MES模型 -- 行业新路标

    在70年代至80年代初, 制造企业采用了管理车间层的系统后，就一直希望在纯控制层面上拓展具有组织生产信息功能的业务系统。

    然而，想实现这个愿望，首先需要解决的问题就是“如何获得一个能够始终根据生产流程提供的信息，进行及时更新的业务系统？”

    显然，目前的业务系统和控制系统没能充分地实现双向信息流的交互。因此，能够将这两个系统同步和协调起来的中间层系统势必将会应运而生。

    这个中间层将制造和执行过程统一起来。根据它的功能特点，许多组织都对它的定义进行了阐述.其中AMR（美国先进制造研究机构）对MES（制造执行系统）的定义最为普遍所接受。

    为什么要制定一个新标准？

    许多国际组织都对MES的功能给出了明确的定义，并且还相继开发了相应模型，用于描述和标准化这类软件系统。

    但是，这些MES模型给出的定义都不够全面，对生产实体的大部分选件和系统并没有作出明确的阐述。

    在MESA(制造企业解决方案协会)给出的模型中，ISA-95标准定义了MES系统集成时所用的术语和模型。该标准是由 ISA（仪器、系统和自动化协会）和ANSI（美国国家标准协会）共同发起制定的。

    为了能研发出高效的MES系统，必须恰当的定义软件功能，物理模型、业务流程和生产流程。从这个角度考虑，ISA-95标准是把简单的生产活动通过模型运用到了主要的制造区域中。

    最终的模型要比MESA定义的模型更加宽泛。无论是终端客户在需求说明中使用, 还是供应商在系统描述中使用，该模型都足够规范和具体。

    ISA-95标准的目标是减小风险、降低成本、减少在实施企业系统和制造作业系统时出现的错误、并且简化操作、易于集成。

    根据ISA-95标准，制造作业管理活动包括对生产、维修、质量、库存4大部分的管理。

    ISA-95规范要求旨在鼓励使用通用的术语和模型，也就是鼓励软件供应商在提供给客户的产品和参考框架中均实现标准化。

    事实上，大多数的制造商都拥有多种生产管理应用程序。这些程序是由不同的供应商提供的。这就使得集成工作变得更加复杂，并且提高了实施和维护工作的成本。

    特别是对于通用模型，需要有共同的术语和共通的理解来支持它。ISA-95标准的出台，定义了企业的功能视图，彻底改善了上述情况的发生。

    ISA-95标准——新的挑战

    制造作业管理是从事制造的实体在对物料的转变和装配过程中所进行的对人、设备、物料和能源的协调活动，其中包括了设备、人员和信息系统的所有活动。

    这些活动的实施意味着该实体履行了它的使命。

    制造作业管理包括了对所有资源（人员、设备和物料）的进度安排、效用、能力、定义、历史和状态的信息活动管理。通常，行业系统会根据其不同的需求分为不同的功能类型。在ISA-95标准提出的企业管理层次模型中，企业作业分为4层（如图1所示），其中第3层的职能是制造执行系统。

图1 功能模型

    根据ISA-95标准，制造作业管理可以细分为4个部分：生产作业管理、维修作业管理、质量作业管理、库存作业管理。这种划分用于定义制造实体的生产活动。

    ISA-95标准由三部分组成，主要是针对企业控制系统各部分的集成问题。

    第一部分定义了业务系统和制造作业系统间信息交互时所用的模型和术语。第二部分定义了与第一部分定义有关的对象模型属性。第三部分定义了制造作业管理在集成企业系统和控制系统时所用的数据流和生产活动模型（如图2所示）。

图2 数据流和生产活动模型

    在图2中小椭圆代表了各项生产活动。它所要求的任务在ISA-95标准中都有相关的定义。

    现在，重点来看第三部分，这是与MES软件解决方案联系最密切的环节。图中每个小椭圆都表示了当业务层的需求生成工厂层生产活动时，在一个生产实体上所有生产活动的集合。

    最上面的4个箭头表示与业务层物流系统进行信息交换。