MES

(制造执行系统)

锁定
MES(Manufacturing Execution System,制造执行系统)即制造企业生产过程执行系统,是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块,为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。

系统定义

美国先进制造研究机构AMR(Advanced Manufacturing Research)将MES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层的管理信息系统”,它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态。

制造执行系统协会(Manufacturing Execution System Association,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。”

发展历程

20世纪80年代末,美国先进制造研究机构(AMR)首先提出MES的概念
 

1992年,美国成立以宣传MES思想和产品为宗旨的贸易联合会——MES国际联合会(MESA International 

1997年,MESA发布修订后的6个关于MES的白皮书,对MES的定义与功能、 MES与相关系统间的数据流程、应用MES的效益、MES软件评估与选择以及MES发展趋势等问题进行了详尽的阐述;
 

1999年,美国国家标准与技术研究所(NIST)在MESA白皮书的基础上,发布有关MES模型的报告,将MES有关概念标准化。

MES系统为企业带来的效益

MES可以助力直观解决的问题包括但不限于:
1、出现用户产品投诉的时候,能根据产品文字号码追溯这批产品的所有生产过程信息。能立即查明它的:原料供应商、操作机台、操作人员、经过的工序、生产时间日期和关键的工艺参数。
2、同一条生产线需要混合组装多种型号产品的时候,能自动校验和操作提示以防止工人部件装配错误、产品生产流程错误、产品混装和货品交接错误。
3、过去12小时之内生产线上出现最多的5种产品缺陷是什么。次品数量各是多少。
4、仓库以及前工序、中工序、后工序线上的每种产品数量各是多少。要分别供应给哪些供应商。何时能够及时交货。
5、明确生产线和加工设备有多少时间在生产,多少时间在停转和空转。影响设备生产潜能的最主要原因是:设备故障。调度失误。材料供应不及时。工人培训不够。还是工艺指标不合理。
6、对产品的质量检测数据自动进行统计和分析,精确区分产品质量的随机波动与异常波动,将质量隐患消灭于萌芽之中。
7、废除人工报表,自动统计每个过程的生产数量、合格率和缺陷代码。
MES的定位,是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层,主要负责车间生产管理和调度执行。一个设计良好的MES系统可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能,使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。系统通过强调制造过程的整体优化来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。
MES将为企业带来的更直观的效应总结如下:
1)不下车间掌控生产现场状况工艺参数监测、实录、受控
2)第一时间发现制程品质问题,实时问题追溯分析
3)不多存一袋物料,不少存一颗物料。物料损耗、配给跟踪、结合生产做库存管理
4)最大限度提升客户交货期。根据生产排程管理,合理安排工单,如期出货
5)第一时间发现及处理生产异常,拥有及时报警提示
6)最大程度提高设备利用率。设备维护管理,自动提示保养
8)数据支持决策。OEE指标分析,提升设备效率
9)最大程度不依赖技术人员,设备自动数据采集,实时准确客观
10)报表自动及时生成,无纸化
11)生产跟踪,考核依据客观
12)进准的财务核算,成本快速核算,订单报价决策。细化成本管理,预算执行分析

MES系统功能模块

ISA-95, the international standard for the integration of enterprise and control systems,即企业系统与控制系统集成国际标准,由仪表、系统和自动化协会 (ISA) 在1995年投票通过。这是另一个非常流行的标准。ISA-95标准对于MES的定义,首先是从信息系统架构的层面来描述,即著名的ISA-95五层架构:

ISA-95ISA-95

MES是处在Level 3层(从0开始计数)。这个定义的高明之处是先从顶层规划给出了企业信息系统的层次划分,然后才是各个层次的建设和互联,颇有高屋建瓴之势。在给出了对MES Level 3层的定位后,S95也给出了其功能模型定义。与MESA-11略有不同的是,ISA-95中描述的生产对象模型根据功能分为 4 大类 9 大模型, 资源、能力、产品定义和生产计划。资源包括人员,设备,材料和过程段对象。能力包括生产能力,过程段能力。产品定义包括产品定义信息。生产计划包括生产计划和生产性能。

MES的11个功能模块

1、工序详细调度:通过对有限资源能力的排序和调度为作业计划进行优化与排序;

2、资源分配和状态管理:管理生产所需资源,协调劳动者、生产设备、工具和物料的分配使之最优化,并且跟踪其当前工作状态以及完工情况;
3、生产单元分配:通过生产指令将物料或加工命令送到某一加工单元开始工序或工步的操作;
4、文档管理:管理和分发与产品、工艺规程、设计或工作令有关的记录和单据,以及对生产历史数据的保存与维护;
5、产品跟踪和产品清单管理:通过监视工件在任意时刻的位置和状态信息来获取每一个产品的历史记录,此记录可向上追踪至材料组件,或追踪至终端成品;
6、性能分析:提供实际制造过程的结果报告,并与历史记录及所期望的目标进行比较;
7、劳力资源管理:提供按分钟级更新的员工状态信息数据(包括工时、参与率、成果确认等)便于指导人员的工作;
8、维护管理:追踪设备和工具的保养情况,指导维护工作,保证机器和其他资产设备的正常运转以实现工厂的执行目标;
9、过程管理:监控生产过程,指导工厂的工作流程,提高加工效率和质量;
10、质量管理:实时分析从制造现场采集到的信息,跟踪和分析加工过程的质量,确保产品品质;
11、数据采集:采集并组织来自人员,机器和底层控制操作数据以及工序物料信息,从而获得内部生产作业所需的表格、记录或参数资料。

MES 厂商类别

伴随着国际MES市场的发展,MES厂商犹如雨后春笋般地涌现出来。

按照厂商在做MES的前身来源来分: 

1、从自动化设备基础上发展而来的,MES的数据采集与指令执行就是和底层设备打交道,这些厂商进入MES领域有着天然的优势,对自动化设备了如指掌。这类厂商的代表有:GE Fanuc、Siemens、Rockwell等。 

2、从专业SCADA、HMI厂商发展而来,这些厂商多是从开发人机界面开始,然后扩展MES领域的,这类厂商的代表有:AdAstra、Wonderware、Citech(已被收购,但独立运营)等。
 

3、从专业MES发展而来的,这些厂商一开始就专注于MES或者MES中的某一项功能,如自动识别、质量管理、组态系统、测控等,然后不断发展,不断积累而来,2000年后,很多已经被并购,而并购者多是自动化设备供应商。如Siemens收购比利时的Compex IT Plant Solutions公司的MES产品proCX,GE Fanuc并购MES软件产品的供应商Mountain Systems,Rockwell自动化对Enterprise Technology Group、Datasweep的收购。2012年以来,这类厂商仍存在的代表有CAMSTAR Systems、Honeywell、Tieto等。 

4、从PLM、ERP等领域延伸而来的。由于MES的专业性很强,所以2012年PLM、ERP等厂商进入这个领域的并不多。这类厂商的代表有:UGS、SAP(捆绑德国的PSI)、盖勒普 公司(美国)等。 

5、从其它领域延伸过来的。如Apriso是从数据采集和数据挖掘到1998全面介入MES软件的开发。

在国内,按照主要服务行业的不同,MES供应商可以分为五类:
 

第一类:借鉴国外自动化厂商的成功经验,背靠国内垄断行业发展自身优势产品,如石化盈科、哥瑞利软件等,主要服务石化、烟草、半导体、太阳能高科技制造等偏流程的工业; 

第二类:与大陆市场紧密相连台资软件公司,如甲上科技、中冠咨询等;主要服务电子、汽车等离散工业; 

第三类:与本土企业结合发展的国内软件企业,如大连华铁海兴、哥瑞利软件、万友软件、和利时等,具有很强本土优势。 

第四类:与航空,航天,电子制造为背景依托,而成功发展的国内软件公司,如苏州精易会,中江联合,有行业特性,擅长SMT行业,机加工,电子组装等离散组装行业的MES。
 

第五类:一些条码设备厂商或者小ERP企业也来做MES,甚至有些原来做数据采集的或者卖条码设备的公司,做几张车间报表,宣传图片一换,就MES了。   

国内主要MES厂商介绍

苏州精易会信息技术有限公司

公司背景:公司团队核心成员来自微软、西门子、资通电脑、华硕、明基等世界500强企业,从业经验均超过10年。公司成立之初便组建了专业技术团队,专注于智能制造领域前沿技术的研发和应用,现已累计申请发明专利达70多项,自有软件著作权30多项,并获得国家高新技术企业、江苏省双软企业、ISO27001、ISO20000、AAA、江苏省民营科技企业等多项资质认证。

精易会MES系统优势

1、精易会MES系统采用分散采集、集中监控的方式,减少硬件成本的一次性投入和后期的使用成本。

 2、精易会MES系统安全性高、伸缩性好、可跨平台部署、技术先进,满足各种企业级大规模数据处理的要求。

 3、数据采集设计灵活,支持串口、TCP/IP网络接入,可与各种设备进行集成,可以快速建立一体化和实时化的信息体系

4、系统功能模块可灵活配置,系统拓展性强。报表及常用工具,可实现用户自定义修改模式

5、精易会MES系统可基于动态数据库进行架设,支持大数据量交互

6、系统优于传统数据库架构,规避系统越用越慢的情况发生

7、存储容量可达PB(100万GB)级,真正实现大数据存贮/交互

8、数据采用动态随机存贮,提升系统整体交互效率

精易会MES适用范围

1、国内制造企业、外资及合资制造企业和各类规模的民营制造企业等。

2、多品种、小批量、按订单生产的企业,如接单代工企业,工装模具制造企业等。

3、产品复杂、多变、生产能力存在瓶颈的企业。

4、按市场预测生产的传统行业,如普通机械设备制造、机加装配和电子产品的装配生产等。

 5、其他面向客户进行产品定制的制造企业。

广州中浩控制技术有限公司

公司背景

广州中浩控制技术有限公司的创业团队来自于中国科学院广州分院、广东省科学院,在创业之前已有10年以上的科研与开发积累,曾承担众多不同规模和类型的自动化应用与研发项目,技术成果和工程应用经验丰富。公司的创立,实现了从科研机构向现代化企业的转变,创新性地完成了股权结构的设立,管理和核心技术人员持股经营,具有独特的优势。在延续、发展以往业务的基础上,理清发展思路、选定可持续发展的方向。

系统功能

中浩实时制造执行系统(C·H Event-based Manufacturing Execution System)包括以下功能:在制品及物料追踪管理、质量统计分析管理、仓库物料管理、停工追踪管理。

产品开发已经取得的成果: 

1.研究适合离散制造生产流程和管理的结构设计、理论和实时算法。 

 2.研究MES与ERP/SFC的集成技术。 

 3.根据已开展的CIMS项目,建立管理模型和实时数据库,进行仿真研究。 

 4.现场功能测试,反复优化产品体系功能。 

 5.结合实际,试点运用,发展为成套产品体系。

业务方向

本产品面向离散型制造业,是工业生产过程控制系统中的“车间制造执行及设备信息集成系统”,是提高企业敏捷制造水平的系统产品,在汤臣倍健、箭牌、中集集团等知名企业均有具体项目实施。

佛山市中渊科技有限公司

佛山市中渊科技有限公司是中国第一家以日本丰田精益制造方式、欧美MES为基础,结合APS高级排产系统,根据国内制造企业现状设计创建企业制造一体化、智能化营运控制系统的公司。公司拥有多类控制和自动化系统发明权和软件著作权,技术和理念国际领先,被誉为制造智能管理系统中国模式的No.1。公司是由国内外从事自动化、软件、企业实战管理、企业管理咨询服务等行业专家、高等院校教授、具备海外管理经验顾问等精英团队组成。中渊科技是一家集工业自动化、信息化于一体的高新技术企业,隶属于国家重点培育的第三产业。是广东(佛山)软件产业园入园企业,佛山信息行业协会、佛山软件行业协会、广州钣金行业协会会员单位,吉林大学珠海学院产学研实习基地。

MES和MindSphere

MES系统广泛用于各类制造、装配行业,可以同时为生产、质检、设备、工艺、物流、仓库、计划等部门提供实时信息服务,通过工业以太网,将设备控制系统、条码扫描器、车间PC、大屏幕显示终端、条码打印机和网络打印机等设备连接起来,实现数据通信,同时通过路由器接入工厂骨干网,通过信息实时采集、整理归纳、传递反馈,形成工作任务要求处理,实现品质控制、生产运行监控、产品追踪、生产调度、设备管理、人员调配与考核等功能,从而达到生产全过程、全方位管 控,使企业的生产处于有序的可控状态,将企业生产数据和ERP、供应链、库存等企业内部的信息孤岛集成为闭环的信息体,促进企业提高自动化水平。

MindSphere 是西门子推出的一种基于云的开放式物联网操作系统,它可将产品、工厂、系统和机器设备连接在一起,使您能够通过高级分析功能来驾驭物联网 (IoT) 产生的海量数据。请访问 mindsphere.io 这个在线的开发者与用户中心。探索物联网领域实现数字化的方法。MindSphere 提供了广泛的设备与企业系统连接协议选项、工业应用、高级分析以及一个创新的开发环境,该开发环境利用西门子的开放式平台服务 (PaaS) 功能以及 阿里巴巴云服务。通过这些功能,MindSphere 将实际物体连接到数字化环境,并提供功能强大的工业应用和数字化服务以帮助推动业务实现成功。借助 MindSphere 的开放式平台服务 (PaaS) 功能,开放式合作伙伴生态系统能够不断开发并提供工业应用。您可获益于西门子合作伙伴的经验和洞察力,无需自己进行开发来推进物联网战略的实施。西门子提供以业务为主的解决方案,通过围绕产品、生产和性能的数字化双胞胎来推动闭环式创新。

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