企业实施完整的闭环生产, 协助企业建立一体化和实时化的ERP/MES/SFC信息体系, 从而进一步实现全企业信息系统的集成。

(2) 提高企业生产管理的精细化水平

MES系统的实施使企业在第一时间获得生产过程中的产品质量控制、质量跟踪、工艺执行情况、设备运行情况、生产消耗统计、人力资源、及当前生产直接相关的原材料、备品备件、成品的即时库存等情况。使企业上层对经营计划、物料需求计划、采购、生产、库存、销售、财务管理及对市场的分析预测、辅助决策等做到了动态监控, 实现了资金流、物流、信息流和控制流四流合一, 消除了制约企业加速发展的瓶颈, 提高了企业的精细化管理水平。

(3) 降低生产成本

生产成本是工厂非常关心的一项重要指标, 降低成本, 就能有效提高工厂的竞争能力。对于车间层面来讲, 很难建立一套系统用于成本核算和定量分析的系统。MES系统可以实现分机台、分班组的生产成本核算和定量地评价, 从而使成本的控制贯穿到生产的每个环节中, 实现对生产成本的有效控制。

(4) 提高企业的快速反应能力

市场是不断变化的, 导致生产需求的不断变化, 如果不能实现对生产各种情况及时掌握, 就不能实现企业对市场的快速反应。而MES系统的实施, 使企业能够对生产物资、设备状况、人员情况等各种生产资源及时掌握, 实现对新市场需求的生产可行性及效益进行测算, 从而大幅度提高企业生产的快速反应能力。

3.2应用中应注意的问题

(1) MES系统是企业信息化建设中的一个重要组成部分, 而企业的信息化建设是一个系统工程, 在实施MES系统之前, 必须针对企业生产经营中各项业务的需求, 做好企业信息化建设的规划, 定制建设适合自己企业的MES系统。

(2) 从PCS/MES/ERP三层企业集成模型来看, 计划层系统需要与MES系统紧密衔接起来, 才能发挥其巨大作用。脱离了MES的计划层系统, 就脱离了底层数据的支撑, 其产生的结果也是不可靠的。MES作为联接顶层计划系统与底层控制系统之间的纽带, 要做好MES与ERP及底层控制系统接口的无缝结合。要保证MES系统与计划层系统采用的是统一、规范的数据格式和存取方式, 不仅要让MES为计划层系统提供数据来源, 还要让计划层的计划来控制MES系统。满足各类系统的灵活调用, 使企业各项资源可以在统一的业务平台上运行。消除企业信息系统中的信息孤岛、建立全面企业信息化、实现最大化信息共享。

(3) 要逐步完善装置、罐区、进出厂点、互供点等计量仪表的实时数据自动采集。对于无法满足MES系统建设和应用需要的网络、实时数据库、LIMS、计量仪表等要进行同步改造, 使MES系统的效用得到充分的发挥。

结束语

通过MES系统的建设与应用, 为石化企业建设了一套以生产物流管理为核心, 以数据集成平台和核心数据库为支撑, 集实时数据采集、物料移动信息管理、生产调度管理、生产统计管理、能源管理、综合展示为一体的石化企业生产管理业务集成平台。并整合Microsoft公司BizTalk总线技术和.NET技术, 及Oracle数据库技术实现石化企业信息集成平台。覆盖生产装置、罐区、仓储、进出厂、生产平衡、统计平衡、计量等生产管理业务, 实现整个工厂数据的一致性和充分共享, 向下实现与实时数据库和LIMS等系统集成, 向上实现为ERP系统和总部生产营运指挥系统提供及时、准确和完整的生产物料数据和能耗数据, 实现“日平衡、旬确认、月结算”的目标, 实现生产信息的可视化展示与监控。为生产经营提供科学的决策依据, 规范企业生产业务管理流程, 优化资源利用, 降低物耗和能耗, 提高企业生产管理的精细化水平, 增强企业盈利能力和核心竞争力。

摘要：概述MES系统的功能及在石油化工企业中的应用

基于RFID的智能MES研发 篇8

关键词：MES,RFID,智能化

0 引言

制造执行系统 (Manufacturing Execution System, MES) 是面向车间制造执行层的管理信息系统, MES在企业计划层和车间控制层之间起着承上启下的作用, 使得车间制造过程透明化, 提高企业生产效率。

MES是各种生产管理技术的集合, 其主要特点体现在对车间的实时性管理上, 其中生产数据实时、准确、快速地采集是实现其实时性管理的基础支撑。在某些恶劣的生产环境中, 传统的手工录入和条形码等采集技术无法满足MES对数据高效采集的要求, RFID技术作为一种具有无接触式识别、快速识别、可多标签识别等特点的数据识别技术, 可以实现MES对数据的高效采集。通过对实时生产数据的分析和处理, 实现对生产订单和在制品的实时追踪。随着市场需求和生产模式的转变, 目前很多制造企业都面临着比较复杂的生产结构, MES智能化发展是MES发展的必然趋势[1]。在实现对数据实时、准确、快速采集的基础之上, 通过计算机逻辑运算、智能调度算法和质量统计分析等技术实现对生产过程的实时追踪、车间智能调度、产品质量追溯和产品质量问题预测等功能, 从而提高MES的智能性。

1 基于RFID的智能MES总体构架方案

结合MES在企业三层企业集成模型中所处的位置, 借助RFID识别技术, 融入车间智能调度算法、产品质量统计分析等技术, 在传统MES功能构架的基础上提出了如图1所示的基于RFID智能MES的总体构架方案。

构架包含ERP上层计划层、MES车间执行层、RFID数据采集层和PCS生产现场控制层。企业上层计划层是以ERP等系统为主的企业信息化管理层, 该层主要是结合目前企业所拥有的生产资源, 分析客户需求, 制定长期的生产计划;MES车间执行层将从上层计划层获取的生产计划进行分解, 通过对RFID等采集技术采集到的实时生产数据进行统计分析, 结合车间生产资源和调度算法, 向车间生产层传达详细的生产任务, 并实现生产追踪、车间智能调度、产品质量管理、设备状态管理等功能;同时MES数据库通过服务接口实现与企业其他现有管理信息系统数据库进行数据共享, 避免数据孤岛的出现;RFID数据采集层主要通过设备接口、各种传感设备和RFID等各种数据采集技术对生产数据进行实时采集;PCS控制层是一系列数据加工、DNC单元和柔性制造为代表的自动化技术集合, 在该层主要通过PLC等实现对设备的控制和对设备加工参数的采集。

2 D公司基于RFID的智能MES研发

2.1 企业背景

D公司主要加工汽轮机叶片, 加工设备均为大型数据机床, 自动化程度高。目前公司已有ERP系统、CAXA系统、质检系统等管理信息系统, 但是对于车间层的加工情况尚处于未知状态, 公司想通过MES提高车间信息化管理水平, 从而提高生产效率, 提高企业竞争力。

2.2 D公司MES总体功能构架

通过对D公司加工车间的生产现状和功能需求分析, 采用Asp.net开发平台和SQL Server 2008数据库开发其MES系统。其总体功能构架如图2所示。

该功能构架主要包括生产资料管理、工艺制定、RFID数据采集、生产控制、生产状况查询、系统设置等功能。通过RFID和设备接口集成对生产现场生产数据进行实时采集, 通过分析处理, 实现对订单状态实时追踪、在制品加工状态实时追踪、设备状态实时监控、车间智能调度、产品质量追溯和管理等功能。

2.3 生产追踪功能模块

MES通过RFID识别技术采集现场生产数据, 结合实时数据库和计算机逻辑运算, 实现对生产订单和在制品加工的实时追踪。详细追踪流程如图3所示。

任务订单生成后, 将具有唯一标识码的RFID电子标签贴附在在制品或者物料箱上, 标签和产品一一对应, 在产品加工过程中, 通过读取电子标签信息获取产品信息, 同时更改数据库产品加工状态, 经过后台逻辑运算, 借助电子看板和MES监控界面, 实现对订单状态和在制品状态整个生产过程的实时追踪。其功能界面如图4所示。

2.4 车间调度功能模块

结合D公司车间加工特点, 设计了基于遗传算法的作业车间调度方法, 以最小完工时间为目标函数, 采取基于工序的编码方式, 根据加工订单矩阵的导入, 通过初始种群的生产、选择、交叉、变异的迭代顺序, 获取优化后的车间调度方案, 并绘制甘特图显示调度方案。基于遗传算法的车间调度流程如图5所示。其中虚线框图部门为遗传算法迭代一次的完整过程。通过FT06经典算例来验证了算法的有效性, 调度界面如图6所示。

2.5 产品质量管理模块

在产品制造过程中, 对产品所有工序进行系统地分析, 找出对产品质量影响最大的关键工序, 运用统计过程控制技术 (Statistical Process Control, SPC) 结合RFID采集的实时生产数据, 绘制控制图, 计算其过程能力, 进行工序能力分析, 实现对产品质量的实时监控和产品质量问题的预防。基于RFID数据采集的SPC质量管理流程如图7所示。通过对MES实时数据库数据的处理和分析, 实现对有质量问题的产品进行质量追溯, 其追溯流程如图8所示。通过质量追溯, 发现产品质量问题的根源所在, 通过改善措施从而提高产品质量。

3 结论

本文提出了基于RFID的智能MES的总体构架方案, 结合D公司实际生产情况开发了其基于RFID的智能MES系统。该系统用RFID高效的数据采集特点弥补了MES对现场数据采集高效性的不足, 提高了MES数据采集的实时性、快速性和精确性。通过对生产数据的处理分析, 对产品从订单到成品整个过程进行实时追踪, 并通过车间智能调度算法和过程控制技术提高了MES的智能性, 从而提高了车间信息化管理水平。

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某炼化企业MES创新性实施 篇9

某炼化企业是一大型炼化基地, 项目组进驻时, 恰逢企业建设, MES的实施是伴随着企业的建设进行的。针对该企业人员少, 责任重, 流程未固定等特点, 项目组在某些方面改变了实施方式, 进行了创新性实施。下面将从LIMS等几个方面重点介绍该企业MES的实施情况, 并对MES在新建炼厂实施体会进行总结。

二、创新性实施

1. LIMS集成实施

在MES实施之前, 该企业已经存在一套LIMS。MES项目中包含LIMS系统, 该系统在功能上与企业已建LIMS存在重叠, 用户坚持用已建系统。为了保证MES实施的统一性, MES中LIMS是必须实施的。为了减少业务人员的配合工作量, 同时又完整的实施好MES中LIMS, 项目组决定采取集成策略。

(1) 方案制定

项目组决定利用现有系统, 开发数据接口, 从已建LIMS系统进行数据集成。方案实现

u形成同步表

为了实现两系统的同步, 项目组将集成工作分成静态数据集成和动态数据集成两部分, 并从这两方面对两套系统的功能、数据库结构进行了分析、整理, 提出了相应的需求, 制作了中间表, 形成同步表列表, 通过JOB调用存储过程实现两套系统的同步。

建立DB-LINK

在MES的LIMS数据库上建立访问已建LIMS数据库的DB-LINK。

建立存储过程

为了进行数据读取、写入, 编写了存储过程。

建立JOB

建立JOB定期执行建立的存储过程来实现数据同步。

通过以上方案, 实现了两系统的同步, MES LIMS系统具备随时独立运行的能力, 可根据用户的意愿随时正式运行, 而且为MES统一的基于LIMS的应用得以正常实施。

(2) 物料平衡统计平衡

a) 实施策略

物料和统计平衡是MES系统中两个重要的上层模块, 进驻企业初期, 很多底层信息尚未确定等情况, 项目组积极应对, 以计划部门为突破口, 从上到下, 进行业务梳理, 将物料平衡和统计平衡融合到一起实施, 在整个项目的实施过程中将储运、装置等基层生产部门, 计划部门和调度部门都调动起来, 将物料名称、统计颗粒度、统计时间等进行规范统一。

在模型建立方面, 建立物理和逻辑两套模型。物理模型用户为生产运行部门, 逻辑平衡用户为计划部门, 基层班组录数以逻辑模型为基础, 同时可以选择到具体的物理罐, 生成具体物理移动数据, 罐存等依然采取按物理罐进行录入, 自动进行逻辑归并生成逻辑库存的方法, 不增加操作人员额外工作量。

b) 细节创新

针对企业人员少的情况, 项目组从易操作等方面对软件进行了改进。

罐区管理部分, 针对企业仪表较先进的情况, 增加了明水高度、水分位号, 便于数据采集, 减少工作量, 另外, 基于LIMS的集成, 将含水率、密度等也做了集成。

罐区移动部分, 采用的模式为, 移动开始时做开始标记, 如果移动在本班内结束, 则在结束时在单罐移动录入里录入, 针对跨班次移动, 则采取批量录入, 即在班次结束时, 点击批量移动录入, 未结束的移动全部显示出来, 并根据液位进行移动量的自动计算, 对于边收边付, 多收多付等情况人工进行拆分, 调整录入。

装置管理部分, 侧线流量, 温度都从PHD进行了采集, 密度也从LIMS里面自动提取。

2. 自由组态报表

该炼化企业MES报表采用“自由组态报表工具”实现, 增强了报表的灵活性和可维护性。

通过自由组态报表软件, 报表的组态、生成、发布等都由关键用户来完成, 例如:储运中心班报等由技术员进行组态, 班组人员生成报表, 当班班组发布, 用户可以通过浏览器进行查看。报表发生变化后, 用户可以很轻松的更改报表格式, 将以往通过编写代码生成报表的模式完全替代, 降低了运维人员的工作量。下面将主要应用步骤进行简要介绍。

(1) 报表组态

报表组态是基于数据模型的, 在组态之前, 要编写存储过程, 创建数据模型。在模型创建完成之后, 就可以创建报表模板了, 首先, 选择模型, 定义存储位置和模块类型, 选择指标, 选择状态, 选择在模板中所处的行列位置, 点击确认完成, 报表模板即初步组态完成, 再按照报表调整字体, 列宽等格式, 另外, 可设置打印属性, 至此报表模板组态完成。自由组态报表软件支持报表间引用, 支持数据回写。

(2) 报表生成、发布

用户可根据模板生成、发布报表。选择相应模板、日期, 即可生成报表。为了加强数据共享, 增加了报表发布功能, 发布后, 用户可以通过浏览器进行查询。

三、实施经验及体会

MES在该企业取得了一些应用效果, 但也走了不少弯路。在实施、探索、应用的过程中, 有一些不成熟的体会, 总结如下。

1. 整体性

加强各模块间的联系, 让整体性更强, 使部门之间的联系更紧密, 业务流程更顺畅。如:实现实时数据、化验值等自动提取到罐量计算等功能, 减少操作人员工作量, 解决新建炼厂定员少, 责任重等问题。

2. 先入为主

尽早投入应用, 减少同一工作的替换过程, 以减少实施难度, 缩短实施时间。如:假设纸质操作日志先采用的话, 再投用操作管理日志就不可避免的发生与纸质并行、替换的过程。

3. 以点带面

试运行应采用逐步、逐点的开始, 以点带面, 哪些模块或部门具备试用条件就坚决试用, 不采取统一培训, 统一试用的策略。

4. 变化多

由于新建炼厂很多工艺流程尚未完全确定, 甚至存在很多大的变更, 人员岗位也未完全确定, 配合人员变化大, 要有很多工作可能多次反复的心理准备。

摘要：本文介绍了MES系统中LIMS、物料平衡, 自由组态报表等三个功能模块结合企业的实际情况进行的创新性实施, 并阐述了MES在新建炼厂的实施体会。

关键词：LIMS,物料平衡,自由组态报表

参考文献

[1]王宏安著.化工生产执行系统MES.化学工业出版社.2007.1.

[2]袁林著.炼油物料平衡系统的设计与应用.数字石油和化工.2006.

[3]孙彦广著.制造执行系统 (MES) 的定位.冶金自动化.2003.2.