《MES應用與實踐》課件 認識智能制造和MES

MES實踐與應用

認識智能制造和MES目錄智能制造的相關標準及概念01智能工廠及數(shù)字化車間02MES的功能標準及應用意義0301智能制造的相關概念及標準智能制造的概念智能制造是指將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)與生產(chǎn)、管理、服務等活動的各個環(huán)節(jié)融合，具有自感知、自決策、自執(zhí)行等功能的先進制造過程、系統(tǒng)、模式的總稱。智能制造不僅僅是單一技術(shù)、裝備的突破與應用，而且還是制造技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)的深度融合與集成創(chuàng)新。智能制造的內(nèi)涵智能制造的五個維度理解 產(chǎn)品智能化設備智能化管理智能化服務智能化可追溯可識別可定位感知決策執(zhí)行維護自組織自適應

數(shù)據(jù)驅(qū)動信息集成組織優(yōu)化流程再造

需求挖掘?qū)崟r響應O2O智能化生產(chǎn)方式研發(fā)設計加工制造傳感無所不在信息網(wǎng)絡技術(shù)從生活領域向生產(chǎn)領域加速延伸生產(chǎn)工具生產(chǎn)模式生產(chǎn)組織形態(tài)連接無所不在數(shù)據(jù)無所不在計算無所不在服務無所不在創(chuàng)新突破變革智能制造的發(fā)展路徑2025產(chǎn)品設計、制造過程中具有感知、分析、決策、執(zhí)行功能

網(wǎng)絡化

利用自組織網(wǎng)絡，動態(tài)配置

資源，實現(xiàn)研究、設計、生

產(chǎn)和銷售各種資源重組

2018

數(shù)字化

CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM

/ERP/MES/RP2011智能化智能制造評價參考模型智能制造水平評估從生命周期、系統(tǒng)層級、智能功能3個維度統(tǒng)籌考慮，歸納為“智能+制造”2個維度來解釋智能制造的核心組成，進一步分解形成設計、生產(chǎn)、物流、銷售、服務、資源要素、互聯(lián)互通、系統(tǒng)集成、信息融合、新興業(yè)態(tài)10大類核心能力要素，并對每一類核心要素分解為域以及五級的成熟度要求。02智能工廠及數(shù)字化車間智能工廠與數(shù)字化車間的層級定義智能設計智能生產(chǎn)智能服務智能管理生產(chǎn)質(zhì)量管理車間設備管理工藝執(zhí)行管理車間計劃調(diào)度生產(chǎn)物流管理數(shù)字化車間2數(shù)字化車間N智能工廠數(shù)字化車間1。。。。。。指令信息反饋信息系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)流數(shù)字化車間基本共性要求項目要求數(shù)字化基本要求為數(shù)字化設備率不低于70%（根據(jù)行業(yè)特性可提高要求）數(shù)據(jù)（信息）采集不低于90%（根據(jù)行業(yè)特性可提高要求）應用RFID、信息碼等方式進行對生產(chǎn)資源進行自動、半自動識別采用實時的通信等方式在現(xiàn)場顯示涉及生產(chǎn)、質(zhì)量、管理等信息網(wǎng)絡化建有基于工業(yè)總線、物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡，實現(xiàn)車間各層級資源之間的信息交互系統(tǒng)化建有基于MES等、可支持車間制造全過程的運行管理的信息化系統(tǒng)集成化實現(xiàn)“基礎層”

“執(zhí)行層”

“管理層”之間的信息集成安全化建立有效的包括設備、信息等安全分析及風險評估、預防、管理方法及體系數(shù)字化車間七大管理模塊之間的數(shù)據(jù)流要求本圖表表示出數(shù)字化車間主要管理模塊之間的數(shù)據(jù)流向及相互之間的關聯(lián)性。數(shù)字化車間的數(shù)據(jù)交互項目要求通信網(wǎng)絡毫秒級：一對一直接通信；毫秒-秒級：現(xiàn)場總線；秒級以上：工業(yè)以太網(wǎng)，協(xié)議推薦OPCUA、Profinet、Powerlink等；實時性、可靠性要求不很高、或不易布線，則可采用無線網(wǎng)絡。數(shù)據(jù)采集與存儲需對工藝、過程、質(zhì)量、檢測等數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理，并與企業(yè)級數(shù)據(jù)中心對接，支持異構(gòu)數(shù)據(jù)之間的格式轉(zhuǎn)換。實時性較高的數(shù)據(jù)采用實時數(shù)據(jù)庫，歷史數(shù)據(jù)庫推薦采用關系數(shù)據(jù)庫需具備數(shù)據(jù)信息安全方案，并可及時升級、更新，以及具備權(quán)限管理、數(shù)據(jù)備份與快速恢復功能。數(shù)據(jù)字典制造過程中需要交互的所有信息，包括設備、生產(chǎn)過程、物流、倉儲、檢驗與質(zhì)量、計劃、調(diào)度等；描述各類數(shù)據(jù)基本信息，包括名稱、來源、語義、結(jié)構(gòu)、類型等；根據(jù)行業(yè)不同，可以定制本行業(yè)數(shù)字字典。數(shù)字化車間的兩層架構(gòu)生產(chǎn)控制層：

一般由MES軟件實現(xiàn)，支持車間生產(chǎn)計劃和控制高層管理活動。包括排產(chǎn)、排程、任務分派、計劃跟蹤與調(diào)整、生產(chǎn)績效分析、物料管理、設備管理、質(zhì)量管理等。現(xiàn)場執(zhí)行層：

一般由SCADA等數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)實現(xiàn)設備數(shù)據(jù)采集和人工操作數(shù)據(jù)采集。設備數(shù)據(jù)通過接口自動獲取，人工操作數(shù)據(jù)需要通過手工輸入或借助條碼、二維碼、RFID等自動識別裝置進行采集。設備數(shù)據(jù)包括設備狀態(tài)、啟停時間、參數(shù)、執(zhí)行結(jié)果等；人工操作數(shù)據(jù)包括人員、操作時間、操作類型等。除了數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)場執(zhí)行層還要完成生產(chǎn)控制層發(fā)出的設備和人員控制指令。數(shù)字化車間的支撐設施傳感層：包括傳感器、數(shù)字化設備接口、I/O等，實現(xiàn)車間現(xiàn)場執(zhí)行層的數(shù)據(jù)采集和操作指令接收功能。本層數(shù)據(jù)主要通過設備通信網(wǎng)絡傳送。本層的數(shù)據(jù)特征是數(shù)字信號?？刂茖樱合掳雽影≒LC、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關等設備，用于匯聚傳感層數(shù)據(jù)及形成操作指令，通過設備通信網(wǎng)絡傳送數(shù)據(jù)；上半層包括工控機、PC工作站等設備及HMI、SCADA等軟件系統(tǒng)，形成業(yè)務數(shù)據(jù)，通過運營信息網(wǎng)絡和執(zhí)行層通信，通過自動化網(wǎng)絡和PLC、網(wǎng)關等設備通信。本層的數(shù)據(jù)特征是指令和狀態(tài)。執(zhí)行層：包括服務器、PC、PAD、手機等IT設備設施及MES、WMS等管理軟件，實現(xiàn)車間生產(chǎn)控制層的功能。本層的數(shù)據(jù)特征是業(yè)務描述。03MES的功能標準及意義

MES的概念MES（ManufacturingExecutionSystem），制造執(zhí)行系統(tǒng)。是面向車間生產(chǎn)的管理系統(tǒng)。MESA對MES的定義為：在產(chǎn)品從工單發(fā)出到成品完成的過程中，制造執(zhí)行系統(tǒng)起到傳遞信息以及優(yōu)化生產(chǎn)國活動的作用。

在生產(chǎn)過程中，借助實時精確的信息、MES引導、發(fā)起、響應，報告生產(chǎn)活動。做出快速的響應以應對變化，減少無附加價值的生產(chǎn)活動，提高操作及流程的效率。MES提升投資回報、凈利潤水平、改善現(xiàn)金流和庫存周轉(zhuǎn)速度、保證按時出貨。MES保證了整個企業(yè)內(nèi)部及供應商之間生產(chǎn)活動關鍵任務信息的雙向流動。

MES的突破點

ERP與MES系統(tǒng)的挑戰(zhàn)也在于只有自頂向下的計劃分派，缺少自底向上的數(shù)據(jù)反饋，MES的突破點在于對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進行收集，錄入系統(tǒng)，用于生產(chǎn)過程透明性管理，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)到計劃管理部門的反饋。

MES的標準功能模塊MES標準功能模塊劃分資源調(diào)配及跟蹤作業(yè)(詳細)排程生產(chǎn)單元級調(diào)度文檔發(fā)放（規(guī)范管理）業(yè)績分析產(chǎn)品追溯和譜溯維護管理物料管理質(zhì)量管理人工管理數(shù)據(jù)采集

MES的主要特點供應鏈管理ERP銷售

和服務管理產(chǎn)品和過程工程管理控制生產(chǎn)操作管理系統(tǒng)人/紙習慣/實行PLC/SoftLogic設備驅(qū)動、機器馬達繼電器數(shù)據(jù)收集采集手工處理控制DCS/OCS自動操作、工具、設備供應鏈管理ERP銷售

和服務管理產(chǎn)品和過程工程管理控制MES：集成生產(chǎn)數(shù)據(jù)根據(jù)工序工作管理系統(tǒng)、人員和實行PLC/SoftLogic設備驅(qū)動、機器馬達繼電器數(shù)據(jù)收集采集手工處理控制DCS/OCS自動操作、工具、設備在MES實施之前MES實施完成車間的業(yè)務重整必須同時或者優(yōu)先于MES系統(tǒng)的實施。

MES的應用價值MES是生產(chǎn)活動與管理活動信息溝通的橋梁，計劃與生產(chǎn)之間承上啟下的“信息樞紐”。

---------生產(chǎn)與管理的橋梁MES采集從接受訂貨到制成最終產(chǎn)品全過程的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，目的在于優(yōu)化管理活動,對隨時可能發(fā)生變化的生產(chǎn)狀況作出快速反應。它強調(diào)是精確的實時數(shù)據(jù)。

---------精確的實時數(shù)據(jù)MES改善設備投資回報率，以及改善及時交貨、庫存周轉(zhuǎn)、毛利和現(xiàn)金流通性能。

---------改善工廠運作

MES的組成1．計劃層：以“財務”為核心，包括經(jīng)營決策級和企業(yè)計劃級。主要功能：生產(chǎn)經(jīng)營決策，長期、中長期生產(chǎn)計劃編制，財務管理，成本管理，人力資源管理，輔助決策等。對集團而言，往往強調(diào)的是集團的“統(tǒng)一性”。2．執(zhí)行層：包括生產(chǎn)調(diào)度級和車間生產(chǎn)級，包括：執(zhí)行計劃編制，生產(chǎn)和物流的指揮調(diào)度，對設備的集中采集和控制，模擬預測，質(zhì)量控制和設備維護。對集團而言，往往用于實現(xiàn)各生產(chǎn)實體的“管理特色”。3．控制層：包括過程控制級、設備控制級和檢測驅(qū)動級。主要功能模塊：自適應控制；設備控制；現(xiàn)場各種信號檢測。資源調(diào)配及跟蹤(ResourceAllocationandTracking)作業(yè)(詳細)排程(Operations/DetailScheduling)生產(chǎn)單元級調(diào)度(ProductionUnitDispatching)規(guī)范管理(SpecificationManagement)數(shù)據(jù)采集(DataCollection/Acquisition)人工管理(LaborManagement)質(zhì)量管理(QualityManagement)物料管理(MaterialManagement)維護管理(MaintenanceManagement)產(chǎn)品追溯和譜溯(ProductTrackingandGenealogy)業(yè)績分析(PerformanceAnalysis)NIST(美國國家標準與技術(shù)研究所)的模塊劃分:上個世紀80年代后期，美國在總結(jié)MRPⅡ?qū)嵤┏晒β瘦^低的教訓，并吸收日本準時制生產(chǎn)系統(tǒng)(JIT)經(jīng)驗的基礎上，提出既重視計劃又重視執(zhí)行的管理新思想，提出制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES,ManufacturingExecutionSystem)的概念。制造企業(yè)的信息化分為下述三個層次：

MES的功能及作用

MES是通過對企業(yè)生產(chǎn)組織和管理的實踐進行總結(jié)后發(fā)展起來的應用系統(tǒng)，因此，從本質(zhì)上講，它并不是什么高深的理論，帶有很強的可操作性。實踐的經(jīng)驗證明，MES對企業(yè)生產(chǎn)制造平臺的優(yōu)化確有許多明顯幫助和指導作用。主要表現(xiàn)在：

MES的功能及作用1.由于MES對過程實時事件具有比ERP更高的響應能力，并具有對過程的實時狀況向ERP報告的功能，使用其中的工序詳細調(diào)度功能，通過相應的作業(yè)排序或作業(yè)調(diào)度程序來優(yōu)化作業(yè)計劃，MES能幫助ERP將企業(yè)的實際生產(chǎn)作業(yè)計劃制定得更細致、定義得更精確，同時也更具有更高的可操作性，可以極大地提高生產(chǎn)過程的作業(yè)效率和作業(yè)性能。2.由于MES反映了作業(yè)人員、機器、設備、物料和工具等資源的使用狀態(tài)的實時信息，并就剛剛完工的作業(yè)活動向ERP和有關人員報告。因此，使用其中的資源狀態(tài)管理功能，MES除能及時提供更詳實的資源可用量信息，以便于向ERP進行更可行的資源計劃，同時，也使有關人員不僅可及時了解到作業(yè)效率，資源效率等實際狀況，還可以對作業(yè)中隱藏的問題，運作效率改善等進行及時的處理和更正。

MES的功能及作用3.通過生產(chǎn)單元分配功能的使用，MES能將生產(chǎn)產(chǎn)品的原物料連同作業(yè)指令一起送達相應的加工單元，以指令開始一個工序或工步的操作，極大地提高了生產(chǎn)流程的協(xié)同性，減少了“工作中心”的待料時間，提高了“工作中心”的利用效率。4.通過文檔管理和標準控制功能的使用，MES能將產(chǎn)品的加工所需的產(chǎn)品數(shù)據(jù)、產(chǎn)品標準、工藝規(guī)程或相關信息連同作業(yè)指令一起送達相應的加工單元，并對活動的過程、結(jié)果和環(huán)境等進行符合規(guī)定要求的信息收集和記錄。這不僅改善了流程的協(xié)同性，改善了產(chǎn)品標準、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工藝規(guī)程等控制的有效程度，也改善了產(chǎn)品生產(chǎn)過程中文檔管理符合規(guī)定要求的程度。

MES的功能及作用5.通過產(chǎn)品跟蹤和清單管理功能的使用，MES能監(jiān)視工件在任意時刻的位置和狀態(tài)，收集和記錄產(chǎn)品或組件加工工序、加工結(jié)果的數(shù)據(jù)，形成每個組件或產(chǎn)品可追溯性記錄，以便在必要時，企業(yè)向客戶證實產(chǎn)品的質(zhì)量、追溯問題的根源或評估問題的嚴重程度等。6.通過性能分析功能的使用，

MES能將在產(chǎn)品制造過程中實際測定的結(jié)果與過去歷史記錄、企業(yè)的目標或客戶的要求進行相關的比較，在線顯示或者輸出相應的報告，輔助管理者進行對產(chǎn)品性能、過程運作進行改進和提高。

MES的功能及作用7.通過作業(yè)人員管理功能的使用，MES能及時提供作業(yè)人員的狀態(tài)和相關的信息（工時，出勤等），并基于人員資歷，工作模式，業(yè)務需求等相關信息，輔助管理者對作業(yè)人員進行有效的安排。這不僅有助理與作業(yè)人員的有效安排，同時，這項功能的重大意義在于，在MES的平臺上，實現(xiàn)了人員、物料、設備、信息和工具在生產(chǎn)作業(yè)計劃中的“集成”，這充分保證和改善了生產(chǎn)作業(yè)流程的協(xié)同性。

8.通過設備維護管理功能的使用，通過對狀態(tài)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)的收集，MES不僅能及時提出設備維護的指導性意見，同時，還能輔助有關人員對設備進行有效管理和維護的各項工作，保證企業(yè)機器設備和相關資產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)或運作。

MES的綜合效益

MES的使用不僅可以在企業(yè)生產(chǎn)的某些局部對企業(yè)產(chǎn)生積極的影響，同時，更重要的是，通過MES的使用可以改善企業(yè)以下方面的過程性能，并給企業(yè)帶來效益。業(yè)務的協(xié)同性。使傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程“黑箱”透明化，不僅提高了企業(yè)信息集成的程度，也使企業(yè)極大地改善了業(yè)務部門間的“協(xié)同性”；計劃的適應性。不僅使企業(yè)制定的生產(chǎn)計劃具有了更明顯的可操作性，使計劃得到更有效的