隨著全球制造業(yè)的快速發(fā)展，智能制造已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的核心趨勢(shì)。智能制造不僅僅是設(shè)備的智能化，更重要的是通過(guò)信息技術(shù)的深度融合，對(duì)制造流程、生產(chǎn)管理及設(shè)備控制進(jìn)行全方位優(yōu)化。在這一過(guò)程中，MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）作為連接企業(yè)管理層與車間操作層的關(guān)鍵系統(tǒng)，發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。本文將深入探討MES系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用，以及它在智能制造中的核心作用。

MES是什么

MES系統(tǒng)是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)；

MES是對(duì)整個(gè)車間制造過(guò)程的優(yōu)化，而不是單一的解決某個(gè)生產(chǎn)瓶頸；

MES必須提供實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的功能，并作出相應(yīng)的分析和處理；

MES需要與計(jì)劃層和控制層進(jìn)行信息交互，通過(guò)企業(yè)的連續(xù)信息流來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成；

企業(yè)軟件服務(wù)于當(dāng)下，需求是明確的，只需要滿足需求，即可為需求方帶來(lái)實(shí)際利益，或是收益增加、或是成本降低。

企業(yè)軟件重視的是功能、效率，相比工作人員、軟件提高的效率和節(jié)省的成本就是軟件的價(jià)值。

企業(yè)軟件一般制作周期較長(zhǎng)，實(shí)際業(yè)務(wù)到軟件功能的逐層“轉(zhuǎn)譯”。

為什么要用MES

智能制造的本質(zhì)是利用新一代信息技術(shù)和智能設(shè)備，如物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)，對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)進(jìn)行深入和廣泛的轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)制造要素和資源，如人、設(shè)備、產(chǎn)品和服務(wù)的相互識(shí)別、實(shí)時(shí)交互和信息集成，促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)備、生產(chǎn)方法、管理和服務(wù)的智能化發(fā)展。

智能制造的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性、多品類、小批量甚至個(gè)性化定制產(chǎn)品制造。

由于客戶要求提升，導(dǎo)致管理成本、管理收益上升，提升管理最佳點(diǎn)右移，故而企業(yè)提升自身管理要求。

MES能干什么

以計(jì)劃的調(diào)撥與分配、生產(chǎn)的監(jiān)控，分析和追蹤、設(shè)備和工藝過(guò)程的管控為重點(diǎn)。對(duì)各系統(tǒng)在車間部分進(jìn)行管理的深化。

作為ERP、CRM、PDM、APS等在車間部門的延伸，收集處理車間級(jí)別數(shù)據(jù)，向上匯總處理，解決車間信息孤島。

軟件設(shè)計(jì)的核心

結(jié)構(gòu)決定特性，特性支持功能

軟件需要什么功能，決定軟件需要什么樣的特性;軟件具有什么特性，決定了軟件要采用什么樣的結(jié)構(gòu)。

MES是對(duì)整個(gè)車間的各類信息整合；

MES要便于對(duì)小批量，多品類，個(gè)性化的生產(chǎn)需求進(jìn)行管理記錄；

高實(shí)時(shí)性的收集和分析現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)控制；

是各系統(tǒng)在車間級(jí)別的延伸和細(xì)化；

能實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間、人與設(shè)備間的信息交互；

MES設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題

各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整合與交互

例如：接受ERP生產(chǎn)計(jì)劃，反饋ERP生產(chǎn)實(shí)績(jī);發(fā)送WMS拉動(dòng)計(jì)劃，接受WMS拉動(dòng)實(shí)績(jī);接受設(shè)備數(shù)采數(shù)據(jù)，發(fā)送設(shè)備控制指令。

高實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)要求

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障實(shí)時(shí)控制，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)不良實(shí)時(shí)剔除。

小批量的數(shù)據(jù)記錄

基于每個(gè)品、每個(gè)批次生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、庫(kù)存數(shù)據(jù)的記錄。

與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的交互與控制

接收設(shè)備數(shù)據(jù)，控制設(shè)備動(dòng)作，拉動(dòng)倉(cāng)庫(kù)物料，發(fā)送安燈報(bào)警。

MES的業(yè)務(wù)作用

數(shù)據(jù)采集與物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)簽

MES的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)采集與物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)簽，由于支持MES系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)量的顆粒度和實(shí)時(shí)性，部分?jǐn)?shù)據(jù)手動(dòng)錄入無(wú)法滿足要求，通過(guò)自動(dòng)識(shí)別與控制，數(shù)據(jù)的顆粒度和準(zhǔn)確度才具有深度分析意義。

生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)實(shí)績(jī)

對(duì)車間生產(chǎn)過(guò)程的管理是MES主要管控范圍，將數(shù)采系統(tǒng)采集到的生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、物料投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)、物流配送數(shù)據(jù)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)等連接綁定。

質(zhì)量追溯與產(chǎn)線控制

生產(chǎn)時(shí)，綜合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備(或人)進(jìn)行綜合控制，生產(chǎn)后，復(fù)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，是MES系統(tǒng)的最終目標(biāo)。需要對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

物流與供應(yīng)鏈

物流和供應(yīng)鏈?zhǔn)谴?lián)生產(chǎn)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，由于每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)是相對(duì)獨(dú)立的，各環(huán)節(jié)間通過(guò)倉(cāng)庫(kù)、物流或供應(yīng)鏈過(guò)程連接，如果需要串聯(lián)各環(huán)節(jié)，則需要管理相關(guān)環(huán)節(jié)。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理部分要點(diǎn)

產(chǎn)品維度管控顆粒度提升MES產(chǎn)品數(shù)據(jù)上游一般來(lái)著MDM、ERP、PDM/PLM。

產(chǎn)品特性管理問(wèn)題：上游同一產(chǎn)品，基于特性不同，在某些情況下需分開管理。例如：尺碼、品級(jí)等。

方案示例：在生產(chǎn)過(guò)程中，增加物料特性，生產(chǎn)過(guò)程中收集綁定數(shù)據(jù)，通過(guò)存貨單或物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)簽數(shù)進(jìn)入庫(kù)存/物流下環(huán)節(jié)通過(guò)庫(kù)存數(shù)據(jù)或物聯(lián)標(biāo)簽綁定，實(shí)現(xiàn)上下環(huán)節(jié)貫通。

產(chǎn)品中間品管理

問(wèn)題：不管理的中間品，在MES需要進(jìn)行一定管理，例如：在制品、在途品。

方案示例：基于存貨管理邏輯，增加在途、在制的管理邏輯。

倉(cāng)庫(kù)部分?jǐn)?shù)據(jù)要點(diǎn)

存貨維度數(shù)據(jù)管控顆粒度MES倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)上游一般來(lái)著MDM、ERP、WMS.

工裝容器與定制定位的管理問(wèn)題：由于MES自動(dòng)識(shí)別綁定的要求，需要基于工裝容器進(jìn)行識(shí)別和數(shù)據(jù)綁定，或進(jìn)行設(shè)備碼放等存貨控制。相關(guān)信息要進(jìn)到存貨信息，已進(jìn)行上下游串聯(lián)。

方案示例：MES或三方系統(tǒng)，建立工裝、庫(kù)位、批次對(duì)照管理。WMS系統(tǒng)記錄工裝信息(二開、使用批次字段)。

產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)簽

問(wèn)題：對(duì)于關(guān)鍵產(chǎn)品，MES參與一物一碼的管理方式。記錄相關(guān)物流過(guò)程信息。

方案示例：在存貨信息和物流單據(jù)上建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。

線邊倉(cāng)與存貨倉(cāng)的拉動(dòng)

問(wèn)題：由于MES管理顆粒更小，需要更精確的控制兩邊料、品線邊倉(cāng)的存量。

方案示例：拉動(dòng)管理和拉動(dòng)對(duì)照關(guān)系維護(hù)。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理部分要點(diǎn)

工藝設(shè)備維度管控顆粒度提升MES工藝設(shè)備數(shù)據(jù)上游一般來(lái)著ERP、PDM/PLM。

精確到設(shè)備的工藝管理要求問(wèn)題：ERP工藝管控普遍到工作中心(產(chǎn)線)，基于設(shè)備對(duì)接要求MES管控到設(shè)備。

方案示例：在工作中心、標(biāo)準(zhǔn)工藝、生產(chǎn)工藝、工單工藝等工藝相關(guān)位置，建立工作中心設(shè)備的對(duì)照關(guān)系，工單創(chuàng)建/同步時(shí)，進(jìn)行細(xì)化選配。