現(xiàn)代制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)可以提供靈活性，使制造商能夠定義滿足其戰(zhàn)略需求的解決方案。MES就是您要做的事情：定義所需的MES功能，使用標(biāo)準(zhǔn)，考慮模塊化，并根據(jù)需要將控件與MES和MES與企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)集成在一起。

　　在過去的二十年中，戰(zhàn)略性企業(yè)整合一直在進(jìn)行中。盡管有很多技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這種集成，但實(shí)際上聲稱實(shí)現(xiàn)了任何大型集成的公司數(shù)量卻很少。第一代制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)實(shí)施方案是第一個(gè)技術(shù)類別，其任務(wù)是提供將企業(yè)各個(gè)部分集成在一起并確定該類別潛力的膠水。但是，它們的成功受到限制，部分原因是對(duì)MES范圍和功能的定義范圍狹窄且經(jīng)常相互沖突。如今，新一代更開放，更靈活的系統(tǒng)使制造商能夠以適合其運(yùn)營(yíng)的方式定義MES。

　　定義MES

　　MES是動(dòng)態(tài)信息系統(tǒng)，可推動(dòng)制造操作的有效執(zhí)行。當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，MES使用新的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)指導(dǎo)，觸發(fā)和報(bào)告工廠活動(dòng)。理想情況下，MES由一組功能組成，這些功能管理從訂單發(fā)布到生產(chǎn)再到產(chǎn)品交付的整個(gè)生產(chǎn)過程，描述了整個(gè)生產(chǎn)過程的所有階段。

　　定義MES技術(shù)及其在提高制造卓越性中的作用的重要的計(jì)劃之一是由國(guó)際自動(dòng)化協(xié)會(huì)(ISA)與制造界和系統(tǒng)供應(yīng)商合作開發(fā)的ISA-95標(biāo)準(zhǔn)，包括控制，企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)和MES提供商。ISA-95使用制造運(yùn)營(yíng)管理(MOM)稍寬的術(shù)語來解決MES概念，但兩者都試圖對(duì)模型進(jìn)行建模。商業(yè)物流軟件和制造運(yùn)營(yíng)軟件之間的信息交換。他們還可以對(duì)軟件可以進(jìn)行哪些活動(dòng)進(jìn)行建模，以及如何在制造操作系統(tǒng)中交換信息。

　　制造決策級(jí)別的ISA-95功能層次結(jié)構(gòu)顯示，在級(jí)別4，有業(yè)務(wù)計(jì)劃和物流決策，這些決策由ERP和供應(yīng)鏈管理(SCM)系統(tǒng)支持。傳統(tǒng)的MES生活在3級(jí)環(huán)境中，它提供跟蹤和趨勢(shì)信息以支持工作流程，配方控制和維護(hù)等領(lǐng)域的決策。級(jí)別0、1和2是與實(shí)時(shí)生產(chǎn)事件相關(guān)的決策，例如過程感測(cè)，監(jiān)督控制的操作和過程自動(dòng)化技術(shù)。這是分布式控制，監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集(SCADA)和可編程邏輯控制器(PLC)系統(tǒng)的領(lǐng)域。

　　ISA-95除了規(guī)劃制造操作的層次結(jié)構(gòu)外，還旨在改善它們之間的互操作性，尤其是ERP和MES系統(tǒng)之間的互操作性。在典型的流程中，計(jì)劃的訂單傳遞到控制層，然后控制層返回生產(chǎn)響應(yīng)和功能信息。該標(biāo)準(zhǔn)描述了有效調(diào)度模型所需的材料，人員，設(shè)備和其他信息。但必須指出的是，該標(biāo)準(zhǔn)無意確切規(guī)定在哪種情況下使用哪種系統(tǒng)。它僅提供了期望公司適應(yīng)其自身情況的中性準(zhǔn)則和數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)。

　　ISA-95標(biāo)準(zhǔn)還提供了用于定義制造運(yùn)營(yíng)管理活動(dòng)功能范圍的指南。這包括定義管理，資源管理，詳細(xì)的計(jì)劃，調(diào)度，執(zhí)行管理，數(shù)據(jù)收集，跟蹤和分析，因?yàn)樗鼈冞m用于生產(chǎn)，維護(hù)，質(zhì)量和庫(kù)存區(qū)域。傳統(tǒng)上，MES被視為ERP(第4級(jí))與控件和自動(dòng)化層(第2級(jí))之間的轉(zhuǎn)換層。在這個(gè)角色中，MES系統(tǒng)的目的是幾乎實(shí)時(shí)地注冊(cè)和控制來自ERP級(jí)別的所有生產(chǎn)訂單。它通過與控制級(jí)別接口來收集和提供實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并將所有必要的物流和財(cái)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)返回給ERP來實(shí)現(xiàn)。但是，僅以這種方式定義MES的功能并不能使MES具有極大的潛力來提高制造生產(chǎn)率，質(zhì)量和靈活性。它具有處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，執(zhí)行業(yè)務(wù)規(guī)則并將其與工程，質(zhì)量和生產(chǎn)工作流程集成的能力，使其成為持續(xù)改進(jìn)的理想平臺(tái)。

　　松開類別

　　為了實(shí)現(xiàn)MES的真正潛力，需要將重點(diǎn)從試圖定義適合類別的位置轉(zhuǎn)移到尋找為用戶生產(chǎn)價(jià)值所需的內(nèi)容。自制造企業(yè)解決方案協(xié)會(huì)(MESA)創(chuàng)建第一個(gè)模型以來，MESA和整個(gè)行業(yè)都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，制造公司中共存的不同系統(tǒng)之間的界限是可變的，而不是固定的。例如，當(dāng)查看ERP和MES軟件之間的障礙時(shí)，規(guī)劃，訂單控制，人力資源(HR)和維護(hù)管理等許多功能之間存在明顯的重疊。同樣，在MES級(jí)別和監(jiān)督控制級(jí)別(第2級(jí)別)的活動(dòng)構(gòu)成之間可能存在重疊。

　　現(xiàn)代的分析框架可以幫助我們確定在企業(yè)的各個(gè)級(jí)別上部署系統(tǒng)的可行性，工作量和成本，靈活性以及可維護(hù)性。例如，由CGI / Logica創(chuàng)建的框架對(duì)15個(gè)問題進(jìn)行了分類，可以幫助制造商確定其軟件需求

　　以下是可以在部署中使用的條件的示例：

　　分辨率：跟蹤和追蹤需要什么數(shù)據(jù)分辨率?

　　響應(yīng)：該操作是否需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，或者可以以批處理模式進(jìn)行處理?

　　可配置性：是否可以通過開箱即用的產(chǎn)品功能進(jìn)行配置，還是需要定制開發(fā)?

　　可變性：制造過程是否應(yīng)在給定的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，還是需要經(jīng)常進(jìn)行更改和適應(yīng)?

　　回答此類問題可指導(dǎo)確定實(shí)施每個(gè)MES功能的正確系統(tǒng)。盡管ISA-95標(biāo)準(zhǔn)明確指出了此類3級(jí)功能適用于整個(gè)MOM范圍，但并不表示所有功能都必須由給定的MES解決方案來實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，對(duì)于某些細(xì)分市場(chǎng)和某些行業(yè)環(huán)境，ERP甚至可以更好地實(shí)現(xiàn)其中一些功能。

　　模塊化MES的情況

　　要獲得生產(chǎn)率，需要混合使用ERP或MES軟件選擇性執(zhí)行的功能。ISA-95標(biāo)準(zhǔn)通過對(duì)企業(yè)物流系統(tǒng)和制造運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)之間的信息交換建模以及對(duì)在制造運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)3級(jí)內(nèi)交換的信息進(jìn)行建模來幫助定義這樣的解決方案。但是，這種實(shí)施策略取決于一個(gè)關(guān)鍵因素：是否存在真正的模塊化MES。更準(zhǔn)確地說，必須能夠在不實(shí)現(xiàn)完整應(yīng)用程序的情況下運(yùn)行特定模塊。并且必須有可能輕松地將那些模塊與包含在不同應(yīng)用程序中的功能模塊集成在一起，這些功能模塊包括ERP軟件以及其他軟件。

　　MES不能是覆蓋所有可能功能的整體組件，而必須是一組模塊化構(gòu)建塊，特定工廠可以根據(jù)其業(yè)務(wù)狀況從中選擇實(shí)施或不實(shí)施。除了使用戶能夠構(gòu)建理想的解決方案之外，這種模塊化還通過以下方式提供幫助：

　　擴(kuò)展：制造商出于方法論原因或根據(jù)其人力或財(cái)務(wù)資源能力，希望逐步實(shí)現(xiàn)功能。

　　遷移：與擴(kuò)展類似，功能模塊需要逐步引入，同時(shí)與遺留解決方案進(jìn)行強(qiáng)烈交互。

　　領(lǐng)域?qū)I(yè)化：盡管MES提供了廣泛的功能集，但它可能不包括某些行業(yè)所需的非常專業(yè)化的要求。

　　但是，模塊化并不是可以添加到現(xiàn)有軟件產(chǎn)品中的東西。該解決方案必須從一開始就通過模塊化或基于解決方案的框架進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，該框架仍對(duì)以后添加各種解決方案開放。

　　這種更加模塊化和系統(tǒng)化的軟件開發(fā)方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，更加通用的系統(tǒng)可以更廣泛地應(yīng)用于一系列不同行業(yè)中的制造挑戰(zhàn)。這也意味著人們能夠?qū)Π浅２煌倪^程的更復(fù)雜的場(chǎng)景進(jìn)行建模。

　　實(shí)踐中的模塊化MES

　　ERP和MES之間的接口是為大型集成電路(IC)基板制造商實(shí)現(xiàn)的。盡管該項(xiàng)目包括大型工廠的全方位MES和自動(dòng)化方面，但關(guān)鍵領(lǐng)域之一是SAP ERP軟件的界面。該公司將SAP R / 3用于計(jì)劃，將SAP APO-高級(jí)計(jì)劃優(yōu)化用于中長(zhǎng)期計(jì)劃。

　　考慮的第一個(gè)方面是接口的可靠性。該接口是雙向的并且由同步和異步調(diào)用組成，是幾個(gè)功能區(qū)域所必需的。但是，考慮到集成系統(tǒng)的不同性質(zhì)，特別是在實(shí)時(shí)性和關(guān)鍵性方面，安裝需要先進(jìn)的緩沖和錯(cuò)誤管理技術(shù)。

　　緩沖是必不可少的，因?yàn)閮蓚€(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行時(shí)間相關(guān)的服務(wù)級(jí)別協(xié)議(SLA)存在顯著差異。如果ERP出于某種原因脫機(jī)，則MES不會(huì)停頓，因?yàn)樗ㄟ^緩沖呼叫并在ERP系統(tǒng)重新聯(lián)機(jī)時(shí)執(zhí)行呼叫來保護(hù)所需的24/7操作。高級(jí)錯(cuò)誤管理也是必須的，因?yàn)橄到y(tǒng)由組織內(nèi)的不同小組控制并且分散在不同的地理位置。

　　可以進(jìn)行ERP級(jí)別的更改，有時(shí)不能完全考慮不同制造設(shè)施中的所有影響，因此高級(jí)錯(cuò)誤管理程序也至關(guān)重要。

　　從功能上講，數(shù)據(jù)集成已在不同領(lǐng)域進(jìn)行，以下是關(guān)鍵的：

　　同步來自ERP的物料主數(shù)據(jù)：客戶的ERP系統(tǒng)維護(hù)了主文件，包括產(chǎn)品信息，物料清單，流程，設(shè)備和生產(chǎn)步驟。目標(biāo)是使其成為此類信息的唯一來源，以便所有所做的更改將立即與MES同步。

　　生產(chǎn)訂單：同樣，生產(chǎn)訂單也從ERP同步到MES，而MES應(yīng)用程序則通過定期更新和基于事件的任何更新報(bào)告給ERP系統(tǒng)，這些更新會(huì)影響到訂單狀態(tài)。

　　工程訂單：工程訂單是在MES級(jí)別創(chuàng)建的，并與ERP系統(tǒng)共享。

　　維護(hù)訂單：由于MES應(yīng)用程序密切跟蹤制造設(shè)備的實(shí)際使用情況，因此在MES級(jí)別執(zhí)行維護(hù)管理功能(包括基于時(shí)間和使用情況的事件)有效。維護(hù)相關(guān)信息已發(fā)送到ERP。

　　物料清單：物料清單定期從MES更新到ERP。

　　倉(cāng)庫(kù)管理：倉(cāng)庫(kù)管理是在ERP級(jí)別實(shí)施的，但是車間中影響倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存的請(qǐng)求已與MES同步。

　　人力資源(HR)：多個(gè)MES功能需要新的HR信息。其中包括有關(guān)員工培訓(xùn)，證書，角色和授權(quán)等方面的潛在關(guān)鍵信息，這些信息必須與ERP和MES的HR數(shù)據(jù)定期同步。

　　ISA-95指定的常用的功能區(qū)域之一是將生產(chǎn)計(jì)劃從ERP系統(tǒng)發(fā)送到MES，并將實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)和性能信息同步回ERP。這樣可以在公司級(jí)計(jì)劃和計(jì)劃之間進(jìn)行雙向通信，以提高生產(chǎn)車間的可見性。

　　除了上述接口之外，還為此客戶端實(shí)現(xiàn)了調(diào)度接口。在此模型中，計(jì)劃和調(diào)度是在ERP和MES的不同級(jí)別上完成的，從而實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)術(shù)和運(yùn)營(yíng)級(jí)別調(diào)度功能的組合。ERP系統(tǒng)提供了基于船期和開始日期的無限容量計(jì)劃。然后將其發(fā)送到SAP高級(jí)計(jì)劃和優(yōu)化器(APO)，后者根據(jù)容量和發(fā)貨日期進(jìn)行有限計(jì)劃，而不是在資源/設(shè)備級(jí)別，而是在工作中心級(jí)別。

　　然后，將此高級(jí)別的粗略計(jì)劃發(fā)送到MES，然后考慮到其他運(yùn)營(yíng)因素，將其轉(zhuǎn)換為MES的運(yùn)營(yíng)計(jì)劃。這些包括資源可用性和功能，配方和持久依賴性，輪班管理(員工可用性，資格和證書)，庫(kù)存水平，設(shè)置時(shí)間，消耗品的準(zhǔn)備和適應(yīng)時(shí)間以及產(chǎn)品和消耗品的時(shí)間限制(手動(dòng)優(yōu)先級(jí)劃分除外)。

　　MES級(jí)別的操作計(jì)劃具有更高的粒度，并且基于附加信息，可以微調(diào)先前由ERP級(jí)別的更高級(jí)別計(jì)劃所確定的序列。此外，由于條件可能會(huì)在車間一級(jí)發(fā)生變化，因此系統(tǒng)會(huì)比戰(zhàn)術(shù)計(jì)劃的頻率高得多地重新安排運(yùn)行計(jì)劃。

　　戰(zhàn)略性企業(yè)整合仍然很重要

　　除了簡(jiǎn)單的翻譯層之外，查看MES / MOM空間還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了戰(zhàn)略企業(yè)管理的范圍。作為控制和持續(xù)改進(jìn)的平臺(tái)，它至少可以實(shí)現(xiàn)以下功能，從而提高生產(chǎn)力，質(zhì)量和靈活性，這些對(duì)于當(dāng)今全球市場(chǎng)中的超動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)的生存至關(guān)重要。

　　同步供應(yīng)鏈中的制造操作;

　　增加生產(chǎn)計(jì)劃對(duì)運(yùn)營(yíng)和所有其他利益相關(guān)者的可見性;

　　提高決策信心，幫助每個(gè)人都知道情況變化時(shí)該怎么辦。

　　這些對(duì)于提高生產(chǎn)率，質(zhì)量和響應(yīng)能力至關(guān)重要。MES可以通過提高產(chǎn)量，減少維護(hù)和人工成本來提高生產(chǎn)率。它通過監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程并適當(dāng)管理制造異常過程來提高質(zhì)量，同時(shí)提供對(duì)既定規(guī)范和準(zhǔn)則的系統(tǒng)實(shí)施。而且，它可以更快地響應(yīng)市場(chǎng)變化和突發(fā)事件，并可以更快地推出新產(chǎn)品。