制造业执行系统

制造业执行系统（共9篇）

制造业执行系统 篇1

1 前言

生产计划与生产过程的脱节一直是困扰生产管理人员的难题,它不仅直接影响工厂的生产效率,而且成为制约现代企业内部信息集成和企业之间供应链优化的瓶颈[1]。能有效解决此类问题的制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)是制造系统运筹技术、信息化技术与管理技术发展的核心,近年来MES在美日欧等工业发达国家推广非常迅速,其应用领域覆盖离散与流程制造行业:半导体、电子、机械、航空、汽车、食品、石油化工等,有资料对整个北美MES市场的调查分析:MES市场21世纪初将出现年增长率达35%~40%的幅度[2]。鉴于此,依据现代分布式网络环境中制造系统的特点,通过对MES问题的研究现状,从定义、功能和相关技术问题上进行回顾和评价,探讨存在的问题与发展趋势。

2 制造执行系统的描述

2.1 MES产生及定位分析

生产计划与生产过程之间的信息断层是MES产生的必然因素。在现代分布式制造环境下,上层计划管理层(如ERP,MRPⅡ)对计划的制定和执行受市场和实际的作业执行状态的影响越来越严重,市场中不确定性因素及客户需求的复杂多样导致产品的改型及订单的调整,而由于计划管理层无法得到及时准确的生产实际信息,无法把握生产现场的真实情况以及缺乏相应的监控系统而使得上层计划的制定越来越困难,准确性和可行性难以得到保证;同时控制层(如PCS)中操作人员和设备得不到切实可行的生产计划与生产指示,使得车间作业系统失去应有的作用,一方面造成在制品库存量过多或过少,另一方面设备过于空闲或繁忙,使得车间管理出现混乱,无法保证车间生产过程有序健康地进行。信息断层造成了企业生产经营信息在垂直方向的阻断,严重阻碍了企业内外计划管理层与控制层之间的集成,阻碍了企业间信息化的发展。

MES正是随着制造业生产形态的变革而迅速发展起来的面向生产执行层的生产管理技术与实时信息系统。1990年AMR(Advanced Manufacturing Research)首次定义MES为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”,如图1所示。

再经过MESA(Manufacturing Enterprise Solution Association)[3]、Norris P[4]、Chen F T等[5]从三个不同角度定义后,综合得出MES是面向执行的信息系统,它集成生产计划、调度、工艺管理、质量管理、设备维护、过程控制等相互独立的系统,实现这些系统之间的数据完全共享,完全解决信息孤岛状态下的数据重叠和数据矛盾的问题;同时,MES具备较强的车间跟踪监控能力,实时、准确的底层数据采集与信息反馈功能,智能化的基于车间实时动态环境的生产调度系统等,以此来收集生产过程中大量的实时数据,对实时事件进行实时处理的同时与计划层和生产控制层保持紧密的双向通信能力,从上下两层接收相应的数据并反馈处理结果和生产指令[6]。随着现代分布式制造环境的日趋成熟以及JIT、TOC等先进生产模式的提出,促使MES的发展与实现,即让数据信息从产品级取出,穿过操作控制级送达计划管理级,通过连续信息流来实现MES对整个生产过程进行优化管理,如图2所示。

2.2 MES的主要功能描述

随着MES的产生与发展,MES的功能模型也发生了相应变化。1992年,AMR提出了三层结构的企业集成模型,指出了MES所处的层次;1993年,AMR推出了MES集成系统模型[7],包括车间管理、工艺管理、质量管理和过程管理4个功能模型;1997年,MESA提出了包括11个功能的MES集成模型[8],强调MES是一个与其它系统相连的信息网络中心,在功能上可以根据行业和企业的不同需要与其它系统集成,为实施基于组件技术的可集成的MES提供了标准化的功能结构、技术框架和信息结构;1998年,AMR提出了制造业过程模型,即REPAC(Ready,Execution,Process,Analyze,Coordinate)模型。该模型描述了制造企业中完整的制造管理事务流程,不仅强调MES的核心作用,而且提出了经营管理、生产过程管理和过程控制的闭环结构[9];随着标准化MES研究的深入,出现了分布式面向对象的MES功能模型,MES能够通过基于知识的标准化规则向工作流、代理以及其他系统(SCM,ERP,Controls等)请求制造事件或下达生产指令,通过协同机制实现企业生产过程管理[10]。

随着现代分布式制造环境的日趋成熟以及JIT、TOC等先进生产模式的提出,MES所强调的实时信息响应功能日益重要,通过MES各个功能模块与外部各独立系统的集成,实现MES对整个生产过程进行优化管理,以适应企业在网络环境下信息敏捷响应的要求[11],如图3所示。

3 制造执行系统的国内外研究现状

针对国内外MES发展历史,总结一下对MES技术的研究主要有以下几类。

3.1 单一功能的MES

20世纪70年代,单一功能的MES是在未实施整体解决方案或信息系统以前引入的单功能的软件产品或个别系统,如设备状态监控系统、质量管理系统和包括生产进度跟踪、生产统计等功能的生产管理系统。如以微电子制造虚拟企业为背景的工具化MES系统X-CITTIC[12],该项技术只是在车间层集成了大量的实时处理技术,但车间层与计划层和控制层相互分离,只是实现计划层和控制层之间的信息及时传递,没有从根本上解决制造执行系统中的动态实时调度问题;由于国内对MES的研究起步较晚,目前主要停留在MES思想、内涵及体系结构方面的研究上[13,14],应用系统开发一般局限于MES单一功能,具有针对性强、实施周期短、资金投入少的特点,但在MES软件的商品化、成果的推广应用方面还需要做进一步的研究。

3.2 传统型MES(Traditional MES,T-MES)

20世纪80年代,底层的过程控制系统和上层的生产计划系统的发展产生了T-MES,其包括专用MES和集成化MES。专用MES是针对某个特定领域问题而开发的应用系统,包括维护车间生产监控的有限能力调度系统、过程监控和数据采集系统(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)。如Byoung Choi[15],J.Sieberg[16]等学者提出了应用于半导体的MESMS车间,强调调度和资源优化的AHEAD MES[17]。它们针对车间某些特定生产问题提供有限的功能和自成一体的相应软件系统,具有实施快、投入少等优点,但通用性和集成性差,难以随业务变化而重构。

集成MES系统是针对一个特定的环境而设计的行业MES应用系统。在功能上它已实现了与上层事务处理和下层实施控制的集成。具有一定的客户化、可重构、可扩展和互操作的特性。Sheng-Luen Chung[18]等学者提出了集成化MES,如用于半导体制造企业的MES系统。它通过采用统一的逻辑数据库和产品及过程模型为特定车间环境提供了更多的应用功能,但仍缺少通用性和广泛的集成能力。

虽然传统的MES软件的研究和开发取得了明显的进展,但T-MES是针对特定的问题、特定的行业开发的,没有一定的技术规范指导,其它的行业基本无法借鉴;不能与企业中异构的数据库、操作系统实现互操作;不具备动态改变的能力,不能随着业务过程的变化进行功能配置,即T-MES大多存在通用性差、缺乏互操作性、重构能力差等方面的缺点,在软件的适应性、集成性、成熟度等方面还存在较大的问题。

3.3 可集成的MES系统(Integrated MES,I-MES)

为了解决T-MES的不足,可集成的MES逐渐成为人们研究的热点,自20世纪90年代起研究开发出大量的MES软件,如J.Barry[19]等学者提出用于虚拟企业的NI-IP-SMART。它应用面向对象技术和模块化应用组件技术,使系统具有便于客户化、可重构和可扩展等特性;S.Engin Kili[20]等学者采用Windows DNA技术实现了一个分布式的MES原型系统;国内曾对MES和ERP进行跟踪、研究并且提出管控一体化、人才物产供销等颇具中国特色的CIMS,如中国科学院沈阳自动化研究所的于海斌[21]等学者提出了可集成制造执行系统的体系结构、运行机制和开发方法,并对该系统的市场进行了分析与预测。目前国内运用在流程行业的两个相对成熟、有影响的国产MES产品是:和利时公司HOLLi AS-MES-流程行业生产管理系统和浙大中控的ESP-Suite-企业综合自动化整体解决方案。HOLLi AS-MES以生产过程信息为核心为企业决策系统提供直接的支持,丰富的可灵活配置的功能模块可以满足不同行业的应用要求;ESP-Suite企业综合自动化整体解决方案包括以综合信息集成软件平台、基于关系数据库和实时监控软件平台、基于实时数据库为核心的一系列应用软件,是由从硬件单机到DCS系统,从硬件系统到软件系统,由DCS层、ERP层到MES层的模式发展起来的。

I-MES较T-MES在系统可重构性、可扩展性和互操作性方面具有很大进步,但也出现了一些不足之处,如人机操作界面复杂,很难形象的反映生产车间的制造执行情况,在应用推广方面,还有待于向可视化的方向进行进一步的研究等。

3.4 MES-Ⅱ

在I-MES发展的基础上,将智能体融入MES后形成了智能型MES-Ⅱ,如MESNagesh Sukhi[22]等学者提出了智能第二代的MES解决方案,其核心目标是通过更精确的过程状态跟踪和更完整的数据记录以获取更多的数据来更方便地进行生产管理和改善系统性能,并通过分布在设备中的智能来保证车间生产的自动化。

曾波[23]等学者提出利用MAS(Multi Agent Syetem)建立分布式的MES调度问题,杨建军[24]等学者提出面向敏捷制造的车间先进管理控制系统,这些研究所构建的MES系统中,虽然都提到了在分布式环境下对控制层的数据进行实时采集,但是没有进一步去研究,如何构建一体化的数据模型,来保证数据的一致性及实现数据的实时性。

周华[25]等学者基于Holor(全能体)构造MES,阐述了在车间多变环境下,如何保证制造系统的伸缩胜和敏捷性,乔兵[26]等学者在MES系统中的分布式动态作业车间调度采用了基于Agent的技术,杨帆[27]等提出一种基于Agent的分布式流程工业制造执行系统结构,虽然这种结构非常有利于分布式流程工业制造执行系统的管理和控制,具有较好的柔性和扩展性,但是Agent技术只是一种方法研究,而且Agent模型的建立没有一个统一的模式,离实用还有一定的距离。

罗国富等人提出基于组件的可重构MES[28],组件化软件结构可以完全实现软件的组装和软件功能的裁剪、重构,为在新型软件体系结构的架构上开发组件化的可重构的MES提供了广阔的前景,如周华[29]等提出了基于A-gent模型、Role模型和Character模型驱动的机遇代理的制造执行系统体系结构,以达到快速控制系统的目的,日本信息促进委员会和一些企业伙伴(如Sofix有限公司等)开发的Open-MES[30],采用面向对象框架方法及Java、CORBA技术,为那些想独立开发应用项目的组织提供一个易于理解的概念性的Open MES框架,但是这些体系结构只是一种原始模型,具体的技术问题还需进一步研究。

欧联盟资助的IMS和IST项目之一PABADIS[31](Plant Automation Based on Distributed Systems)提出面向大规模定制生产的MES,通过关注每个产品的整个开发过程,对产品实现更好的生产控制,具有柔性自动化、容错、可重构和真正面向产品的特点,这种MES综合应用软件Agent和网络技术,便于分布的资源提供者和消耗者通过合作获得尽可能好的生产计划。

同时还有虚拟企业的MES,如e-制造环境下基于虚拟生产线的MES及其自适应监控系统[32];Web使能的协同MES[33];分布制造执行系统[34]。计算机集成制造执行系统[35]乃至全能制造执行系统[36],但这些都是基于理论的研究,仍停留在思想、内涵及体系结构方面的研究上,在具体的实现技术上还需要进一步研究。

4 MES新的发展趋势

在分布式制造环境下,随着市场全球化趋势的加剧,制造环境越来越充满了不确定性,怎样将协作型的伙伴企业有效的组织起来优化供应链上的资源,以最低的成本、最快的速度生产最好的产品,最快的满足用户需求,以实现QR(Quick Response)、ECR(Effective Customer Response)的要求?MES的实时性与快速信息响应已成为MES的重要发展方向。

MES需要将车间的实时物料加工状态、实时设备状态、实时库存状态(生产能力、材料消耗、劳动力和生产线运行性能、在制品的存放位置和状态、实际订单执行等涉及生产运行的数据)准确地传递给上层计划系统,便于制定相应的调度模型;MES需要提供给客户实时准确地订单状态信息,告诉客户订单已经进行到什么状态,并给出客户准确的订单完成时间等信息;MES还需要实时处理由于订单状态改变、设备故障、人员突发请求、物料短缺等原因造成的作业计划调整,后向底层控制系统发出生产指令控制及有关生产线运行的各种控制参数。

对于制造型企业来说,尤其需要一个具有快速响应功能的MES系统,要做到这一点,不仅企业的制造过程、数据模型、信息系统和通信基础设施必须无缝地连接且实时的运作,而且需要有快速的协调机制,保证企业内外的物料与其它资源的管理是在实时的牵引方式下进行而不是无限能力的推动过程。研究以实时装配过程为驱动源的制造执行系统,不仅可以实现子层(制造层、采购层等)计划控制信息对装配层零部件需求信息的快速响应,而且通过精确、可视化的过程状态跟踪和完整的底层工况数据获取来进行决策以实现生产管理的敏捷化。

5 结束语

通过对MES国内外研究现状的分析,得出MES在计划层与控制层中信息快速响应的重要性,MES一方面可以实现子层(制造层、采购层等)计划、控制信息对制造零部件需求信息的快速响应;另一方面MES加强子层信息间的实时交互能力,增强MES在计划、调度、决策、控制等的沟通协调能力,为企业在激烈市场竞争中保持快速响应的竞争优势做出有力保障。随着市场环境和企业需求的变化,MES技术正在朝实时性、敏捷性和网络化方向发展。

制造业执行系统 篇2

1. 引言

大庆石化公司是中国石油天然气股份有限公司下属的地区公司，是以大庆油田原油、轻烃和油田气为主要原料，从事炼油、化工、化肥、化纤生产的特大型石油化工联合企业。公司按分布式三级管理模式组织生产、经营活动。

大庆石化分公司MES项目于2006年1月25日正式启动，在中国石油信息管理部的统一领导下，组建了由大庆石化公司、毕博管理咨询公司、霍尼韦尔公司和中国石油内部实施单位等多方人员共同组成的实施团队。在MES实施过程中，严格遵循大型信息集成系统的项目阶段及过程管理，经历了如项目启动、现状及需求分析、详细设计、系统配置及客户化、系统测试及用户培训、系统上线及上线后支持等几大实施阶段与过程。

图1 大庆石化MES实施阶段与过程

2. 启动阶段

MES启动阶段的工作关系到项目能否取得预期效益，如果处理不当，会导致在项目实施过程中无法满足企业管理的需求，最终使得实施效益出现严重偏差，并导致企业领导、各层管理人员及业务人员对MES系统失去信心，甚至出现排斥心理。在这个阶段，需要进行的工作如下：

2.1. 确定实施组织

根据中国石油信息管理部的统一安排，以毕博管理咨询公司专业人员为主的实施顾问到达企业后，马上就和企业一起建立了MES实施的组织机构，确定了项目指导委员会、项目经理部、项目实施组领导名单，确定了以生产调度的业务模式来带动MES实施的项目管理策略，形成了生产运行处主导项目、科技信息处和其他部门配合的管理模式，并且根据项目计划，陆续抽调8名企业人员全职参加项目实施团队的工作。

2.2. 安排集中办公室

为了便于管理、方便工作开展，专门安排一处可容纳30-40人的办公场所供实施团队使用，不仅保证每个人都有工作卡位，而且还提供交流和会议区间，同时还搭建了局域网络，配备了打印机、复印机、文档服务器等必要的办公设备。

2.3. 制定制度

实施团队是在项目实施周期内由多方单位组成的一个临时性的队伍，为了形成统一的规范和纪律，项目组制定了统一的实施团队管理制度，包括与企业同步的作息时间、项目成员请假制度、安全条例、工作职责等规定，

另外还制定了统一的文档管理制度，下发统一的文档模版和文件命名规范，并建立文档服务器的规范存储目录和相应的版本控制机制。

2.4. 编制实施计划

根据中国石油信息管理部对实施进度和里程碑时间的统一要求，考虑规避风险以及项目沟通和质量审核的时间约束，项目组对每一个实施阶段的任务进行工作内容分解，并进行相应的人员和时间分配。

细化的实施计划经过充分的沟通和确认后，编制成《MES实施计划说明书》，同时将实施进度计划公布给每个项目成员，并刊登在项目办公室的墙报上。

为了保证实施计划能够切实可行，在编制之前，首先进行了以下的工作：

1) 建立沟通机制：确定项目组的汇报机制与例会制度，项目任务下达方式和反馈方式，项目组成员之间以及与企业相关部门和关键用户的联系方式等。

2) 分析和识别项目风险：了解企业的概况后，组织召开项目风险分析会，充分论述已识别出的项目风险，并划分风险等级，探讨这些风险的规避和应对方法。

3) 质量审核机制：确定每个实施阶段审核内容、审核方式、审核人员以及结果确认方式。

2.5. 召开启动大会

作为MES实施里程碑的启动大会，每一个环节都必须认真对待。要使这次会议能够达到事半功倍的效果，应该提前：

1) 确定参加启动会人员、确定会议地点、时间;

2) 确定启动会议程;

3) 准备启动会资料。

3. 现状调研及需求分析阶段

在进行信息化项目建设中，必须首先要搞清楚“必须做什么、应该做什么和可以做什么”的需求问题。虽然中国石油MES在总部层面对这些问题有所规定，但在具体实施过程中，这些问题仍然存在，因此必须高质量的完成现状及需求分析阶段的工作。

现状调研及需求分析可以分成四个步骤：

1). 企业现状调研：这部分的工作包括：

a. 根据企业基本情况编制访谈计划和访谈问卷;

b. 对生产相关部门和主要生产车间进行访谈;

c. 访谈完成后编制访谈纪要和主要业务流程;

d. 与有关部门进行流程确认。

2). 开展业务分析、数据源分析和现有系统分析等评估性工作。

3). 根据企业现状和业务需求，结合软件系统功能，确定出MES的功能需求。

4). 对照中国石油MES大连试点的情况，结合自身的功能需求，找出存在的差异。

在这个阶段，收集了“企业组织机构及层级关系”和“装置生产情况”信息、收集并评估了“企业现有信息系统状况”、掌握了“企业网络状况”和“企业DCS接口现状”。为了做好需求分析和初步数据收集工作，实施顾问除了对企业实施人员和关键用户进行MES概念、实施方法、功能架构和应用效果的培训外，还在实施团队内部开展了项目管理、流程图绘制和文档编制模版的培训工作。

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制造执行系统标准体系研究 篇3

制造执行系统是制造业信息化的重点发展部分, 近年来无论在流程制造业还是在离散制造业, 国内研发的制造执行系统都得到了广泛应用。制造执行系统MES (Manufacturing Execution System) 通过与上层企业业务系统和下层车间控制系统的信息交换, 在生产过程中起到优化管理的作用。而MES的设计、实施及与其他系统集成的标准化一直是近年来国内研究的重点。本文主要研究国内外MES标准化现状及国内MES标准化需求, 初步建立MES标准体系框架。

1国内外MES标准化现状及发展趋势

国际上制定的MES标准主要有ANSI/ISA 95标准、日本的Open MES标准、OAGIS标准等。 ANSI/ISA 95标准定义和描述了企业业务系统与制造系统之间的接口, 描述了制造系统内部的主要活动间的接口 (对象模型和属性) , 定义了业务与制造间事务;Open MES标准主要面向离散行业制定了系统架构和功能构件;OAGIS标准定义了很多场景, 主要是MES与ERP及PDM的集成场景。

IEC制定的MES标准是基于ANSI/ISA 95标准制定的“IEC 62264企业控制系统集成”系列标准, 目前发布了第1、2、3、5部分, 第4部分正在制定, 第6部分还未启动;ISO正在制定的MES相关标准有“ISO22400自动化系统与集成制造运行管理关键性能指标”系列标准和“ISO 20140自动化系统与集成能源效率评价和制造系统对环境影响的其他因素”系列标准。其他标准还有美国制定的“ISA MES GUD EXEC-2009MES Guide for Executives – Why and How to Select, Implement, and Maintain a Manufacturing Execution System”标准, 是MES引入、实施和维护的指导性文件。

目前国内MES标准的制定主要是等同采用IEC62264标准, 自主制定了“GB/T 25485-2010工业自动化系统与集成制造执行系统功能体系结构”和 “SJ/T 1362-2006企业信息化技术规范制造执行系统 (MES) 规范”。未来几年除了跟踪采用国际标准外, 将积极鼓励企业参与制定更适用于我国制造业的MES标准。

2国内MES标准化需求

除了MES术语、数据、功能构件、体系结构等基础标准外, 国内MES更需要通用的开发规范、测试标准、集成标准、实施规范以及评价标准在开发和实施过程中起到规范作用。

国内大多数MES开发主要是参照ANSI/ISA 95标准, 很多MES研发企业和MES专家学者普遍反映国内MES缺乏数据尤其是行业基础数据, 还应提出各个行业的MES标准流程, 将MES按行业标准化将更有利于MES的发展。

3 MES标准体系

充分考虑国内MES标准化需求, 初步建立MES标准体系如图1所示。该体系结构由基础标准、通用标准和应用标准三部分组成。

基础标准包括MES系统研发及实施过程中, 适用于不同领域和阶段的基础性标准和规范, 如MES术语标准、数据标准、功能构件规范、系统体系结构等标准;通用标准包括为MES系统的研究、开发及应用实施过程提供总体性、框架性标准与规范, 如MES产品开发规范、测试规范、 MES与ERP集成标准及接口规范、MES实施规范、数据采集标准以及MES评价体系标准;应用标准主要是指针对各行业特点MES应用制定的行业具体标准, 如在机加工、装配、铸造、冲压、 钣金等行业MES功能规范和基础数据标准等。

4结束语

MES标准体系是MES标准化工作的预研基础, 遵循“制定急需标准—标准实施 —根据反馈意见修订标准”策略制定完善标准, 根据标准化需求可以继续不断补充和丰富MES标准体系。

摘要：本文主要研究国内制造执行系统标准化需求和制造执行系统标准体系。

关键词：制造执行系统,标准体系

参考文献

[1]刘诏书, 李刚炎.制造执行系统 (MES) 标准的综述[J].自动化博览, 2006 (6) :32-35.

制造业执行系统 篇4

《制造业高执行力团队打造》

——让每位员工都成为有执行力和团队精神的人

背景综述：

 制造业是一个人员密集型行业，而中国人普遍存在“个体是条龙，团队是条虫”的现状，如何改变，以下陶老师将给予详细解答：

 人在职场，责任重要，还是能力重要？一项调查显示，在公司公布升职员工名单时，超过一半的人会感到惊奇和意外。那些最终获得升迁的人，往往不是工作能力最出色的员工，而是那些责任心强的人。因为在老板眼中，他们有超强的执行力的承责能力。

 执行力和承责能力，从本质上是一种使命，是一种敢为的勇气，是一种责无旁贷的义务。责仟心是出色工作的源动力，是做好每一件事情、干好每一项工作的前提和基础。小到个人、家庭，大到企业、民族、国家，乃至整个人类社会的生存和发展，都离不开责任的推动。缺乏责任感的民族，不会有未来；缺乏责任意识的企业，不会被信赖；缺乏责任心的人，会被人轻视。但在现实生活以及工作中，人们总是片面地强调能力的重要性，责任却经常被忽视。事实上，只有能力与责任共有的人才是企业真正需要的人才。

 企业由人开始,无人则止！如何让年轻一代实现真正的人生价值？如何让他们静下心来成就一份事业？如何建立有效激励机制？这都将是企业管理的核心。因此，掌握必要的有效激励的知识和技能是当今全体管理人员所面临的一项巨大任务。 企业运作是以团队及最终价值实现为标准，如何建立强而有力的团队，融合有效的激励机制，达到个人成长、企业成功的最高境界，通过本次课程的精彩演绎，您将卓有成效地带领企业走向发展的康庄大道。课程介绍：

 几乎每一个优秀企业都非常强调责任的力量。个人承责，则个人成长，团队承责，则企业无忧。

 “责任”是最基本的职业精神和商业精神，它可以让一个人在所有的员工中脱颖而出。一个人的成功，与一个企业和公司的成功一样，都来自地他们追求卓越的精神和不断超越自身的努力。

 责任胜于能力，没有做不好的工作，只有不负责任的人。责任承载着能力，一个陶建科老师精品课程

充满责任感的人才有机会充分展现自己的能力。

 勇于负责，敢于承担责任，敢於执行，你的上级（客户、老板）才敢于把更重要的权责交给你，意味着你的职位提升、业务增大。

习惯性的责任归因模式是地狱与天堂的指向标，遗憾的是太多的人习惯性地从别人、外界找原因，而不知道从自己身上找办法，这也许就是成功者寥寥无几，平庸者芸芸众生的原因。

 履行责任的能力，决不疏忽的工作态度、敢于负责的勇气，忠于他人信任的精神，配合全局的团队意识，致力于完美结果的不懈追求，我们必定成功。课程目标：

通过本课程学习，您将得到以下收益：

 探寻执行落实不力的根源，责任与团队执行力的关系；

 研究人性的本能，学会把握人性，提升责任和团队执行力的方法；  有效落实责任、构建责任型组织、责任型团队的方法；  员工责任感与团队执行力提升系统培养方案；

 提升企业核心竞争力，专注解决中小型企业管理瓶颈；  如何用五大步骤打造一个具有“我们是一个人”精神的团队？

 培养员工的责任心，工作中遇到问题，首先从自己身上找原因；体验什么叫“铁的纪律”，打造“凡事服从、绝对执行、没有借口”的执行型团队。

 培训方式生动有趣：采用讲师讲授、案例研讨、角色扮演、行动计划、情境模拟、头脑风暴等多样化的方式实施；

 培训成效现场转化：结合企业调研问题诊断，为企业因执行力、责任心不强而导致企业问题频发、管理异常增多、员工士气低下及混日子、无团队精神的情形等问题给出解决措施，帮助企业及时转化培训效果，实现经营目标。培训对象：

企业各高中基层级管理人员 培训时数： 2天（6小时/天）

陶建科老师精品课程

培训大纲：

【课前互动与破冰】 破冰

制造业的现状分析

精细化生产制造的整体模型 第一节：前言

1.精细化生产系统造对团队的要求 2.每位人员分享心得体会 3.描述自身的职、权、利

4.成功的人士和卓越的公司为什么那么少？ 第二节：团队执行力

1、什么是执行力？

2、什么是团队执行力？

3、执行不力的四大病症

4、执行不力与责任的关系 第三节：责任缺失，人性使然

1、人为什么不愿意承担责任？ 核心：人性中趋利避害的本能

2、思维范例与承担责任 行为、思维、价值观――3Q理论 第四节：解读责任，何为责任

1、责任是约束，为什么还要承担责任？

2、责任感从哪里来？ 强化内控、担当责任 没有该不该，只有要不要 第五节：选择责任、选择担当

1、激励，提升员工责任感 陶建科老师精品课程

学会感恩、学会担当 改变自我，活在当下

2、责任胜于能力，许三多精神

第六节：再造责任，构建超级执行型团队

1、员工责任感提升方案

2、企业责任组织构建流程图

3、建设超级团队执行力组织

4、五重约束构建超级团队 第七节：我们为什么而工作？

1.你的薪水从哪里来？ 2.没有功劳，苦劳就是“白劳” 3.没有业绩就是剥削企业 4.业绩从哪里来？ 5.绩效从哪里来？ 第八节：解读责任，何为责任

1.何为责任？ 2.什么是责任？ 3.责任与趋利避害 4.人们为何对责任敬而远之

5.思考：逃避责任真的能趋利避害吗？ 6.案例分析： 第九节：责任与能力

1.责任是能力提高的前提 2.责任和机会的关系 3.缺乏责任意识的表现 4.职业成功的素质模型 5.企业里的四种人 陶建科老师精品课程

6.案例分析：

第十节：自我提升——让责任成为一种习惯

1.为自己负责的六大职业习惯

1、要结果，不要借口；

2、要效率，不要拖延；

3、要第一，不要第二；

4、要完美，不要差不多；

5、要点滴做起，不要好高骛远；

6、要为自己打工，不要为别人打工。2.案例分析： 3.：习惯的养成 4.修身齐家治国平天下 5.1%的力量 6.日清日高 7.每日精进

8.付出不亚于任何人的努力 9.工作就是一种修行 10.案例分析：

第十一节：自我成长——责任就是自觉

：责任到位的五大要素

1、执行任务不打折

2、面对挑战敢担当

3、遇到问题善创新

4、标杆学习能超越

5、责任到位不越位

第十二节：再造责任，构建执行型团队

1、员工责任感提升方案

2、企业责任组织构建流程图

3、建设超级团队执行力组织

4、执行率与执行力

5、持续种因、懂得感恩 陶建科老师精品课程

6、全力以赴与尽力而为 第十三讲：目标如何实现和落地？

制造执行系统在制药行业的应用 篇5

关键词：制造执行系统(MES),良好作业规范,配方管理,电子批记录

随着工业信息化的发展，我国制造企业的信息化意识逐渐加强，诸如ERP、EIP等信息化管理软件得到了推广，这些软件的应用为企业带来了管理效益。但是制造企业的物化中心是生产现场，ERP等管理软件的功能主要是用在资源管理、生产计划、市场预测、产品分析等方面，缺少对于生产现场的管理和监督。这样一来，在计划层和控制层之间便出现了断层，而MES(制造执行系统)的产生便有效地解决了这个问题，通过MES“计划”能顺利的下达到“生产”环节，生产过程中的变化因素也能快速反应给“计划”层次。

制药企业是关系到国计民生的重要产业群体。我国医药行业长期以来都是采用比较传统的生产方式，无论生产工艺和设备、质量控制手段相比国外落后很多，特别是GMP(Good Manufacturing Practice，良好作业规范)认证要求的不断提高，在生产和管理中不断暴露出很多问题。本文通过对制药行业的现状以及特点的分析，总结了目前我国制药行业普遍存在的问题，针对现存的问题以及相关法规，在现有产品[2]以及理论的基础上对制药业MES关键功能模块进行了优化设计。

1 国内制药业分析

1.1 制药业的概念与特点

根据产业的分类标准，制药业属于医药产业，制药业一般分为原料药生产和药物制剂生产，原料药是药品生产的物质基础，但必须加工成适于服用的药物制剂才能成为药品。制药业作为特殊的制造业，其特殊性较为明显[1]。主要包括:(1)生产流程长，工艺复杂，即使是相同的环境也难以得到一致的结果。(2)产品质量标准高，对原料和中间体的质量要求较高。(3)多数产品所需要的原辅材料种类多，许多原料和生产过程中的中间体是易燃、易爆、有毒或腐蚀性很强的物质，所以对工艺，设备，操作人员等方面均有着严格的要求。(4)制药行业的生产模式是以配方为核心，间歇性的大批量生产，以流水线方式组织生产。而对配方的合理管理，不仅涉及到企业的机密，且还保证了药物的效用。(5)药品生产过程对批号记录有着严格的要求，当出现问题，能根据这些批记录信息对原材料、设备、供应商、操作人员、产品等进行追溯，查出问题所在。(6)要满足GMP、FDA等相关法规。

1.2 国内制药业现状

目前我国多数制药企业都存在着以下现状:产品质量制药依靠的是操作人员的操作水平，根据经验来操作，这样便存在了质量风险，包括错误物料、物料污染、物料浓度、设备校验;工艺参数绝大多数采用手工记录，手工记录不仅需要较大的劳动力去采集数据，且容易出现错误的记录、审核耗时、物料等待延长、追溯复杂等问题;计划层与制造中心数据信息的交流依靠纸质传递，数据利用存在有限性，数据传送不及时，控制层与计划层数据信息的交换存在滞后性，大幅降低了企业的敏捷性，也减弱了企业的竞争力;存在着合规风险，依靠传统的模式难以达到GMP、FDA等相关法规的要求。

2 相关法规

GMP[2](Good Manufacturing Practice)，是一种特别注重制造过程中产品质量与卫生安全的自主性管理制度，其是一套适用于食品、制药等行业的强制性标准。GMP作为国际性的《药品生产质量管理规范》，是医药产品进入国际市场的先决条件。其要求企业从原料、人员、设施设备、生产过程、包装运输以及质量控制等方面按国家有关法规达到卫生质量要求，形成一套可操作的作业规范，帮助企业改善卫生环境，及时发现生产过程中存在的问题并加以改善。

FDA(美国食品药品管理局)隶属于美国卫生教育福利部，负责全国药品、食品、生物制品、化妆品、兽药、医疗器械以及诊断用品等的管理。在美国等近百个国家，只有通过FDA认可的药品、器材和技术才能进行商业化临床应用。

药物要进入一个国家或地区，必须要通过该国家及地区相应机构的GMP认证。认证主要包含两个阶段:药品生产者要向认证主管部门(如FDA)提交相应的证据，来证明生产者只要按照其生产规范能够并总能够生产出具备相应质量的产品;认证主管部门派员现场检查。

MES系统在制药行业的实施，目的就是为制药企业提供一个符合GMP要求的自动生成批记录的自动化应用系统。

3 MES

MES是美国制造研究和生产管理界于20世纪90年代提出的关与生产组织和管理的新概念。按MESA[3]国际联合(MESA International)的定义，“MES能通过信息的传递，对从订单下达开始到产品完成的整个产品生产过程进行优化的管理，对工厂发生的实时事件，及时作出相应的反应和报告，并用当前准确的数据对生产进行相应的指导和处理”。

如图1所示，制造型企业在计划层跟控制层之间出现了断层，而制造执行系统(MES)就是位于企业上层计划(MRPII/ERP)和底层工业控制之间，面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES强调制造计划的执行，其在计划管理层和过程管理层之间架起了一座桥梁，填补了两者之间的鸿沟[4]。

4 面向制药业的MES应用

4.1 基于组件式设计的制药业MES

制药业MES系统的设计是基于组件式[5]的，制药业MES组件包括:(1)通用组件。通用组件是跨行业的，实现多数MES系统所包含的功能。(2)行业组件。行业组件是针对特定行业中的典型需求，实现其相应具备的功能。(3)专业组件。用于满足实施制药业的特殊需求。

基于组件的制药业MES开发过程及各个阶段的活动如图2所示，制药可分为4个步骤:(1)制药业MES需求分析与系统设计。(2)制药业MES业务组件提取及适配。(3)制药业MES业务组件装配。(4)制药业MES软件测试。

4.2 制药业MES功能模块

自动化系统的验证是极为繁琐，模块化的方法可使验证更容易管理[6]。制药业MES所包含的功能模块与MESA国际联合(MESA International)定义MES的个功能模块有所不同，其主要包括[7,8,9,10]:

(1)信息管理门户，通过信息门户工作人员能通过Web浏览器对生产过程进行实施监控，主要包括智能监控系统。

(2)订单管理，其解决了要做的生产、如何生产、何时生产等问题，主要包括订单导入、订单分解、订单派发、订单执行、历史生产订单数据的归档。

(3)生产管理，监控生产过程，自动纠正生产中的错误，并向用户提供决策支持，以提高生产效率。生产管理还应具有报警功能，主要包括生产计划管理、生产过程管理。

(4)设备管理，通过对设备的状态监控，数据收集和维护指导等相关措施，保证机器设备和相关资产的正常运转，以实现企业的相关目标要求，主要包括设备维修维护、称量器具管理、房间管理、容器管理。

(5)人员管理，提供作业人员的状态和相关数据，基于人员资历，工作模式，业务需求等相关信息，辅助管理者对作业人员的安排进行指导，主要包括人员组配置、小组属性配置、个人配置。

(6)工厂数据管理，通过对数据采集，收集来自人员，机器、设备、操作、工序、物料等方面的现场数据，以便其他相系统和人员进一步使用，主要包括物料主数据、组织人员数据管理、车间数据管理。

(7)物料管理，首先对称重配料进行管理，即称量的结果从称量工具中自动读取并打印条码，条码信息包括原料名称、原料批号、原料有效期、原料重量、用于投料的产品批次等;然后是物料追踪管理，包括对物料移动、物料消耗、物料转换、新物料批的创建、分解和结合等有关物料变化的生产作业进行实时跟踪以及任何批或小批物料属性的变化均得到跟踪，并与其他相关信息保存在一起;最终能进行历史物料数据的归档，即所有和物料有关的信息都保存在历史数据库中，随时可对这些数据进行查询和检索。

(8)生产质量管理，实时采集质量信息，确保严格的产品质量，及时发现问题的所在，且能妥善解决所存在的质量问题，包括在线质量管理、离线质量管理。对从生产中采集的数据进行实时分析，确保适当的产品质量控制，能迅速发现所需引起注意的问题，并提供相应的解决方案。

(9)电子批记录，制药业MES中的EBR(Electronic Batch Record)模块自动生成符合GMP和FDA要求的电子批记录，实现对药品生产过程工艺参数、紧急事件处理情况、操作人员进行实时跟踪记录，以便将来的历史追踪。药品的生产安全生命周期是:分析→工艺设计→配方设计→生产计划→生产指令→生产执行→审批、放行→药品入库，而所谓的批记录始于生产指令的下达，至于成品的入库，采用“批号”来标识同一批的产品。系统将采用条码来标识记录药品生产物流阶段“批号”信息。完整的批记录包含从生产设备上采集的实时数据，化验室的检验结果，称量数据，物料库存，生产过程中的物料消耗，人工操作记录等。

(10)配方管理:配方是制药业的核心机密，对配方的安全管理涉及到企业存亡。首先生产配方管理即配方是由专业人士设计出来，并经过验证有效且得到企业领导批准的配方才能进行保存、生产，其次是配方维护管理，即需要对配方的查看、修改等功能进行权力设置，并不是参与生产的所有人都能拥有的。

制药业MES所包含的功能模块不是开发者主观选取设计的，主要根据制药行业的特点设计，满足了GMP提出的要求企业从原料、人员、设施设备、生产过程、包装运输以及质量控制等方面按国家有关法规达到卫生质量要求，形成一套可操作的作业规范，帮助企业改善卫生环境，及时发现生产过程中存在的问题并加以改善。而电子批记录的设计主要是符合FDA提出的21 CFR Part11(电子数据记录和电子签名)标准，其基本要求为:(1)跟踪关于某用户某时间对机器进行的操作完整记录。(2)重要的操作必须能追踪到具体负责人，如使用电子签名。

5 MES实施案例及效果

国内某大型制药企业实施了罗克韦尔公司的制药业MES，即PharmaSuite软件，实现制药行业的MES应用，系统的多个控制界面如图3所示，左上角界面为配方工作台，配方设计器符合S88和S95标准以及可重复使用的配方构件，符合GXP的变更控制;右上角为质量管理功能模块，包括测试定义、执行，实时质量仪表盘，基于偏差的处理，偏差审核放行;左下角是称重与配料工作台，主要是流程化的称量操作过程，只有先称量了主料后才能进行辅料称量，由条码扫描设备扫描称量的工具，以及称量的材料;右下角是配方的执行，执行过程采用一致的方式，提高质量和合规性。

每部分操作完成后需要1人以上的电子签名，且会生成相应的文件。例如在称量配料工作台结束后会生成如图4所示的两个文件，左边的是称量配料结束后生成的一个打印标签，该标签的内容包括称量操作人员、称量设备、称量结果、称量日期、称量材料的属性等信息，下一个操作间可以通过电子枪扫描标签上的二维码来读取该标签;而右图是生成的完整而正确称量配料报表，实现了无纸化记录。

该企业将MES系统实施前后进行了数据对比如图5所示，在产品的审核放行阶段，周期减少了30%～60%;制造周期减少了15%～20%;调研周期减少了20%～30%;新配方设计周期减少了10%～45%;培训周期减少了20%～30%。

6 结束语

制药企业采用MES实现了制药生产的信息化管理，提高了企业的生产效率，降低了生产风险和运营成本。制药业MES在欧美等发达地区应用已较为广泛，实施后的效果也是得到广泛验证的，而在国内，只有少数大型的制药企业实施了MES的部分模块。新版GMP参照的是欧盟标准，外资药企前期就是按这一标准进行设计的，能很快适应新一轮认证，所以新版GMP的规定将掀起制药业MES在国内制药业的应用热潮。

参考文献

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[9]邓全亮,邹云涛,邹益仁.流程工业MES中的数据集成研究及应用[J].计算机工程,2006,32(19):258-260.

制造业执行系统 篇6

莱芜钢铁集团有限公司数据制造执行系统包括远程值守物资计量、水电风气能源计量、质量检验数据整合处理、发布等子系统。其中开发建设的物资计量网络、能源网络为用户提供满足需要的“订单”式数据, 建立了一整套实时、远程监控、智能的网络数据制造执行信息系统。设计目标是实现物资计量数据、产品质量数据、水电风气等能源数据的实时监控和信息资源的共享, 同时最大限度地满足各管理部门、物流能源管理和生产单位对数据信息的总体需求和个性化的要求, 为莱钢生产经营的日常业务提供方便、快捷、安全的信息数据处理手段。

系统采用C/S和B/S相结合的体系结构, 应用计算机网络集群, 多级容错冗余技术, 以SQL数据库、VS.NET、Delphi为开发平台, 采用流媒体图像识别技术进行车辆自动识别, 计量远程值守、过程监控。采用OLAP数据库挖掘技术实现数据仓库的透视分析、订单式报表检索和趋势分析智能化生产管理功能。系统兼顾前期投资, 整合优化原有资源并创建新系统, 实现了系统的可靠性、先进性、经济性、可扩充性和安全性。

系统自2005年8月投入正常运行以来, 在线运行率达100%, 在一定程度上规范了相关的各项管理制度, 理顺了业务流程, 统一了数据标准, 促进了生产和经营的管理与控制能力, 提高了管理水平和生产效率。同时为企业信息化的后续工作打下了可靠的技术基础。在冶金行业具有广泛推广、应用价值。该项目鉴定结果为国际同行业领先水平, 2006年度获得山东省冶金科技进步一等奖。

制造执行系统在烟草企业中的应用 篇7

众所周知, 当前中国烟草行业正处在从传统计划经济时代向以市场为导向的市场经济时代迈进的过渡时期, 面对经济全球化、信息网络化的新形势, 中国烟草行业将面临日益加重的、来自国内外的双重竞争与挑战。为了更好地应对挑战, 中国烟草行业正在对传统的管理体制、组织机构等进行一系列的重大变革, 通过信息化, 来改变传统的生产经营模式, 提高客户的忠诚度, 提高办公效率和宏观决策能力, 全面提升烟草企业的管理水平, 最终达到提升烟草企业整体竞争实力。目前, 企业信息化建设已经形成了“政府推动, 企业实施”的基本格局, 企业对于企业管理系统信息化建设的思考已经不再是“上不上”的问题了, 而是涉及“怎么上?如何上?”的战略问题。那么如何搞好这一时期的企业管理系统信息化建设工作, 真正以信息技术为支点, 以信息化为突破点, 推动企业的业务流程再造与组织结构重组, 就成为一个新的课题就摆在我们烟草企业的面前[7]。

2 MES系统建设热潮

当今时代, 流程式的烟草企业, 无论是多品种小批量生产、少品种重复生产还是主流产品大量生产的产品加工制造, 内部管理都可能遇到以下一些问题:由于上层生产计划管理受市场影响越来越大, 明显感到计划跟不上变化, 面对客户对交货期的苛刻要求, 面对更多产品的改型, 订单的不断调整, 企业决策者认识到, 计划的制订要依赖于市场和实际的作业执行状态, 而不能完全以物料和库存回报来控制生产;另外, 又如企业产品销售得非常好, 但是生产线上的工人却没有办法按时按质交货, 企业管理人员则抱怨说车间生产现场信息交流不及时, 管理不透明, 指挥不到位等等。不能否认, 以上这些情况正是我们大多数现代烟草企业目前所面临的一个重要的问题, 然而, 针对这一现象, 我们又能有什么有效的办法来解决它呢?事实上, 在国内的一些主要烟草企业早已进行着MES系统建设的应用实践, 找出任何影响产品质量和成本的问题, 提高计划的实时性和灵活性, 同时又能改善生产线的运行效率, 并随着时间的推移, MES系统已逐渐被大多数烟草企业所认同。

作为企业信息化建设一个重要组成部分, MES系统所能带来的巨大效益确实对很多企业具有相当大的诱惑力。根据美国生产与库存控制学会 (APICS) 的不完全统计, 企业成功地运用一个MES系统, 平均可以为企业带来如下经济效益:

1) 库存下降30%～50%。因为它可使一般用户的原辅料和备件库存投资额减少40%～50%, 库存周转率提高50%。

2) 采购提前期缩短50%。采购人员有了及时准确的生产计划信息和采购信息, 就能集中精力进行价值分析, 货源选择, 研究谈判策略, 了解生产问题, 缩短了采购时间和节省了采购费用。

3) 制造成本降低12%。由于原辅料和备件库存费用下降, 劳力的节约, 采购费用节省等一系列人、财、物的效应, 必然会引起生产成本的降低。

4) 停工或故障减少60%。由于原辅料及备件需求的透明度提高, 计划也作了改进, 能够做到及时与准确, 原辅料及备件也能以更合理的速度准时到达, 因此, 生产线上的停工或设备故障现象将会大大减少。

5) 延期交货减少80%。当库存减少并稳定的时侯, 用户服务的水平提高了, 使使用MES企业的准时交货率平均提高55%, 误期率平均降低35%。

6) 管理水平提高, 管理人员减少10%, 生产能力提高10%～15%。

由以上的数字可以看出, MES系统无论是在烟草加工企业界内, 还是在制造行业企业界都掀起了一场关于制造业管理思想和管理技术的革命。可见, 这一新的管理方法和管理手段正在以一种人们无法想象的速度在中国烟草企业中如火如荼地被应用和发展起来了[3,4,5,6]。

3 MES系统可集成平台模型

3.1 MES系统定义

制造执行系统协会 (Manufacturing Execution System Association, MESA) 也给MES做出定义:“MES能通过信息传递, 对从计划或订单下达到产品完成整个的生产过程进行优化管理。当工厂里面有实时事件发生时, MES能对此及时做出反应、报告, 并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使得MES能够减少企业内部没有附加值的活动, 有效地指导工厂的生产运作过程, 从而使其既能提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能, 又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”

对于MES的定义强调了以下三点:1) MES是对整个车间制造过程的优化, 而不是单一解决某个生产瓶颈。2) MES必须提供实时收集生产过程数据的功能, 并做出相应的分析和处理。3) MES需要与计划层和控制层进行信息交互, 通过企业的连续信息流来实现企业信息集成[7]。

3.2 MES可集成平台模型

可集成的MES系统结构分为以下三个层次在得到企业外部的供应链模式之后, 还需对企业内部根据业务分析需求而进行功能模型设计, 对系统按照功能分“层”, 而在实现的时候则也要按照计算机、网络系统而分“层”。

1) 计划层:包括经营决策级和企业计划级。主要功能模块:生产经营决策;长期、中长期生产计划编制;财务管理;人力资源管理;采购分销;成本管理;库存管理;定单处理;辅助决策等。

2) 执行层:包括车间生产级和生产调度级。主要功能模块:生产调度和作业;质量管理;人员和设备管理;物料追踪和产品追踪;对运作过程的分析。

3) 控制层:包括过程控制级、设备控制级和检测驱动级。主要功能模块:生产线范围的监控;自适应控制;设备控制;现场各种信号检测和数据采集。

4 MES系统在烟草企业信息化中的定位

4.1 层次定位

对于一个烟草企业, 如果仅仅从生产工厂的视角来分析其在竞争中所处的地位, 显然是短视的。即使是最好的MES解决方案, 对于整个企业来讲, 也不过是提供一个相对狭窄的视角, 缺乏在管理层为进行决策支持所需要的生产执行数据的广度和深度。这就启示我们, 完整的、能够引导一个企业保持长期的业务利益和价值的企业信息系统, 必须是生产过程控制系统、制造执行系统MES和企业资源计划系统ERP三者协同作用的整合。

MES处于计划层的ERP与控制层的各自动控制之间, 承上启下, 是企业信息化建设的中坚, 也是将各个系统关联起来的纽带。

MES层次定位图如下所示:

在企业信息系统中, 只有整合生产过程控制、制造执行系统MES和企业资源计划系统ERP, 使得将数据信息从产品级 (基础自动化级) 取出, 穿过操作控制级, 送达管理级, 通过连续信息流来实现企业信息全集成

4.2 业务定位

根据烟草企业的特殊的制造生产过程, 可以把MES系统业务框架定义为如下5点:

1) 构建一个全厂包括制丝、卷包、动能及相关职能管理部门的生产调度指挥中心;

2) 构建一套全厂的以预防维护保养和设备维修经验库为基础的设备维保评价体系;

3) 构建一套全厂在线质量控制分析和质量过程统计分析与控制体系;

4) 构建一套全厂在制品和成品的在线成本控制体系;

5) 构建一套完善的全面动态可视可控的产品生产过程实时追踪和反馈体系:

(1) 形成一个从原材料检验到制丝投料, 到卷接包生产及产品质量反馈的纵向信息链;

(2) 形成一个产品生产过程中各工艺段的设备、生产、质量、成本、人员、工艺文件等软性资源状况的横向信息链;

(3) 综合集成以上两个信息链, 以设备管理单元 (车间、区域、工艺、工序、机组、机台、设备) 为基础对象, 作为载体, 其上集成软性资源 (如:设备、生产、质量、成本、人员以及生产实体的工艺文件、规程、标准、参数、经验等资料) 方面的各种实时状态, 形成一个实时动态的、纵横交叉的、跨部门协同应用的现场生产信息网络体系。

MES业务定位图如下所示:

4.2 功能定位

在功能方面, MES作用于生产制造过程管理, 通过实时的生产数据应用, 形成一个实时的计划和执行系统。

因为有制丝、卷包等先进的控制系统存在, 与其它MES系统不同, 企业并不关心底层执行系统细节, 其重点在于企业生产资源整合, 通过对整个生产信息实时、全面地掌握, 为合理利用企业生产资源, 充分发挥生产设备的优势, 实现均衡生产, 增加产品的产量、提高产品的质量及降低产品的成本而出谋划策。

可实现烟草企业生产现场管理的四个转变:

1) 生产从被动指挥到实时调度的转变;

2) 设备从应急维修到预防为主的转变;

3) 质量从事后抽检到在线控制的转变;

4) 成本从事后核算到过程控制的转变。

4.3 信息定位

在信息方面, MES作为面向制造的系统, 与其它管理系统、控制系统有密切关系, MES在其中起到了信息集线器 (Information Hub) 的作用, 在整个企业信息系统结构中承上启下, 是架设在生产计划和生产过程上的“桥梁”。

现代卷烟企业在可集成的MES平台上的应用, 将计划和调度信息作为实时管理车间物流与工艺, 并进行补偿的基础信息。可集成的MES系统管理包括生产现场数据采集, 生产过程控制, 物料、工作站和物料搬运装置以及人力等车间资源的有效利用, 实现基础自动化和过程自动化。底层通过对制丝、卷接、包装进行数据采集及集中控制, 并建立物流烟叶配方库、成品库和辅料库系统, 实现与AGV自动送料小车的通讯, 达到企业业务应用集中和数据集中两大目标, 生产过程数字化全面实施[1,2]。

5 MES系统的应用与实施

成功实施MES系统应该与成功实施其它信息化系统一样要领导高度重视, 要有组织和制度保障, 要严格按照项目管理规范进行进度和质量控制外, 根据信息实施经验提出以下几个重点工作:

1) 生产管理咨询和管理诊断要先行。实施MES系统的目的是实现现代化管理, 因此首先应该对实施企业生产管理各环节进行管理诊断, 并归纳那些问题可以通过MES项目解决, 那些必须通过通过管理手段解决, 确定MES项目目标和项目范围。

2) 软件统一规划, 硬件分段实施。烟草工业企业生产控制系统现状是供应商不统一, 标准不统一, 各控制系统数据无法共享, 这都是实施MES系统无法逾越的瓶劲。解决这些问题需要有一个过程。目前烟草行业MES供应商分二大阵营, 一是过去做上层管理系统供应商向下深入, 一是底层控制系统供应商向上延伸, 这两个阵营的优点和问题都比较明显, 选择任何一种供应商都会使MES系统建设有所偏颇, 因此建议一是结合两种供应商的优点由邀请第一种类型MES供应商或行业外MES供应商给烟草做企业全系统的MES规划。二根据总体规划邀请第二种供应商应该在统一规划下进行底层控制系统完善和改造和MES层延伸, 保证底层控制系统具备实施MES系统所备硬件基础和一定软件基础。

3) 对MES系统确定合理的期望值。烟草行业毕竟是专卖体制保护下的特殊的行业, 与完全市场化的企业在管理上有不尽相同之处, 同时烟草行业农产品作为原材料, 制丝车间流程性生产, 卷接包属于离散性生产混和生产模式造成烟草行业工业企业在实施MES时, 会遇到其它行业实施MES系统很难遇到的难题, 而且在烟草行业实施MES系统依然是一个比较新工作, 需要有一个适应和完善的过程, 不能一步到位, 需要不停的发现问题解决问题。因此作为先实施的企业要有一种牺牲精神和探索的精神。

6 结束语

卷烟企业MES系统在实施过程中, 应建立有效的项目组织、配备相应的人员承担有关工作, 明确分工, 明确职责, 这是工程成功的重要基础。同时, 应充分借荐其它烟草企业的实施经验, 不断进行改造完善。

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制造业执行系统 篇8

随着当今市场的快速变化和现代制造业的发展与转型，制造业正逐步向多品种小批量生产、能够快速响应市场变化及生产流程多变等方向转变。特别是经常变更的机械加工车间等典型的离散类制造车间[1,2]，其工序的生产计划编制困难，对车间制造管理的实时性要求高，从而导致企业运行效率低下和发展速度过快之间的矛盾日益加剧，因此市场对生产车间信息管理的效率带来了挑战[3,4]。虽然新的管理模式ERP系统具备了流程型生产和离散型生产的特点，但是ERP系统不能直接支持车间底层的管理流程，仍然存在生产管理信息的“断层”现象。针对这一问题，本文主要是应用制造执行系统（MES）与物联网技术的联合不但解决了企业上下层间“断层”问题，而且也满足了机械加工车间等典型离散类制造车间信息化管理需求，提高车间的制造执行效率。

1 物联网技术、MES系统与信息管理系统的相关理论

1.1 物联网技术

物联网是指通过各种信息传感设备和系统（传感网、红外感应器、激光扫描器、射频识别系统等）、全球定位系统、条码与二维码，将物品与物品、物品与人、人与人按照规定的通信协议连接起来，再通过各种接入网、互联网进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪监控和管理的一种信息网络技术[5,6]。物联网的关键技术包括RFID技术、ZigBee技术和无线传感网络技术。

1.2 MES的相关概念及理论

MES是面向生产车间的管理信息系统，可以根据实时信息数据及时判断生产过程中的变化，同时可以兼容车间底层的各种信息管理信息系统，实现生产车间与管理层之间的信息传递，解决整个企业运行的信息断层问题。目前MES系统典型模型有三层模型、集成系统模型、定位模型、功能模型以及REPAC模型等。

1.3 信息管理系统理论

管理信息系统是企业的一种现代化管理工具，是企业信息系统的核心，贯穿企业管理的整个环节，直接为基层和各级管理部门服务。管理信息系统与MES系统有着非常密切的联系，MES系统终端能够与企业上层决策者所需的现场监控生产车间数据信息很好的连接，能够使企业管理者及时获取生产车间的各种生产信息，从而保证企业生产进度、生产质量等按照进度进行[7,8]。

2 基于生产车间物联网环境平台的搭建

2.1 物联网平台的总体框架设计

通过对物联网现有的各种体系结构进行分析对比，再结合制造车间特点，采用实用性层次体系的物联网结构来构建制造车间的物联网平台。底端是生产现场的数据采集层，通过多个RFID读写器组成的网络实施采集当前生产情况；中间层是ZigBee网络组建与传输模块，该层主要负责数据的长传；顶端是企业的管理模块，该层主要是车间管理人员查看当前生产状况以及员工通过智能客户端查看任务等。物联网在生产车间平台总体框架如图1所示。针对此平台的搭建主要突破两方面难题即RFID的读写网格设计和Zig Bee的数据传输模块设计[9,10,11]。

2.2 基于物联网在装配车间的实例分析

基于物联网的装配车间主要是在装配车间内部署大量RFID阅读器、RFID标签，并建立物料跟踪的ZigBee节点网络。对这些生产对象节点的工艺参数进行定义并按批次、模块对参数进行采集，分析工艺参数的相关性，全车间的物料跟踪流程都由此来支撑。在该装配车间，生产车间的生产数据、库存信息、质检数据以及零件移动情况等都可以由网络节点处的RFID读写器获取，然后通过参数计量信息的收集、整理及分析，可以对车间生产过程所涉及的生产单元、仓库仪表数据采集和录入以及设备使用情况等各种信息进行补充完善。从而能够为各种生产的运行提供物料移动、加工、库存和设备、管理层辅助决策和车间成本核算可靠保障[12]。本文以矮泵的生产装配为例。基于物联的矮泵生产流程如图2所示以及RFID标签信息说明如表1所示。

由制造技术与物联网技术、现代管理技术三者相结合，全面分析了MES系统与RFID技术在离散型装配制造业中的应用。又结合在企业中的应用实践表明：系统可以实现生产过程控制智能化、制造装备数字化以及物流进出可追溯化。

3 MES系统的分析与实现

3.1 制造车间MES系统分析

本系统设计为系统管理员、车间员工、班组长、车间主任等均可以各自不同的身份登录该系统，按照各自不同的权限查对车间的年度生产计划、月生产计划、当前生产进度、员工状态、设备状态等数据进行查看、分析以及处理。进而实现对生产车间信息的实时跟踪、监控以及信息的搜集共享等。该制造车间MES系统的结构框架如图3所示。

3.2 MES系统的实现

依据上述分析，MES系统开发包括两大部分，包括硬件环境搭配与软件环境开发。本文软件的开发工具终端的管理系统是利用X5开发设计的，它为开发人员提供了完全可视化、组件化的开发环境。此外，它还具备超强的工作流、组织权限、组织机构、丰富的业务规则定制能力、复杂报表和图表，并且能够将各种复杂业务在任何浏览器终端进行展现和交互。

通过一系列的建模后，利用Justep X5开发平台[12,13]，设计开发了一个简单的制造车间MES系统，该系统的功能主要有五大模块包括生产任务管理、工艺信息管理、产品与组织管理、公告栏管理及系统管理。该系统的结构功能图如图4所示，系统登陆页面如图5所示。

4 结论

制造执行系统在烟草企业中的应用 篇9

制造执行系统 ( manufacturing execution system, MES) 是美国AMR公司在20 世纪90 年代初提出的, 意在加强计划的执行能力, 把车间作业的控制系统, 通过MES联系起来。AMR将其定义为: “位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间的管理信息系统”［1］, MES为操作人员、管理人员提供计划的执行、跟踪及所有资源 ( 人、设备、物料、客户需求等) 的当前状态信息［2］。由此可知, MES系统旨在加强生产计划的执行能力, 是生产计划和车间作业控制的纽带和桥梁, 填补上层通信和底层控制的信息断层。

虽然杭州卷烟厂经过多年的内部信息化建设建立了以ERP为中心的信息化管理系统, 但是各部门之间的系统都是独立的, 这就造成了信息的封闭, 而且数据缺乏准确性和实时性。因此杭州卷烟厂迫切需要实现系统集成, 资源整合以及信息共享, 建立从物料管理, 生产监控, 质量管理到出货管理的通畅的信息流, 实现卷烟生产过程的全过程监控与追溯。在这个形势下, 杭州卷烟厂于2008 年启动MES ( manufacturing execution system) , 预计2012 年进行项目验收。将结合杭州卷烟厂MES项目, 从设计模型, 设计原则, 功能模块以及平台技术等角度来分析此项目和系统功能。

1 MES的功能模块

1. 1 系统架构

MES系统处于上层的ERP系统和下层的自动化管控系统之间, 因此, MES能够获取包括制丝管控系统、卷包数字化管理系统、物流管控系统、质量检测设备和动力能源系统等在内的自动化管控系统的数据, 并能对这些数据进行分类、管理和分析, 实时、准确的生产数据采集并实现集成应用是MES得以成功的重要基础［3，4］。通过对数据集的分析, 能够指导生产设备的各种操作, 同时可以把分析结果传递给信息管理层, MES在烟草行业中的应用已越来越多［5，6］。通过对生产过程数据与工艺标准数据的比对分析, 可以产生出包括生产、设备、绩效、质量、消耗等在内的相关报表, 通过统计分析, 达到改进质量标准、优化生产组织, 降低生产原辅料消耗, 降低过程中的半成品库存, 以及提高设备备件利用率的各种目标。系统层级图如图1 所示, MES接收ERP计划产量, PDM的工艺标准, 来指导卷烟厂生产执行操作, 然后将执行结果反馈给ERP和PDM, 形成整个生产的闭环。

杭州卷烟厂卷烟的工艺流程大体上分为制丝和卷包两个流程, 制丝过程包括切片, 切丝, 混丝三大过程, 卷包过程包括卷接和包装两个主要程序, 制丝过程为流水作业过程, 卷包过程属于离散型作业, 各机组都有独立的卷接和包装设备。制丝和卷包有各自的集中控制系统, 分别为制丝集控和卷包数采。系统间详细流程图如图2 所示, MES从企业资源计划系统ERP ( enterprise resource planning) 接收杭州卷烟厂卷烟生产订单生成作业计划, 同时接收产品数据管理PDM ( product data management) 的工艺标准, 质量标准, 物料主数据和BOM, 生成作业执行计划, 指导杭州卷烟厂制丝集控, 卷包数采, 动力能源和物流系统的执行, 根据采集的过程数据反馈, 将计划执行结果等数据反馈给ERP, 关闭生产订单。

1. 2 功能模块

MES主要由主数据管理、生产管理、工艺质量管理、设备管理、车间管理、实时监控、批次管理、动力能源以及用户管理等九大功能模块组成, 以生产执行、工艺质量管理和设备管理三大模块为主, 主数据管理、车间管理、实时监控、批次管理、动力能源以及用户管理等六个模块为辅, 实现了将上层的计划及时准确的传达给车间生产控制现场, 并把车间生产控制现场的生产数据及情况实时的反馈给计划层, 从而实现对整个生产过的统一指挥与调度。下面着重介绍生产管理, 工艺质量管理, 设备管理和主数据管理等与生产密切相关的四个模块。

1) 生产管理

生产管理的主要功能是生产计划的调度, 它是ERP生产计划的延伸和发展, 它能对制丝计划进行自动的分解生产工单, 通过人工调整和下发, 使生产现场能及时准确地进行生产作业, 系统需要保证卷烟成品的供应, 满足市场供货的需求。MES中生产计划调度的详细流程图如图3 所示, 结合杭州卷烟厂的实际设备情况, 本模块主要分了制丝生产调度、制丝生产执行、卷包生产调度和卷包生产执行四个功能点。

a) 制丝调度

制丝调度主要是根据成品烟丝需求以及高架库和远程库的库存情况, 在用户选择预约物料时自动推算出所需物料的数量, 并能在预约物料不够的情况下给出替代方案, 为了增加灵活性, 还可以通过手动编辑来修改替代方案。根据各产线的产能设计和工艺逻辑, 根据生产计划生成详细的作业工单。

b) 制丝执行

制丝执行是将作业工单发送给制丝集控系统, 以及高架库系统、糖香料厨房系统等配套系统, 使系统按作业工单进行作业, 生产结束后, 对制丝集控系统、高架库系统和糖香料厨房系统的生产结果进行统计, 以报表的形式展示给终端用户。在作业过程中, 可根据实时监控情况对生产工单进行暂停、继续运行以及中止等操作, 操作人员对未下发生产的作业工单可以进行修改。

c) 卷包调度

卷包调用主要根据从ERP计划生成喂丝机工单和卷包机生产工单。

d) 卷包执行

与制丝执行类似, 卷包执行也是将作业工单下发给高架库系统和卷包数采系统, 高架库系统根据喂丝机工单将相应的成品烟丝量发送至对应的喂丝机台, 喂丝机将烟丝输送至相应的卷接包机组。

通过MES的生产管理功能保证了批次任务之间的相互衔接和上下游工序的执行, 并且能够实现生产计划层与生产车间控制现场的及时沟通。

2) 工艺质量管理

质量管理主要是根据ISO9000 质量管理体系的要求, 建立快速、高效、全过程的质量反馈、质量处理和质量跟踪机制。

本模块根据主数据管理模块的工艺质量标准, 对生产过程中的数据进行检验分析, 以确保产品的质量。通过检验批次的建立能实现生产数据的追踪和管理, 并能把生产过程中的异常数据反馈到生产现场, 从而能够对生产进行及时的调整与改进。并能对某些数据进行报警提示, 使得用户可以更快的发现问题, 制定解决措施, 进一步保证产品质量。

本模块的另一个重要功能是过程质量评测, 过程质量评测是对某个周期内生产的牌号根据《浙江中烟生产过程质量测评方案》的标准进行评测, 如工段、工序段以及工序的NY值和 δ 值以及工艺质量参数的DPMO值、Q值、均值和方差。

3) 设备管理

设备管理包括设备润滑、设备维护保养以及设备维修及停开机。系统能自动提醒需要周期性维护的设备, 使设备能及时的得到保养和维护。统计设备维修情况, 对设备在维护、保养以及停机检修的开始时间、停机时长、停机原因等信息进行统计, 用户通过报表可以清晰的得到备件耗用情况, 设备运行效率和故障分析统计等信息。

4) 主数据管理

MES从PDM得到BOM生效规则和工艺质量参数等数据, 并对各数据提供查询、新建、生效和归档等功能, 保证生产按照相应的工艺标准进行生产。

2 平台技术

1) 开发平台

杭州卷烟厂MES系统的开发平台为华冠科技为罗克韦尔自动化开发的Rockwell Factory Talk Production Center平台。该平台可以将生产中的流程抽象成不同的对象, 从而为开发提供了方便, 对于数据库表的操作也是通过对象来完成, 减小的开发的难度, 而且该平台能使MES与企业的其他应用系统及底层设备高效的集成。

2) Oracle数据库

ORACLE7. X以来引入了共享SQL和多线程服务器, 从而减少了对资源的占用。而且Oracle还提供了基于角色分工的安全保密管理, 便于数据库的管理, 也提高了安全性。Oracle还提供了分布式数据库能力, 可以通过网络方便的读写远程数据库中的数据。

3) Red Hat Enterprise Linux服务器

Red Hat Enterprise Linux服务器具有很高的效率, 具有可靠性、可用行以及可扩展性, 它还提供了完整的安全技术组合, 有很好的兼容性以及稳定性。

4) Shop Operations Server

该服务器上运行一系列得Web Service服务, 它能用MES应用服务器 ( Factory Talk Production Center) 通信, 并负责与外部系统的接口通信。

3 结语

杭州卷烟厂MES目前很好的支持了全配方生产模式, 进行了分组加工生产模式的系统测试。MES是制造过程中的上层计划和下层生产现场之间的纽带和桥梁, 把ERP、PDM等计划层和制丝集控系统、高架库系统、糖香料厨房系统以及卷包数采系统等底层控制系统连接起来, 通过信息的准确、快速下达和生产数据的及时反馈, 避免了生产过程中的信息孤岛。通过MES的实施, 将会把卷烟厂的各个系统采集的数据实现集中, 实现生产制造的精细化、柔性化, 提高了烟草行业生产的现代化、信息化和管理水平, 真正实现以信息化促进工业化的整体目标。在全球化竞争的今天, 帮助企业在竞争日益激烈地国际市场上取得竞争优势。

参考文献

[2]饶运清, MES面向制造车间的实时信息系统[J].信息技术, 2002, (2) :61-62.

[3]张芬, 杜朋, 杨亚非, 离散制造企业MES中的生产数据采集实践[J].2001, (3) :245-247.

[4]张忠檩, 国内外制造执行系统 (MES) 的应用与发展[J].自动化博览, 2004, (5) .

[5]陈恩, 谷德良, 制造执行系统 (MES) 在卷烟制丝生产管理中的应用[J].当代经济, 2010, (1) :24-25.