以MES為核心的智能工廠！

精彩导读

智能制造已经成为现在制造企业的主导制造模式，制造执行系统（MES）则是企业实施智能制造战略以及实现车间生产敏捷化的基本技术手段。在智能车间概念的基础上，解读车间MES的构成与实现形式，为企业智能工厂建设指明方向。 

制造业面临着工业4.0和中国制造2025的挑战和机遇，在多变且不可预测的市场环境下，企业应具有对环境变化快速和柔性的适应及创新能力。智能制造作为现在制造企业的主导制造模式，已成为企业实现该目标的有效方法和手段。建立开发、集成和动态的生产管理系统是建立智能工厂的核心。 

在制造业信息化进程中，车间级信息化是薄弱环节。发展MES技术是提升车间自动化水平的有效途径。MES强调车间级的过程集成、控制和监控，以及合理地配置和组织所有资源，满足车间信息化需要，提高车间对随机事件的快速响应和处理能力，有力地促进企业信息化进程向车间层拓展。通过构建以“精益生产、敏捷制造”为特点的车间管理系统，建立智能化车间，从而实现了精益生产和智能制造。

MES体系架构

智能工厂将信息、网络、自动化、现代管理与制造技术相结合，在车间形成数字化制造平台，改善车间的管理和生产等各环节，从而实现了智能制造。MES是智能工厂的核心。MES通过数字化生产过程控制，借助自动化和智能化技术手段，实现车间制造控制智能化、生产过程透明化、制造装备数控化和生产信息集成化。

MES构成

 MES由车间资源管理、生产任务管理、车间计划与排产管理、生产过程管理、质量过程管理、物料跟踪管理、车间监控管理和统计分析等功能模块组成，涵盖了制造现场管理等方面。MES是一个可自定义的制造管理系统，不同企业的工艺流程和管理需求可以通过现场定义实现。

车间资源是车间制造生产的基础，也是MES运行的基础。车间资源管理主要对车间人员、设备、工装、物料和工时等进行管理，保证生产正常进行，并提供资源使用情况的历史记录和实时状态信息。

生产任务管理包括生产任务接收与管理、任务进度展示和任务查询等功能。提供所有项目信息，查询指定项目，并展示项目的全部生产周期及完成情况。提供生产进度展示，以日、周和月等展示本日、本周和本月的任务，并以颜色区分任务所处阶段，对项目任务实施跟踪。

生产计划是车间生产管理的重点和难点。提高计划员排产效率和生产计划准确性是优化生产流程以及改进生产管理水平的重要手段。 

车间接收主生产计划，根据当前的生产状况（能力、生产准备和在制任务等)，生产准备条件（图纸、工装和材料等），以及项目的优先级别及计划完成时间等要求，合理制订生产加工计划，监督生产进度和执行状态。

生产过程管理实现生产过程的闭环可视化控制，以减少等待时间、库存和过量生产等浪费。生产过程中采用条码、触摸屏和设备数据采集等多种方式实时跟踪计划生产进度。  

生产过程管理旨在控制生产，实施并执行生产调度，追踪车间里工作和工件的状态，对于当前没有能力加工的工序可以外协处理。实现工序派工、工序外协和齐套等管理功能，可通过看板实时显示车间现场信息以及任务进展信息等。

生产制造过程的工序检验与产品质量管理，能够实现对工序检验与产品质量过程追溯，对不合格品以及整改过程进行严格控制。其功能包括：实现生产过程关键要素的全面记录以及完备的质量追溯，准确统计产品的合格率和不合格率，为质量改进提供量化指标。根据产品质量分析结果，对出厂产品进行预防性维护。

生产监控实现从生产计划进度和设备运转情况等多维度对生产过程进行监控，实现对车间报警信息的管理，包括设备故障、人员缺勤、质量及其他原因的报警信息，及时发现问题、汇报问题并处理问题，从而保证生产过程顺利进行并受控。结合生产数据及设备状态信息采集分析管理系统（MDC）系统数据采集以及数字化制造终端数据采集，实现设备监控，提高瓶颈设备利用率。

通过条码技术对生产过程中的物流进行管理和追踪。物料在生产过程中，通过条码扫描跟踪物料在线状态，监控物料流转过程，保证物料在车间生产过程中快速高效流转，并可随时查询。

库房管理针对车间内的所有库存物资进行管理。车间内物资有自制件、外协件、外购件、刀具、工装和周转原材料等。其功能包括：通过库存管理实现库房存贮物资检索，查询当前库存情况及历史记录；提供库存盘点与库房调拨功能，对于原材料、刀具和工装等库存量不足时，设置报警；提供库房零部件的出入库操作，包括刀具/工装的借入、归还、报修和报废等操作。

能够对生产过程中产生的数据进行统计查询，分析后形成报表，为后续工作提供参考数据与决策支持。生产过程中的数据丰富，系统根据需要，定制不同的统计查询功能，包括：产品加工进度查询；车间在制品查询；车间和工位任务查询；产品配套齐套查询；质量统计分析；车间产能（人力和设备）利用率分析；废品率/次品率统计分析等。

关键技术

企业需要实时了解产品在什么时间，处于什么位置，以及处于什么加工状态，这就需要系统对物料进行有效管理，准确跟踪物料工艺状态。对产品物料实时有效跟踪可使企业生产流程更加规范化，质量管理更加细致和高效，生产计划更精确、更能满足实际需要，库存管理和成本核算更精确。

生产计划制订、车间资源合理配置、生产调度和控制优化是实现敏捷化生产管理与运行的核心。对于离散型制造业，车间一直处于动态变化和不确定的制造环境。实际的车间业务过程较为复杂，与生产环境相关各种因素经常变化，各种不确定性事件经常发生等，使得计划排产更频繁、生产调度更复杂。MES采用计划+调度模式，即计划拉动模式，将车间实际生产分为计划与调度2个阶段，可以优化资源配置，严格生产计划性，限制强制计划任务，平衡库存与生产。

MES作为连接企业计划层与控制层的桥梁，在企业众多信息系统中起到信息集成器的作用。因此，MES与企业其他应用系统之间的信息集成具有重要意义。而BOM在企业信息系统中起着核心数据作用，通过研究BOM数据的一致性及各种形式BOM的相互转换方法，可转换实现MES与企业其他应用系统的集成。

MES与其他数字化系统关系

ERP系统利用从PDM/CAPP系统中获取的信息制订主生产计划。主生产计划传递给MES，用于车间级排产和车间生产准备。与物料相关的信息需传递给数字化立体仓库，用于指导仓库管理。数字化立体仓库中物料的存储信息以及财务信息反馈给ERP系统，用于指导采购与财务管理。

MES从ERP系统中获得主生产计划及物料、供应、采购和库存等生产准备相关信息后，进行车间计划排产，并将生产任务下发给DNC系统安排数控加工，将检验任务下发给质量系统用于质量跟踪。同时，MES通过数据采集获得生产过程中的任务执行、加工、物料、工时、设备、工装和人员等信息，用于生产过程监控和车间事件处理。

QMS从CAPP系统中获取物料、结构、工艺、工具和设备等信息，从ERP系统中获取生产计划等信息，获取的质量记录、报告和修正信息等向PDM/CAPP/MES反馈以指导后续的质量管理过程。并利用数字化检测与测量仪对检测信息进行质量监控和分析。

4.生产数据及设备状态信息采集分析管理系统MDC进行车间生产数据采集，这些数据传递给MES系统用于生产监控，与质量相关的信息则传递给QMS，用于质量跟踪、问题处理及统计分析。

结束语

基于网络与信息化的制造技术是未来先进制造技术发展方向之一。以MES为核心的智能工厂，利用计算机软、硬件及网络环境，实现产品智能制造，可提高产品制造能力，缩短产品制造周期，降低制造成本，从而提高企业竞争能力。