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“本文僅代表個(gè)人觀點(diǎn)”

本文檔將提供一個(gè)高層次的概述，以幫助闡明什么是MES，并觸及通常被歸為MES的周邊領(lǐng)域。

整體情況

制造執(zhí)行系統(tǒng)或MES軟件是旨在幫助公司管理其制造過程的工具。如今，制造業(yè)太復(fù)雜了，不能沒有一個(gè)系統(tǒng)來定義如何安排客戶訂單并在生產(chǎn)車間進(jìn)行制造。如果你在制造業(yè)，而且你有MES，那么它可能只是以電子表格、電子郵件和發(fā)布的時(shí)間表的形式實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)代MES軟件有助于用一個(gè)連接的系統(tǒng)取代這些電子表格，在需要時(shí)為需要的人提供實(shí)時(shí)操作信息，并允許數(shù)據(jù)從工廠車間設(shè)備和設(shè)備直接流向ERP和庫存管理系統(tǒng)。

制造公司必須對物料、貨物、資金和人員等進(jìn)行管理，諸如此類。這些公司要求從財(cái)務(wù)、采購、銷售等部門建立系統(tǒng)。一直到工廠車間，在那里機(jī)器操作員以正確的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)正確的產(chǎn)品。

在工廠內(nèi)部，這些系統(tǒng)可以通過計(jì)算機(jī)和軟件、記事本、口頭交流來處理，也可以通過一個(gè)有多年經(jīng)驗(yàn)的人來處理。無論系統(tǒng)是什么，它都是正確的，否則制造商將因錯過出貨、處理不當(dāng)?shù)呢?cái)務(wù)、糟糕的產(chǎn)品質(zhì)量等而倒閉。

在上層，系統(tǒng)通常被稱為企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)、制造資源計(jì)劃(MRP)或高級計(jì)劃系統(tǒng)(APS)。這些系統(tǒng)處理來自客戶的訂單，將訂單分組為生產(chǎn)訂單，確保手頭有足夠的原材料，安排設(shè)備運(yùn)行生產(chǎn)訂單，等等。

在底層，有適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)來控制機(jī)器。這些系統(tǒng)包括傳感器、按鈕、控制機(jī)器的專用計(jì)算機(jī)、人機(jī)界面(HMIs)等。操作者可以啟動、停止和控制機(jī)器運(yùn)行的其他方面。這些系統(tǒng)本身不了解正在生產(chǎn)的產(chǎn)品、正在消耗的原材料等，無需操作員手動輸入，也不需要這些系統(tǒng)來運(yùn)行機(jī)器。

通常，人機(jī)界面(HMIs)是一臺機(jī)器或流程的本地部件，不會跨越整個(gè)設(shè)備。這就是監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)發(fā)揮作用的地方，通常(但并不總是)與人機(jī)界面(HMIs)是同一個(gè)系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)在本地或遠(yuǎn)程控制過程，提供高級監(jiān)控，實(shí)時(shí)收集過程數(shù)據(jù)，維護(hù)歷史數(shù)據(jù)，記錄事件和告警等。

在上層和下層之間，每個(gè)制造公司都有一個(gè)通常被稱為MES的層。該系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)控制、跟蹤和記錄原材料到成品的轉(zhuǎn)化過程。

MES系統(tǒng)提供的主要功能包括:

•詳細(xì)的資源調(diào)度和狀態(tài)

•負(fù)責(zé)生產(chǎn)任務(wù)的調(diào)度和排序

•可追溯性和譜系

•在制品和庫存

•確保質(zhì)量

•詳細(xì)的維護(hù)管理

•工作指導(dǎo)書和其他文件控制

•性能分析

上面這些項(xiàng)目中的一些類似于ERP或MRP系統(tǒng)所提供的，但工廠需要的詳細(xì)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上層所需要的。例如，ERP系統(tǒng)不需要更換一臺機(jī)器以運(yùn)行特定產(chǎn)品所需的細(xì)節(jié)，也不需要在生產(chǎn)特定產(chǎn)品之前某個(gè)流程的步驟。

ERP系統(tǒng)不是實(shí)時(shí)的，也不是設(shè)計(jì)來以MES、SCADA和HMIs系統(tǒng)必須的速度收集數(shù)據(jù)量的。通常，當(dāng)生產(chǎn)完成時(shí)，ERP系統(tǒng)會記錄有關(guān)成品、消耗的原材料等的詳細(xì)信息。MES系統(tǒng)可以以秒為單位跟蹤生產(chǎn)情況，在某些情況下甚至不到一秒。

這意味著時(shí)間表、在制品、性能指標(biāo)、質(zhì)量等等都是實(shí)時(shí)更新的，而不是在業(yè)務(wù)結(jié)束時(shí)更新。

ISA-95 定義

ISA-95標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)建是因?yàn)槠髽I(yè)管理系統(tǒng)與制造系統(tǒng)的集成是困難和成本昂貴的。

它提供了一個(gè)通用的術(shù)語和模型來描述控制、跟蹤和記錄原材料到成品的轉(zhuǎn)換。

ISA-95使用術(shù)語制造運(yùn)營管理(MOM)來描述上層和下層之間的空間。

ISA-95標(biāo)準(zhǔn)的一部分具體規(guī)定了內(nèi)容領(lǐng)域?yàn)椋荷a(chǎn)運(yùn)營管理、維護(hù)運(yùn)營管理、質(zhì)量運(yùn)營管理和庫存運(yùn)營管理。

ISA-95標(biāo)準(zhǔn)提供了一致的操作模型和術(shù)語，這是在ERP，MES和SCADA系統(tǒng)之間提供通信流的基礎(chǔ)。

PCS系統(tǒng)旨在控制流程和機(jī)器，但不太適合處理大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)。它們可以在 5ms 到 200ms 范圍內(nèi)做出控制決策，但歷史存儲和數(shù)據(jù)庫功能有限。ERP系統(tǒng)往往更多地基于事務(wù)，非常適合處理財(cái)務(wù)，庫存，應(yīng)收賬款等。他們處理客戶訂單，檢查是否應(yīng)該訂購額外的原材料，向供應(yīng)商付款，財(cái)務(wù)報(bào)告，這些報(bào)告可以在一天，一周，一個(gè)月，季度甚至一年中的任何時(shí)間更新。

在PCS系統(tǒng)和ERP之間是制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），也稱為制造運(yùn)營管理（MOM）。在這個(gè)制造業(yè)時(shí)代，大多數(shù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)仍然存儲在不易訪問或共享的專有系統(tǒng)中。運(yùn)營往往依賴于各種文件（word、為excel、微信等），但真正需要推動持續(xù)改進(jìn)的是以數(shù)據(jù)為中心的制造信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提供實(shí)時(shí)的可操作信息。

生產(chǎn)任務(wù)和段

ISA-95提供了段的概念，以定義在制造過程中完成的任何任務(wù)。所有任務(wù)都需要材料、設(shè)備和人員方面的資源。例如一個(gè)酒水裝瓶的基本任務(wù)（段），該任務(wù)具有三個(gè)輸入資源（酒、裝瓶線 1 和裝瓶操作員）和一個(gè)輸出瓶裝酒。

如果需要批次可追溯性和/或生產(chǎn)控制方面的更多詳細(xì)信息，則可以將更多資源添加到瓶裝酒細(xì)分任務(wù)。瓶子、瓶蓋和標(biāo)簽，所有這些都是以物料的形式，被添加到該細(xì)分任務(wù)。此外，還增加了一名檢查員作為人員。可以添加到分段的資源數(shù)量沒有限制。

生產(chǎn)可能涉及不止一個(gè)任務(wù)或段。這是通過在操作中包含多個(gè)段來實(shí)現(xiàn)的。請記住，分段是基本任務(wù)。現(xiàn)在，我們可以將多個(gè)段鏈接到一個(gè)操作中，以執(zhí)行、跟蹤和安排更復(fù)雜的任務(wù)。

操作段如何使用流程段以及操作定義如何引用操作段，這些可以參考ISA的模型圖。總的來說，這些都在進(jìn)行基本的定義。僅當(dāng)用戶定義其生產(chǎn)流程時(shí)，才會創(chuàng)建或修改它們。

在生產(chǎn)端，操作響應(yīng)和響應(yīng)段是在操作員開始生產(chǎn)時(shí)創(chuàng)建的。因此，每個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行都會有一組操作響應(yīng)和響應(yīng)段。

設(shè)備資源

任何自動化生產(chǎn)或加工都需要設(shè)備。為每個(gè)特定設(shè)備定義生產(chǎn)任務(wù)非常繁瑣。更好的方法是使用ISA-95術(shù)語將設(shè)備組織成類別或類別。例如：考慮包裝區(qū)域中的五條包裝線，其中三條可以包裝混合堅(jiān)果，其余兩條不能。創(chuàng)建一個(gè)混合堅(jiān)果設(shè)備類，其中包含三個(gè)行，允許定義一個(gè)任務(wù)，指定需要混合堅(jiān)果設(shè)備資源。

人力資源

任何生產(chǎn)或加工都可能涉及到人。人員可以被跟蹤和誰可以開始一個(gè)生產(chǎn)控制操作是支持的。這個(gè)人可以系統(tǒng)規(guī)則自動選擇，也可以通過其他方式選擇。

MES Person對象是從定義了名字系統(tǒng)用戶自動生成的。這可以防止在MES系統(tǒng)中創(chuàng)建默認(rèn)的“admin”用戶并顯示在選擇列表中。當(dāng)系統(tǒng)首次啟動時(shí)，MES Person對象將同步，此后將每小時(shí)同步一次。它們也可以按需同步。

為每個(gè)特定的人定義生產(chǎn)任務(wù)是非常乏味的。更好的方法是按照ISA-95的規(guī)定將這些人分類。例如：考慮在卸載泵站卸載醋。如果有10個(gè)有資格卸載醋的操作員，那么創(chuàng)建一個(gè)包含這10個(gè)合格操作員的醋卸載操作員類將只需要一個(gè)卸載醋任務(wù)定義。添加第11個(gè)操作員很簡單，只需將該人添加到醋卸載操作員類。

MES 定義

MES一詞被廣泛的受眾所使用，這使得我們很難就一個(gè)單一的定義達(dá)成一致。

根據(jù)ISA的描述，在有些狀態(tài)下MES是MOM的子集。

然而，術(shù)語MES的一般用法實(shí)際上包括了ISA在MOM中定義的更多內(nèi)容。

更多的人傾向于承認(rèn)MES這個(gè)術(shù)語而不是MOM，因?yàn)镸ES是在ISA起草ISA-95標(biāo)準(zhǔn)之前很多年建立的，因此，ISA創(chuàng)造并定義了MOM這個(gè)術(shù)語。

鑒于這種情況，許多供應(yīng)商在其產(chǎn)品名稱中聲明MES或使用它來描述他們的產(chǎn)品，因?yàn)檫@對他們來說可能是更有效的營銷方式。

在一些研究MES的公司，他們的MES定義中包括不同類型的功能。有些產(chǎn)品將批處理系統(tǒng)等功能納入MES，而ISA則將其排除在MOM之外。

這給我們留下了很多關(guān)于“什么是MES”的困惑。

最安全的方法是將MES定義為MOM，因?yàn)榭梢晕覀兛梢詫ζ溥M(jìn)行擴(kuò)展，以包括額外的功能，以支持實(shí)時(shí)控制、跟蹤和記錄原材料到成品的轉(zhuǎn)化。

MES系統(tǒng)不是車間系統(tǒng)，也不是ERP系統(tǒng)。制造執(zhí)行系統(tǒng)或制造運(yùn)營管理(MOM)軟件是根據(jù)ISA-95標(biāo)準(zhǔn)建模的，旨在架起工廠車間和管理層之間執(zhí)行級別的溝通橋梁。大多數(shù)公司在MES層的所有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方面都取得了一些成功。問問你自己，你的公司目前是如何處理MES數(shù)據(jù)的。是否有獨(dú)立的SPC系統(tǒng)，在紙面上進(jìn)行記錄和跟蹤，在本地操作界面上進(jìn)行設(shè)置，使用Excel?來自不同來源的數(shù)據(jù)會造成混亂，系統(tǒng)不能一起工作會造成很多挫折。其結(jié)果是金錢、時(shí)間和質(zhì)量的損失。那么這里缺少什么呢?答案是一個(gè)完全集成的統(tǒng)一MES解決方案，使我們可以在一個(gè)地方，在一個(gè)屏幕上獲得所有MES數(shù)據(jù)。

MES跨多個(gè)功能領(lǐng)域運(yùn)行，例如，跨產(chǎn)品生命周期的產(chǎn)品定義管理、資源調(diào)度、訂單執(zhí)行和調(diào)度、總體設(shè)備有效性(OEE)的生產(chǎn)分析和停機(jī)管理、產(chǎn)品質(zhì)量、記錄和跟蹤。

MES創(chuàng)建“出廠”記錄，捕獲制造過程的數(shù)據(jù)、過程和結(jié)果，并維護(hù)記錄系統(tǒng)。這在受監(jiān)管的行業(yè)中尤其重要，如食品和飲料或制藥，這些行業(yè)可能需要過程、事件和行動的文件和證明。

MES的概念可能被視為企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)系統(tǒng)與監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)或過程控制系統(tǒng)之間的中間步驟，盡管從歷史上看，確切的邊界是波動的。我們的MES解決方案針對制造系統(tǒng)中的工廠運(yùn)營層，提供與ERP系統(tǒng)和工廠設(shè)備交互的靈活方法。根據(jù)ISA-95模型，工廠運(yùn)營包括生產(chǎn)運(yùn)營、庫存運(yùn)營、質(zhì)量運(yùn)營和維護(hù)(或工程)運(yùn)營。

MES是工廠車間執(zhí)行系統(tǒng)。在這一層中，操作人員直接交互，逐步執(zhí)行生產(chǎn)或修理產(chǎn)品的工作流程。要執(zhí)行的工作清單、執(zhí)行工作的具體指示、要收集的數(shù)據(jù)點(diǎn)、工作的質(zhì)量檢查、表示工作完成的簽字，都在這一層中執(zhí)行。

MES提供了確保制造滿足企業(yè)信息需求所需的工作流、可見性和事件通知。同時(shí)MES減少了非增值活動，提高了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，并為ERP系統(tǒng)提供了最大化企業(yè)處理、計(jì)劃和調(diào)度活動所需的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

MES系統(tǒng)充當(dāng)工廠車間、企業(yè)工程(PLM)和企業(yè)計(jì)劃/調(diào)度(ERP)之間的信使。當(dāng)操作員需要ERP或PLM的數(shù)據(jù)時(shí):在MES內(nèi)發(fā)起請求;MES系統(tǒng)然后連接到適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)檢索和顯示信息。

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