MES发生、发展、现状

lihuolin958

　　1.1 计算机辅助生产管理系统发展概述
　　
　　随着科学技术的迅速发展，企业生产经营管理信息与日俱增。由于计算机软硬件技术的发展，企业开始使用计算机软件系统实施生产经营管理，经历了由单项生产管理的局部自动化，发展到少数子系统的集成，乃至当前的整个企业资源的全面规划和管理。正如计算机技术在不断发展一样，计算机辅助生产管理也是一个不断进化的过程。要了解其发展趋势，就有必要回顾一下其发展历程。图1.1描述了计算机辅助生产管理系统的大致发展历程[[6]。
　　

　　1.2 计算机辅助生产管理系统的深化历史
　　
　　虽然目前大多数企业运用MRPII/ERP来进行生产管理，但MRP并不是计算机辅助生产管理系统的历史起点。最初的计算机生产管理系统是财会系统。计算机的商业化应用对企业管理产生了深远的影响。六十年代末到七十年代初，在美国出现了第一个计算机辅助编制的物料需求计划MRP (Material Requirements Planning)系统。它根据生产计划、产品结构和库存记录对每种物料进行计算，指出何时将会发生物料短缺，并以最小库存量来满足需求，同时避免物料短缺。这种模拟对于制造业是普遍适用的。七十年代末到八十年代初，计算机技术得到了迅速的发展，计算机的功能变得越来越强大，能处理更多的数据和与更多的用户进行交互。MRP逐步进化为制造资源计划MRPII (Manufacturing Resource Planning)。 MRPII进一步从市场预测、生产计划、物料需求、库存控制、车间控制延伸到产品销售的整个生产经营活动以及与之相关的所有财务活动中。
　　尽管MRPII在美国生产与库存管理协会(APICS)大力宣传和组织推动下得到了迅速的普及和广泛应用，但也暴露出一些不足之处，如MRPII对预测需求和销售管理不够重视，对车间的大量实时事件与数据不能很好地利用等等。许多企业认识到需要其它系统来解决MRPII在某些方面管理薄弱的问题。于是为了满足销售、预测的需求，产生了分销资源计划DPR ( Distribution Resource Planning) 。同样，为了强化车间的执行功能，制造执行系统MES也就应运而生。这些系统的出现解决了特定的业务问题，但却没有实现信息的有效集成，主要表现在不能有效地利用其它系统的数据，也不能传送数据给其它系统。
　　八十年代末到九十年代初出现了新一代的管理系统。这些系统尝试运用许多易于理解和接受的方案来解决企业中的“信息孤岛”问题。于是MRPII系统演化为怎样有效利用和管理整体资源的企业资源计划 ERP( Enterprise Resource Planning)系统，DPR则演化为供应链管理SCM(Supply Chain Management)，车间级解决方案演化为可集成MES。与此同时，由于车间控制、工艺和设备管理越来越复杂，车间控制层的计算机应用也逐步增多，形成了以SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)代表的生产过程监控软件。它们具有良好的人机界面，可以方便地管理、评测生产控制中的实时数据。
　　九十年代末，各种生产管理系统之间的边界变得模糊起来。SCADA开始增加一些传统MES中具有的功能。许多MES系统添加了一些以前被认为属于MRPII的功能，而一些ERP系统也在其中增加了某些应由MES来完成的模块。随着计算机技术的进一步发展，人们开始研究面向对象技术、构件技术、工作流技术等在计算机辅助生产管理系统中的应用，必将产生新一代的计算机辅助生产管理系统。
　　
　　1.3 制造业发展趋势与MES发展现状
　　
　　制造业发展趋势
　　
　　随着全球经济一体化的深入，企业能否快速开发出市场需求的产品往往成为企业取得竞争优势的关键。这使得企业生产现场状况发生了很大的变化，传统的生产现场管理方式难以适应新的形势。目前企业面临的现状及其引申的问题大致有以下几点:
　　(1)多品种、少批量
　　随着客户对产品的个性化需求越来越多，多品种、少批量生产方式逐渐成为许多企业的主要生产方式。这就造成需要处理的数据量明显增加，计划周期和决策时间大大缩短。这样就在每个加工工位前，往往有许多加工任务等待处理。如何实时掌握生产现场信息来有效地辅助车间的管理和控制是工厂能否柔性而又高效地处理不同生产需求的重要因素。
　　(2)产品生命周期缩短
　　知识经济时代的技术创新使产品更新换代的周期不断缩短，这就迫使产品设计部门与生产部门之间的关系越来越紧密。制造单元不断面临新的零件，新设备，新的工艺规程以及经常性的工程变化，生产现场迫切需要一套实时的管理系统来有效地指导生产，同时能正确迅速地将生产状况反应给设计部门，及时找出新产品的生产问题。
　　(3)全球竞争日益激烈、市场变化难以预测
　　面对日益激烈的全球竞争，企业需不断提高产品的质量、降低生产成本。同时还要能对难以预测的市场机遇快速反应。传统的生产现场管理类似于黑箱作业，这己无法满足今天复杂多变的竞争需要。如何将此“黑箱作业”透明化，找出任何影响产品品质和成本的问题，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己成为每个企业所关心的问题。
　　制造业作为国家的基础产业，其发展水平对于增强我国的国力和在全球的竞争力具有重要的影响。近十多年来，我国通过863/CIMS应用的研究和推广，大大提高了企业的竞争力，使我国的制造业水平上了一个崭新的台阶，但与发达国家相比还有较大的差距。制造业水平的提高，不单是采用设备自动化，提高生产管理信息系统的效率显得更为重要。其中MRPII、MIS已逐渐趋于成熟与普及，而面向制造执行层的MES的开发与应用还比较薄弱。即使有车间层控制SFC( Shop Floor Control)，也多数是收集相关资料，再通过批处理方式录入，其功能十分有限。在工厂自动化FA ( Factory Automation)方面，过去多是强调物流自动化，如自动化生产设备，自动化检测仪器，自动化物流运输存储设备等等。虽然它们能取代不少人工并解决了一些生产瓶颈，但由于缺少相应的信息集成系统，不能充分发挥其功效而形成所谓的自动化孤岛。随着企业信息化应用水平的不断提高，企业逐渐认识到实现企业计划层与车间执行层的双向信息流交互，通过连续信息流来实现企业信息全集成，是提高企业生产效率的一个重要因素。
　　
　　1.4 MES国内外的研究动态
　　
　　随着市场竞争的日益激烈，企业上层生产计划管理受市场影响越来越大，对时间的敏感性愈来愈强，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。同时MRP II ERP软件主要是针对资源计划，这些系统通常能处理昨天以前发生的事情，亦可预计并处理明天将要发生的事件，但对今天正在发生的事件却往往留下了不规范的缺口。它是由上而下的计划管理系统，为此，将计划与制造过程统一联结起来的MES越来越受到重视，MES可以说是一种由下而上实时掌握生产现场状况的信息管理系统。
　　MES是美国管理界90年代提出的新概念。它的应用解决了上层生产计划管理((ERP)与底层生产过程之间脱节的矛盾。使现代制造业信息系统不仅有很好的计划系统，而且有能使计划落实到实处的执行系统。随着MES概念和应用系统在工业界的推广，越来越多的企业发现MES不但能够提高计划的实时性和灵活性，而且能改善生产线的运行效率。1992年，以美国的一些有名的MES软件开发商和销售商为代表，联合北美和其它一些国家的相关公司，成立了以宣传MES思想和产品为宗旨的贸易联合会制造执行系统协会(Manufacturing Execution System Association, MESA)。国际著名的软件厂商和企业界纷纷响应并加入这一非赢利性组织。
　　目前人们对MES还没有一个统一的定义，比较受大家认同的是MESA对MES所下的定义：MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，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。MESA在MES定义中强调了以下三点:
　　1) MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单一的解决某个生产瓶颈;
　　2) MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能，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全集成。
　　同时，美国先进制造研究机构AMR(Advanced Manufacturing Research)通过对大量企业的调查发现现有的企业生产管理系统普遍由以ERP/MRPII为代表的企业管理软件，以SCADA. HMI(Human Machine Interface)为代表的生产过程监控软件和以支持企业全面集成的MES软件群组成。根据调查结果，AMR于1992年提出了三层的企业集成模型(如图1.2) [9]。从这模型可以看出，制造执行系统MES在计划管理层与底层控制之间架起了一座桥梁，填补了两者之间的空隙。一方面，MES可以对来自MRPII /ERP软件的生产管理信息细化、分解，将操作指令传递给底层控制;另一方面，MES可以实时监控底层设备的运行状态，采集设备、仪表的状态数据，经过分析与处理，从而方便、可靠地将控制系统与信息系统联系在一起，并将生产状况及时反馈给计划层。


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chrissky2006

内容不全面吧

lihuolin958

chrissky2006 发表于 2012/8/27 09:04
内容不全面吧

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