本文内容主要是关于MES系统实施的必要性。MES系统在整个企业信息集成系统中承上启下,是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁。MES系统采集从接受订货到制成最终产品全过程的各种数据和状态信息,目的在于优化管理活动。它强调是当前视角,即精确的实时数据。从对实时的要求而言,如果说控制层要求的实时的时间系数为1,那么,MES系统的时间系数为1O,ERP系统的时间系数为100。
一、我们为什么需要MES系统?
人工系统不可能适应产品、工艺、技术和用户要求日趋加速的变化。由于生产运行变化如此迅速,MES系统的信息的及时性要求以分,甚至秒的速度进行反应,此时光靠人恐怕不行。因此,采用MES系统带来的效益不言而喻。ERP/MRP的环境是以具体事务为基础的。其数据交换系对生产调度、运输安排或对生产计划要求的响应。与此不同的是,控制的决策必须在秒甚至更短的时间内完成,它对生产过程、操作人员,或对材料的操作需求作出响应。显然,实时环境和实时响应的差异影响着绝大多数的具体事务和在控制层的执行。传统的数据流和控制流在ERP与控制层之间存在着巨大的鸿沟。传统的信息管理系统向主管财务的总经理和财务管理负责人报告,居于管理层;而传统的工程生产信息则向负责生产的总经理报告;职责不同,相互之间的沟通不一定能做到及时且细致深入。
与此相反,MES系统能提供的材料数据是与生产消耗相关的,同时能生成基于精确执行时间的材料供应提前量,这将改善仓储控制。准确的生产模型是与实际测量相对于计划时间表的关系紧紧相连的,因而可用来修正过程模型,而且有助于精确表达生产计划的实时行为。
二、MES系统在信息系统体系结构中的地位
主要的制造信息系统有:ERP系统、SCM(供应链管理)、SSM(销售和服务管理)、P/PE(产品和过程工程),以及MES系统(制造执行系统)和控制。这些系统每一个都有其一定的功能,包括若干不同的模块。它们间存在一些重叠,如调度可能出现在MES系统和SCM;劳务管理出现在MES系统、SSM、ERP中的人力资源(HR)功能模块中;文件管理出现在MES系统和P/PE;过程管理出现于MES系统和控制中。
ERP包括财务、订货管理、生产和材料计划,以及相关功能;
SCM包括预测、分配和后勤、运输管理、电子商务以及高级计划系统;
SSM包括销售力自动化、产品配置、服务报价、产品返回等;
P/PE包括计算机辅助设计/制造(CAD/CAM)、过程建模以及产品数据管理:控制包括DCS、PLC、SCADA、DNC(分布式数控),以及其它计算机化控制装置。
三、MES系统与其它系统的关系
给出了MES系统和ERP、SCM、SSM、P/PE,以及控制系统之间实施数据交换的相互关系,主要是:MES系统作为生产制造系统的核心向其它系统提供有关生产的数据:MES系统向ERP提供实际生产数据,如成本、周期时间、产出和其它生产数据;MES系统向SCM提供实际订货状态、生产能力和容量、班次间(shift-to-shift)的约束等;MES系统向SSM提供在一定时间内根据生产设备和能力成功进行报价和交货期的数据;MES系统向P/PE提供有关产品产出和质量的实际数据,便于CAD/CAM作适当调整;MES系统向控制提供在一定时间内使整个生产设备以优化的方式进行生产的工艺规程、配方和指令等,将其下载。
MES系统也从其它系统取得数据,以保证工厂的智能化操作运行。例如ERP的生产计划模块供给MES系统作工作调配;供应链向MES系统提供计划和调度是为了确定工厂生产活动的时间表;销售/服务的配置和报价模块为MES系统提供生产信息的底线;P/PE向MES系统发出工作指令、配方(recipe,泛指一组相互关连的工艺数据,也可能是一组材料的比例)、工艺规程和运行参数;来自控制的数据用作测量实际性能和操作条件。
四、MES系统带来的效益
基于MES系统用户的经验,使用MES系统所带来的效益很可观。相比于其它任何制造软件,MES系统应该是最具吸引力的:平均减少制造周期时间45%;一般减少数据输入时间为75%以上;平均减少半成品24%:平均减少为交班而准备的纸面工作61%;平均减少引导时间27%;平均减少纸面工作和设计蓝图所带来的损失56%:平均减少产品缺陷18%。
五、MES系统可以降低风险,提高投资回报率
面向制造业和过程工业的ERP系统在经历了如年代后期的稳健增长后,在2001年和2002年有显著的下降。软件包的许可证收入受到的打击最厉害,而服务的收入继续强劲。同时在大规模的ERP项目已趋于饱和后,大多数ERP供应商正在全力开发中小规模项目的市场。这说明,如何使企业信息技术网络的投资迅速取得回报,引起企业管理层的极度重视。目前广大的制造业和流程工业正在把投资转向工厂级的IT项目聚焦于MES系统,或在2001年ISA展览会上称的工厂软件上。因为从这里切入,显然要比大把大把的钱花在无尽头的企业IT改造上的风险低得多。据称,一个典型的工厂信息项目其投资回收周期少于12个月。这种投资回报易于定量,且完全可用真实的工厂数据加以检验。
在经历过去十年多的努力实践和改进后,MES系统技术显著地变得成熟。它不但有着明确的定义、统一的名词术语和参考模型,而且正在制定相关的包括MES系统基本功能、XML扩展标记语言纲要等在内的标准,甚至出现了所谓最佳实践的微软的解决方案架构和通用建模语言。不过我们还应有清醒的认识:如果没有恰当的规划,MES系统的挑战仍然是高风险的。只有把目标确定为既保证易于在MES系统本身内部和ERP、SCM等组合的灵活性,又能采用不断改进的新制造工艺的优点的同时,求取制造过程的优化,才能渐进地、逐步地通过MES系统的实践取得高投资回报。
小结
(1)MES系统在整个企业信息集成系统中承上启下,是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁。不实施MES系统,管控一体化只是一句空话。对于面向制造加工业和过程工业的ERP系统,脱离MES系统将无法根据市场需求去组织、管理和优化生产。
(2)MES系统技术在过去十年来已显著地成熟。但MES系统的发展和应用是一个过程,而不是一个事件,不可能想象成功的MES系统实施是可以一蹴而就的。要取得长期的成功,要求改造制造环境,要求获得有组织的支持,要求管理机制作适应性的改变。与此同时,MES系统软件在改善维护、改善与其它IT管理软件的接口等方面也有待于进一步发展、提高。
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