在工厂自动化FA(Factory Automation)方面,我国的制造业企业过去多是强调物流自动化,如自动化生产设备、自动化检测仪器、自动化物流运输存储设备等等。虽然它们能取代不少人工劳动并解决了一些生产瓶颈,但由于缺少相应的信息集成系统,这些系统不能充分发挥其功效而形成所谓的“自动化孤岛”。
制造业水平的提高,不单是采用设备自动化,提高生产管理信息系统的效率显得更为重要。在我国,MRPII、MIS已逐渐趋于成熟与普及,而面向制造执行层的MES软件在开发与应用方面还比较薄弱。我国对车间层、单元层的研究大都着重于控制模型的研究,很少站在MES这一角度从应用出发来研究并开发面向制造过程的集成化管理和控制软件。
现在,我国的许多高等院校、科研院所都在从事这方面的研究与应用开发工作。在理论研究方面,加入了并行、敏捷、网络化、可重构等一些先进思想。在系统设计方面,则采用面向对象、构件、代理等技术,取得了不少有益的成果。但是,在软件的商品化、成果的推广应用方面还存在很大的差距。
目前,国内还没有自主开发的很成熟且得到广泛应用的MES软件。即使有所谓的车间层控制SFC(Shop Floor Control),也多数是收集相关资料再通过批处理方式录入而已,其功能十分有限。
随着企业信息化应用水平的不断提高,企业逐渐认识到实现企业计划层与车间执行层的双向信息流交互,通过连续信息流来实现企业信息全集成,是提高企业敏捷性的一个重要因素。
因此,通过MES来实现企业信息的全集成,形成实时化的ERP、MES、SFC是提高企业整体管理水平的关键,这对企业制造业整体水平的提升具有重要意义。我国在MES的理论研究以及实际互用方面,需要进一步加大力量。
MES的定义
美国先进制造研究机构AMR(Advanced Manufacturing Research)将MES定义为“位于上层计划管理系统与底层工业控制之间的、面向车间层的管理信息系统”,MES为操作人员、管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等方面)的当前状态信息。
制造执行系统协会(Manufacturing Execution System Association,MESA)也给MES做出定义:“MES能通过信息传递,对从订单下达到产品完成整个的生产过程进行优化管理。当工厂里面有实时事件发生时,MES能对此及时做出反应、报告,并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使得MES能够减少企业内部没有附加值的活动,有效地指导工厂的生产运作过程,从而使其既能提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能,又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”
后者对于MES的定义强调了以下三点:1.MES是对整个车间制造过程的优化,而不是单一解决某个生产瓶颈。2.MES必须提供实时收集生产过程数据的功能,并做出相应的分析和处理。3.MES需要与计划层和控制层进行信息交互,通过企业的连续信息流来实现企业信息集成。
MES的发展历史
MES作为生产形态变革的产物,其起源来自工厂的内部需求。为了更好得理解MES的产生背景,我们先回顾一下计算机辅助生产管理系统的演化历史。
上个世纪八十年代,MRPII在美国生产与库存管理协会(APICS)大力宣传和组织推动下得到了迅速的普及和广泛应用。推广过程中,MRPII也暴露出一些不足之处,如MRPII对预测需求和销售管理不够重视,对车间的大量实时事件与数据不能很好地利用等等。
许多企业认识到,需要其它系统来解决MRPII在这些方面管理薄弱的问题。于是,为了满足销售、预测的需求,产生了分销资源计划DPR(Distribution Resource Planning)。同样,为了强化车间的执行功能,制造执行系统(MES)也就应运而生。
传统的MES(Traditional MES,T-MES)大致可分为两大类:1、专用MES系统(Point MES)。它主要是针对某个特定领域的问题而开发的系统,如车间维护、生产监控、有限能力调度或是SCADA等。2、集成MES系统(Integrated MES)。该类系统起初是针对一个特定的、规范化的环境而设计的,目前已拓展到许多领域,如航空、装配、半导体、食品和卫生等行业,在功能上它已实现了与上层事务处理和下层实时控制系统的集成。
虽然,专用MES能够为某一特定环境提供最好的性能,却常常难以与其它应用系统集成。专用的MES整个系统重构性能弱,很难随业务过程的变化而进行功能配置和动态改变。集成的MES,比专用MES迈进了一大步,具有很多优点:如单一的逻辑数据库、系统内部具有良好的集成性、统一的数据模型等等。
美国AMR(Advanced Manufacturing Research)研究小组在分析信息技术的发展和MES应用前景的基础上,提出了可集成MES(Integratable MES,I-MES)这一概念。它将模块化和组件技术应用到MES的系统开发中,是两类传统MES系统的结合。
从表现形式上看,I-MES具有专用MES系统的特点,即I-MES中的部分功能可以作为可重用组件单独销售。同时,它又具有集成MES的特点,即能实现上下两层之间的集成。此外,I-MES还能实现客户化、可重构、可扩展和互操作等特性,能方便地实现不同厂商之间的集成和原有系统的保护以及即插即用(P&P)等功能。