先进制造要求正确规划资源、质量管理、有效使用车间工具、管理设备和人力进度以及对中断和意外事件的快速响应。企业资源规划系统(ERP)专门设计用于管理公司范围内的资源、调度以及供应链需求和中断。大多数先进制造环境要么采用- - - - - -或在某种程度上使用- - - - - -为了在全球范围内竞争,ERP系统协调了许多移动部件。

在很大程度上,ERP缺乏在动态复杂的生产线中,在正确的时间将正确的材料放在正确的工具前面所需的粒度。换言之,企业资源计划在企业的高层组织角色中是有效的。需要在“智能工厂”中集成一个附加层,以及时、可控、安全和可预测的方式生产所需的材料。该层不仅需要负责材料的实际制造,还需要负责收集、存储和提供有关实际制造过程的数据,提供过程中步骤的粒度可视性,并不断重复执行相同的过程要求,直到有意更改。这个附加层称为制造执行系统(MES)。

自动化金字塔MES

什么是MES?

制造企业解决方案协会(MESA)将MES定义如下:

“制造执行系统(MES)是一个动态信息系统,可推动生产操作的有效执行。MES使用当前和准确的数据,在事件发生时指导、触发和报告工厂活动。MES功能集管理从订单发布点到制造点再到产品交付点到成品的生产操作。MES通过双向通信向整个组织和供应链中的其他人提供有关生产活动的关键任务信息。”1

诚然,这个定义有点抽象,所以让我们通过一个日常例子来追求更具体的理解。为了成功地烘焙蛋糕,需要采购原料,提供合适的供应,并满足定制需求(可能需要更多)- - - - - -或不同的- - - - - -供应)和“到期日”需要确定。这些是资源规划处理的要素的示例。当资源规划完成后,桌子上堆满了这些相关但不相连的项目,那么所有的原材料如何组合在一起做成蛋糕呢?如果某些配料不可用或蛋糕需要根据最终消费者的要求进行优化,则执行系统将接管配方、有序步骤、烹饪时间和可接受的替代品。

核心的MES

在架构上,MES存在于企业端的ERP系统和工具级控制系统之间。混乱促进了信息从MES到ERP和从MES到自动化系统的自由流动。虽然ERP系统与其他系统进行全球通信,但MES更多地集中于工厂的流程、有序步骤、流程流和设备的管理。ERP和MES系统(以及在较小程度上,设备自动化系统)必须无缝地合作;一个系统的输出变成另一个系统的输入,一起,制造过程变得更加可扩展、可预测、可靠和可见。

制造执行系统集成

MES应用程序有多种形状和尺寸。有些是自主开发的应用程序,而另一些是现成的应用程序。一些是特定于行业的,而另一些是通用的。一些是基于文本的,而另一些则展示了现代UI的所有图形优点。有些需要本地安装,而有些则在云中运行。在某些情况下,可能很难区分MES和ERP组件,因为将这些领域集成到一个单一的智能制造应用程序中(这不是一件坏事!),而其他实现在ERP中包含三个非常不同且定义明确的应用程序,MES,和自动化领域。除了这些结构和图形上的差异外,MES的核心需求和目的也存在。

制造执行系统

MES核心组件

MES可以回答以下问题:

  • 如何生产?
  • 可以生产什么?
  • 什么时候生产,生产什么?
  • 什么时候生产的?生产什么?2

为了回答这些问题,MESs实施和管理以下核心组件:

  • 列举的步骤–步骤是在产品上的一种原子增值活动,当与其他原子步骤按顺序连接时,会创建一个可销售的成品。这些步骤通常以数字形式列举,尽管有些混乱可能允许字母数字约定。
  • 工艺流程控制-上面列举的步骤被按顺序放置,从而产生一个定义的和可重用的流程流。MESs擅长管理流程流,不管它们是仅仅几个步骤,还是包含数千个步骤的多个流程流。
  • 产品定义-产品可以由单个工艺流程或一系列工艺流程串联在一起形成成品。产品定义还可以包含元数据,元数据进一步提供产品的粒度和分类。混乱帮助定义产品在高和低产品组合环境。版本控制和产品选项对终端客户是可见的,对地板操作员是透明的,因为使用产品定义中的元数据以编程方式“激活”流程更改。
  • 设备分配-加工步骤通常与工具或工具类型有关。因此,当材料达到一个给定的工艺步骤时,MES知道该工艺步骤需要什么设备。一个工具组中的一些工具可能更好地配置来加工特定的产品。MESs还可以跟踪产品,找到以满足或优化产品需求的方式运行的工具,从而提高质量和客户满意度。
  • 实时控制–有时在处理过程中需要暂停或停止正在进行的工作,以便进一步调查或收集数据。MESs允许这些暂停,以支持任何辅助活动,包括新产品的研发以及当前产品的优化。这些暂停可以是实时的(在当前步骤中),也可以是流程流中即将到来的步骤中的未来暂停。
  • 状态记录-类似于对正在进行的工作的流量控制,状态日志可以识别到达设备站的设备的可用性。
  • 家谱-每完成一个步骤,就会产生被加工材料故事中的下一个句子。即使在材料运输之后,它的系谱也可以用于审查和进一步研究,以追求工艺改进或其他用途。
  • 法规遵从性–上述组件用作支持法规遵从性要求的数据点。无论您是生产电器、药品、微处理器、车辆还是组件部件,每个行业都需要一定程度的合规性和认证,才能为该行业生产零件。在许多情况下,组件级跟踪有助于改进质量保证声明和指标,使MES成为大量制造认证的必要条件。

在过去的25年中,SYSTEMA作为一种需求(而非梦想)一直处于智能制造的中心。我们的经验告诉我们,随着MES和ERP系统都屈服于“功能蠕变”,努力成为智能制造的单一单片应用程序,上述MES边界和能力变得越来越模糊。值得庆幸的是,我们的经验还表明,MES和ERP应用程序都可以在组件级别进行定制,以将这两个方面的优点融合到一个互补的、共存的、看似无缝的应用程序中,从而帮助规划、管理和跟踪制造活动。

结果

有了MES,KPI、性能数据和未来智能规划开始变得可用。周期时间(各个步骤之间的时间),临界比率(测量进度提前或落后多少),依据的设备指标SEMI-E10标准、OEE和一系列其他指标可在MES或- - - - - -至少- - - - - -数据可用于查询和提取到商业智能软件中。MES使得收集、控制、存储和报告这些信息.为此,MES最适合作为任何工厂数字化转型的“第一步”。随着工厂系统和自动化流程的成熟,MES的范围和复杂性将会增长,并将成为数字化转型旅程中大多数其他步骤的基础。

1什么是MES?: A & D技术工程师。(无日期)。检索于2019年12月2日,来自http://www.techeng.com.au/mes/what-is-mes

2西门子。(2008).生产企业生产企业