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国际制造执行系统(MES)应用与发展
发表时间:2005-12-8    来源:中国仪器仪表网
关键字:MES 
企业信息技术应用的焦点已经由ERP转向MES,然而MES的标准化仍有大量工作要做。

    
    二、日本的MES
   
    日本的MES起步较早、成果较多、应用较广,而且与中国的管理理念相近。日本的CIO杂志等3个机构对490家企业,其中制造业166家的信息部门、计划经营部门负责人进行了2003年度IT投资方向的调查,划分为16个应用领域,从市场规模指数和关注程度上看,20世纪90年代中期在日本兴起的ERP类应用已经让位给以MES为代表的生产管理系统的实施,如图11所示。

    日本的MES特点如下:
   
    (1)日本有比较系统地研究、介绍MES的专著一《MES入门》,由中村.实和正田.耕一编著,2000年4月出版,介绍了MES的概要和发展,MES的功能、作用、软件以及各个行业的特点,MES对生产经营管理、提高产品产量、质量和降低成本等方面的贡献,并提供了参考文献、MES网址和应用案例一览,是一本参考价值很高的入门书籍。2004年2月,中村实和中村一世又编著了《图解MES应用第一线一从应用案例看引入MES的注意事项》,这是日本的第二本MES专著。另外,日本很多杂志,如《计装》、《化学装置》、《略》、《略》、《化学经济》、《工场管理》等杂志经常举办MES专刊或刊登MES文章,日本生产管理协会、工厂自动化推进协会、生产系统模型专门委员会、东京实践经营研究会、实践MES研究会、工业调查会等组织经常组织MES的调查、研究和召开各种主题专业会议。日本标准化与制造科技中心还制订发布了OpenMES标准。
   
    (2)对MES重新进行了定义,其文化内涵更接近于东方。首先,在MES的基础上,提出了"制造管理系统"、"制造实行系统"、"生产实行系统"和"综合生产管理系统"的新解。除了遵循AMR和MESA的定义和描述外,日本的学者更强调对生产现场各种信息的时实采集与集成,将过程信息(PIMS,工厂信息管理系统)作为MES的核心;通过CIM(计算机集成制造)将工厂系统和业务系统进行理想整合的具体化,是支撑工厂生产功能的骨干系统,是连结ERP系统和DCS系统的神经系统和桥梁;是根据ERP提出"生产什么、生产多少"的宏观指令,进行何时何分、哪条生产线投入何种原料、用何种工艺、完成何种产品的具体指令和调度;在MESA的l1个功能中,强调生产现场信息数字化管理、工艺管理、物流管理、质量管理、生产指令、进度跟踪管理、设备运行监督与控制和运维管理等生产环节的管理。
   
    (3)总结了日本企业引入MES软件的必要步骤和注意事项。即计划编制、组织组建、培训与准备、需求定义、建模与差异分析、概要设计与详细设计、客户化开发与测试、设备安装定义、软件接口规格定义与设计、接口开发与联调共10个步骤和注意MES在经营系统的重要地位,考虑生产现场信息系统的五个要素一人、信息系统、业务规则、设备和产品,区分客户信息的必要性、MES软件包的适应性,注重项目管理,强调应用效果,快速实施和投用,生产现场系统是MES成功的基础等事项。
   
    三、国外流程工业的MES
   
    MES属于企业管理应用软件的范围,起源于离散工业,又扩展到流程工业。据《ManufacturingSystemsMagazine》统计,在企业管理应用软件中,除ERP产品和厂商外,MES产品及其厂商Invensys、SIEMENS、EmersonProcessManagement、AS-PENTech、IndusInternational、HoneywellHi-specSolutions、RockwellSoftware、ABB、KronosInc.、GEFanucAutomation、AgileSoftwareCorp.、OSISoftware、SimSci、Wonderware、HITACHI、YOKOGAWA、TechnomatixTech、LillySoftware等公司都名列前茅。
   
    在离散工业和流程工业,生产管理存在着极大差异。即便是流程工业,也差异不小。例如炼油工业和化工业,虽说像姊妹俩,但炼油却有油品输转调和功能模块,而化工则不需要。至于冶金、轻工甚至其他行业,差异就更大了。因此,目前形成了炼油工业、化学工业、医药工业、食品工业、化纤纺织工业、机器制造业、汽车制造业、航空业、造船业、半导体制造业、冶金业、炼铝业等不同行业和领域的MES。在石油、天然气、石油化工领域,装置之间都由配管连接,过程控制非常必要。作为工厂运行信息系统的DCS从20世纪70年代开始普及,较早地实现了过程监控和自动化,但是至今DCS和MES之间的接口还是薄弱环节。在MES中,专门设计了PIMS(工厂信息管理系统,PlantInformationManagementSystem)接收DCS实时数据,实现生产绩效管理和运行数据的集成。
   
    对于流程工业,作为填补计划系统和控制系统狭缝的MES的主要功能模块,一般包括短期生产计划、作业排产和调度(APS),过程控制和管理,维护管理,技术信息管理,过程优化控制(APC),提高质量管理功能的LIMS以及与ERP之间的连接。还有流程工业生产的特殊需求,如数据调理和校正、运行数据统计、公用工程平衡管理、设备寿命预测、设备性能计算(equipmentperformancecalculations)、罐区管理、罐区平衡、物料平衡等,都作为MES的单一功能模块,并往往集成到MES系统中。
   
    下面列举国外3个针对流程工业尤其适用于石油化工工业的较为突出和优秀的MES产品方案。
   
    (1)Honeywell的MES方案
   
    Honeywell公司是世界著名的自动化仪表、过程控制和工业软件公司,其MES产品从20世纪90年代末开始,先由单一的MES功能模块发展到整体解决方案。
   
    其MES产品的核心是Business.FLEXPKS。该产品将经营目标转化为生产操作目标,同时将经过处理验证的生产绩效数据进行反馈,从而形成计划管理层、生产执行层和过程控制层三个层次的周期循环。
   
    该产品由价值链管理(ValueChainManagement)、先进计划与调度(AdvancedPlanningandScheduling)、运行管理(OperationsManagement)、油品调和及储运自动化(Blending&MovementAutomation)和生产管理(ProductionManagement)5个应用套件共30多个模块组成。价值链管理又包括销售预测、运输计划、生产排产、原材料计划、供应链事件管理、库存计划、价值链循环优化和生产计划管理等。先进计划调度包括原材料供应及产品分配与优化、原油组分分析、原油采购计划、原油调度优化、生产实况分析、油品调和调度等。运行管理包括操作指令下达、运行监控、事件监控、实验室信息管理与集成、油罐组分跟踪、产品规格管理、多单元生产运行计划等。油品储运及调和自动化包括调和调度计划、在线调和优化、调和比率控制和调和绩效统计、油品输转及库存跟踪、罐存计量管理、输转模型建立、油品输转控制、油品移动路径选择等。生产管理包括物料平衡和库存盘点、成本核算、组分计算与平衡、批量跟踪与控制、原材料消耗统计、物料移动跟踪、多单元生产运行计划、操作指令下达和实验室信息管理等。方案如图12所示。

    另外,Honeywell又将其MES解决方案与资产管理解决方案——SSET.MAXTM、先进控制与区域优化解决方案——Profit.PlusTM、生产信息集成平台—Uniformance等应用套件和信息集成平台整合为协同生产管理解决方案(UnifiedManufacturingSolutions),也可看成是其广义的MES或者是MES功能模块的扩充。
   
    (2)ASPENTech的MES方案
   
    美国ASPENTech公司是化学工业领域著名的流程模拟、先进控制和供应链管理优化软件公司,近几年经过并购和整合,也定位在MES解决方案供应商。它提出了企业运营管理的理念并开发集成了相应的软件产品。根据ASPEN的定义,企业运营管理(EnterpriseOperationsManagement,EOM)是一个企业级的集成解决方案,把ERP层、MES层和DCS层进行整合,高效地设计、管理和运营制造与供应链的相关业务。根据ASPEN的观点,ERP的功能是回答已发生了什么?而EOM的功能则是回答未来应该怎么做并执行这些决策。ASPEN公司用于过程工业运营管理的MES产品为ASPENPlantelligence,即智能工厂解决方案,如图13所示。

    ASPENTech的MES解决方案自1998年推出,并不断发展和完善,得到了许多大型石油化工公司的采用。方案主要包括流程模拟、虚拟工厂模拟器、生产计划与优化、生产调度与优化、先进控制与实时优化(RT-OPT)、实时数据库与信息管理、数据校正与物料平衡、绩效监控与绩效管理、油品调和、生产指令管理与操作日志、油品移动和罐区管理等11个功能模块以及ASPENEnterpisePlatform(AEP)集成平台,实现生产经营管理与生产过程控制的一体化。
   
    (3)EMERSON的MES方案
   
    EMERSON公司也是一个国际知名的过程控制和企业管理软件产品制造商,它针对传统的集成方案中用户界面繁杂,系统与系统之间、人与系统之间仍然不能很好的对话和协同等司题,提出了MES的集成指导原则,即注重提高投入产出效率和利润等业务目标,为实现协同工作而进行集成设计,构建标准化、开放性、扩展性、适应性、灵活性、简易性高的技术平台,追求系统的可用性、数据的一致性、安全性和可靠性,降低系统总拥有成本(TCO),保护现有的应用与资源等。MES的功能定位则依据SP95标准,突出企业层和控制层之间生产管理的5个通用功能,即生产调度、能耗物耗管理、维护管理、质量保证和仓储控制。而软件技术标准则包括XML(ExtensibleMarkupLanguage,扩展标记语言)、SOAP(SimpleObjectAc-cessProtocol,简单对象访问协议)、WebServices(Web服务)、OPC(OLEforProcessControl,面向过程控制的对象链接与嵌入)和.NET(微软的一套开发工具和代码执行平台)等,如图14所示。

 
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责任编辑:张敏