乾元坤和MES系统

MES系统介绍

1 MES系统概况介绍

MES系统介绍部分将从系统概况以及北京乾元坤和科技客制化的MES系统两部分进行阐述，继而对mes系统需求和发展趋势进行介绍。

MES系统即制造执行系统，是企业信息集成的纽带，企业实施敏捷制造战略，实现车间生产敏捷化的基本手段。乾元坤和MES系统通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES系统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MES系统能够减少企业内部多余的活动，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。乾元坤和MES系统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过程追溯的关键信息。

2.乾元坤和MES系统介绍

乾元坤和MES系统是一个用来跟踪生产进度，库存情况，工作进度和其它进出车间的操作管理相关的信息流。

乾元坤和MES系统在企业信息化建设中具有承上启下的作用，是系统集成中的信息枢纽，不仅强调信息时效性，还加强与其他管理系统进行无缝的同步交互，目前已与ERP、生产管理、设备管理、物料清单管理、库存管理、工艺流程、生产计划等完整的集成方案，只需配置，即可实现系统信息一体化。

3.MES系统市场需求

随着工业4.0时代的迅猛发展，作为工业软件的核心系统，MES系统市场需求也以40%左右的复合增长速度迎来广阔的市场空间，从应用领域分析，我国MES系统应用需求主要集中在汽车、电子通信、石油化工、冶金矿业和烟草等领域。

1.MES是数字化工厂的信息枢纽

数字工厂包括包括三个维度，即工程技术、生产和供应链等角度。生产是工厂所有活动的核心，能够实时反映各个环节活动和数据交换，而对应的管理软件，如早期的CAx系统、CRM系统或ERP系统均围绕生产孤立的运行。数字化工厂需要将所有的维度集合起来满足产品生产集成化管理，MES系统便是承接上下层信息交互的枢纽，是工业软件的核心。

2.MES系统四代产品更替加速

在发展历程中，MES系统功能的完善促使MES系统四代产品更替周期缩短，第一代MES系统功能单一，主要是是按照工业待定要求应用;第二、三代MES产品融合了多种其他应用软件功能;第四代MES产品已是基于指标、数据、约束的实时性、柔性、敏捷性的智能制造系统，能够满足不同行业对MES系统的差异性需求。

从国内目前MES应用来看，流程型MES应用更广泛，离散型MES应用刚刚开始，但随着汽车制造业的发展，离散型MES应用也会迎来“井喷式”扩展。

3.MES系统未来市场需求广泛

MES软件未来市场需求广泛，复合增速保持在40%左右。国内外MES系统市场需求均呈现迫切势态。

(1)从全球市场需求看，2014年MES行业市场规模约为67亿美元，2010至2015年期间保持年均22%的高速增长，到2020年，MES市场需求有望达到150亿美元，未来保持年均18%的复合增速;

(2)从国内市场需求看，2014年国内MES行业市场规模约为26亿元，同比增长25%，预计到2018年MES市场需求将达到100亿元，未来平均增幅保持在40%左右。

(3)从国内外MES需求增速对比看，国内MES市场相对于国际市场增速显著更高，国内工业自动化改造实践功不可没。

4.MES系统发展趋势

目前我国现有的MES制造执行系统除了在钢铁、冶金、石化、机械等行业应用得较好外，大多MES系统只提供了一个替代经验管理方式的系统平台，没有建立面向产品设计与制造一体化的知识库支撑体系，在当前绿色制造背景下，如何高效地利用不可再生能源与生产设备资源已成为一个亟待解决的难题，重点是缺乏调控的手段，不能通过智能传感器、虚拟仿真、智能优化模型库等对千变万化的制造过程进行优化。因此，实现智能制造是未来MES制造执行系统开发发展的方向，所谓智能制造就是将人工智能融合进制造的各个环节，通过模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中应由专家完成的相应活动。主要包含：

1. MES系统面向产品设计与制造一体化知识库支撑体系的建立;

2. MES系统构建重构设计管理体系，以产品及生产知识共享以及再利用为目标，聚焦分散环境下的制造问题及制约条件，建立产品设计体系;

3. MES建立可重构的生产系统，以作为长期研究目标的柔性工厂及生产过程知识共享为目的，建立可重构的生产体系与生产管理体系;

4. MES系统构建柔性设备，利用知识库等研究成果，探讨开发下一代柔性人机一体化运作方式;

5. MES系统探讨大规模定制下的生产模式。

未来MES制造执行系统必须具有智能性和适应性,能够根据制造环境的变化进行智能设计、智能预测、智能调度、智能诊断和智能决策。重点体现在以下几个方面：

1. 知识管理的思想将渗透和融入到未来的MES系统中，MES系统不仅为现场制造提供了一个信息处理平台，同时提供了一个制造知识管理平台。

(1)融入专家经验的知识库的建立

①制造关键工艺专家库的建立，如：高炉专家库、炼钢性能预测专家库的建立等;

②设备状态与生产调度知识库的建立，如：故障诊断、调度模型知识库的建立等;

③工艺规程的模型化，自动进行工艺规范设计，可进行动态调整等;

④知识管理体系的建立;

⑤MES融入专家经验的生产仿真系统的开发。

(2)技术诀窍知识库的应用与传承

①新建工厂导入MES制造执行系统时，可以将成熟的生产管理流程、专家经验、成熟制造技术诀窍固化在系统中，使得新工厂的制造活动具有更加高的技术水平;

②MES系统通过与设计系统、销售系统、设备管理系统等模块的集成，集智能设计、智能预测、智能调度、智能诊断和智能决策于一体的智能应用管理体系，提高产品制造全生命周期的制造水平;

③MES系统通过对现场制造过程的监控与大量实时数据的分析,可以修正、完善制造工艺规范,提高工厂的制造工艺水平。

2. 未来的MES系统将容入更多的模拟专家智能活动的功能，部分取代人的工作，并具有自组织能力，实现人-机制造一体化的制造过程优化。

①MES系统采用数学模型与智能优化算法，进行工厂制造工序的综合能力平衡，编制人工很难做好的复杂工序排产计划。

②MES系统通过与仿真系统的联动，建立虚拟制造的环境，通过建立工厂模型，进行排产计划的模拟运行，预测生产作业的负荷情况、订单交期完成情况、产品质量性能情况等，并提出优化的调整方案。

③MES系统依据专家经验，在操作设备上设定管理控制指标，通过与智能监控系统设备(如：智能机器人、智能数控机床CNC等)实时采集的信息进行的闭环，改善制造产品的质量，同时，可依据现场状态情况，自动修订操作指令信息。

④采用智能机器人、智能数控机床CNC、快速成型制造3D打印机等智能设备，实现感知、决策、加工、控制与学习整个过程的智能加工。

3. 生产车间将在一个更加精确的管控指标-实时信息闭环系统下，进行更加精细化的管理。

(1)建立贯穿产品全制造周期的综合指标体系，包括：财务型指标，如利润、销售额、成本、投资等。业务型指标：产量、用户满意度、开工率、库存等;环境类指标，如废气、废水排放等;车间控制型指标，如工序成本、成材率、能耗、作业率、出勤率、班产量、合格率等。通过管理指标层层分解使得车间管理形成管控闭环。

(2)在制造工厂全线设置管理控制指标，通过实时监控和过程控制统计分析,将生产实绩与控制指标进行实时比对，及时发现生产过程中质量、工艺、能耗、环保、工序成本等实绩与标准指标间的差异波动，采取措施，最终达到控制成本、质量、能耗、排放的目的。

(3)当前大多数制造企业生产成本管理是一种事后的核算,而生产全过程的动态成本控制技术则是通过对生产过程中物流的实时监视和数据采集,进行在线工序成本分析和控制,研究包括生产过程成本建模技术、成本模型预测技术、成本实时监控和控制技术等。

4. 通过智能数据挖掘与分析，进行管控指标体系的重构以适应制造环境和制造流程的改变。

MES系统功能

MES系统功能设计与实施必须满足生产环节业务管理需求，换言之，企业车间生产执行信息化管控的落地决定了MES系统功能。MES系统通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个过程进行了监控，能够让管理者实时地了解生产状况，并且及时汇总分析产品品质的发展趋势，使实现制品的整个生产过程具有可追溯性。

MES系统使传统企业由依赖人工的作业方式转变为作业的快速化、高效化，在生产过程中大量减少了人工介入，降低了生产经营成本，通过MES系统与供应链管理系统的结合使从原材料供应到产品出场的整个生产过程得到优化管理。当工厂发生实时事件时，MES系统能对刺激时作出反应和报告，并用当前的准确数据对它进行指导和处理。这种快速反应机制使MES系统能够减少企业内部没有附加值的活动，有效的知道企业的生产运作过程，提高企业的交货效率，提升了企业回报率。

乾元坤和MES系统功能

订单管理：

订单接收、订单修改、挂单摘单、订单装配、订单跟踪、订单完工

计划管理：

生产订单分解、生产计划编制、生产工单生成、生产工单调度、物料需求计划

主数据管理：

物料主数据、设备主数据、组织机构主数据、工厂物理建模、工厂逻辑建模

生产执行：

工单运行管理、工单产出管理、工单投入管理、生产实绩收集

规范管理：

生产标准管理、检验标准管理、检验规程管理、判定标准管理、物料Bom管理

质量管理：

生产过程质量检验、生产过程自检、质量数据采集、质量判定、质量分析

设备管理：

设备台账管理、设备备品备件管理、设备维护保养计划、设备状态监控、设备OEE、设备分析报表

仓储管理：

入库管理、出库管理、调拨管理、盘库管理、图形化仓储

车间现场管理：

交接班管理、废品收集管理、生产机台调拨管理、机台领退料管理

统计分析：

自定义查询分析模型、多维度的业务数据分析

生产管控中心：

生产实时监视、生产经营日报、生产跟踪、质量追溯

生产报表中心：

多维度的生产报表(产量、消耗、设备等)、各时间粒度的生产报表(日报、月报、年报等)。

MES系统架构

乾元坤和MES系统架构基于SOA架构，采用SOA耦合应用集成技术，将业务流程管理与工作流程结合起来，搭建企业级的跨系统的工作流整合平台。MES系统架构的底层是基础层，整个系统的运行维系根基，各种核心组件如SOA引擎、AJAX引擎以及工作流引擎等被有机集成，协同作业，共同实现系统开发的各种业务应用。

MES系统总体架构‍‍

MES系统技术架构‍‍

MES系统集成架构‍‍

中间层是工具层，由门户系统、工作管理系统、电子表单系统、人事管理系统以及内容管理系统五大工具系统合力组建而成，共同实现开发效率的数量级提升。

乾元坤和MES系统的应用层符合国际标准ISAS95，囊括生产排程、生产跟踪、文档控制管理等基本组件，与ERP系统,设备管理系统等高度集成，能够快速实现覆盖从原材料入厂、多种加工过程、产品出厂等生产系统全过程的管理与监控平台的搭建，进行高速集成化系统管理。