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)可以實現(xiàn)這種集成，但實際上聲稱實現(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)實施方案是第一個技術(shù)類別，其任務(wù)是提供將企業(yè)各個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營的方式定義MES。

　　定義MES

　　MES是動態(tài)信息系統(tǒng)，可推動制造操作的有效執(zhí)行。當(dāng)事件發(fā)生時，MES使用新的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)指導(dǎo)，觸發(fā)和報告工廠活動。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)品交付的整個生產(chǎn)過程，描述了整個生產(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劃之一是由國際自動化協(xié)會(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)資源計劃(ERP)和MES提供商。ISA-95使用制造運營管理(MOM)稍寬的術(shù)語來解決MES概念，但兩者都試圖對模型進(jìn)行建模。商業(yè)物流軟件和制造運營軟件之間的信息交換。他們還可以對軟件可以進(jìn)行哪些活動進(jìn)行建模，以及如何在制造操作系統(tǒng)中交換信息。

　　制造決策級別的ISA-95功能層次結(jié)構(gòu)顯示，在級別4，有業(yè)務(wù)計劃和物流決策，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級環(huán)境中，它提供跟蹤和趨勢信息以支持工作流程，配方控制和維護(hù)等領(lǐng)域的決策。級別0、1和2是與實時生產(chǎn)事件相關(guān)的決策，例如過程感測，監(jiān)督控制的操作和過程自動化技術(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營管理活動功能范圍的指南。這包括定義管理，資源管理，詳細(xì)的計劃，調(diào)度，執(zhí)行管理，數(shù)據(jù)收集，跟蹤和分析，因為它們適用于生產(chǎn)，維護(hù)，質(zhì)量和庫存區(qū)域。傳統(tǒng)上，MES被視為ERP(第4級)與控件和自動化層(第2級)之間的轉(zhuǎn)換層。在這個角色中，MES系統(tǒng)的目的是幾乎實時地注冊和控制來自ERP級別的所有生產(chǎn)訂單。它通過與控制級別接口來收集和提供實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并將所有必要的物流和財務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)返回給ERP來實現(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。它具有處理實時數(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。

　　松開類別

　　為了實現(xiàn)MES的真正潛力，需要將重點從試圖定義適合類別的位置轉(zhuǎn)移到尋找為用戶生產(chǎn)價值所需的內(nèi)容。自制造企業(yè)解決方案協(xié)會(MESA)創(chuàng)建第一個模型以來，MESA和整個行業(yè)都已經(jīng)認(rèn)識到，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，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級別和監(jiān)督控制級別(第2級別)的活動構(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)的各個級別上部署系統(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15個問題進(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)：該操作是否需要實時數(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)確定實施每個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級功能適用于整個MOM范圍，但并不表示所有功能都必須由給定的MES解決方案來實現(xiàn)。實際上，對于某些細(xì)分市場和某些行業(yè)環(huán)境，ERP甚至可以更好地實現(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)通過對企業(yè)物流系統(tǒng)和制造運營系統(tǒng)之間的信息交換建模以及對在制造運營系統(tǒng)3級內(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，這種實施策略取決于一個關(guān)鍵因素：是否存在真正的模塊化MES。更準(zhǔn)確地說，必須能夠在不實現(xiàn)完整應(yīng)用程序的情況下運行特定模塊。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)狀況從中選擇實施或不實施。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)其人力或財務(wù)資源能力，希望逐步實現(xiàn)功能。

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

　　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，該框架仍對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)方法的另一個優(yōu)點是，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)雜的場景進(jìn)行建模。

　　實踐中的模塊化MES

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

　　考慮的第一個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)，特別是在實時性和關(guān)鍵性方面，安裝需要先進(jìn)的緩沖和錯誤管理技術(shù)。

　　緩沖是必不可少的，因為兩個系統(tǒng)的正常運行時間相關(guān)的服務(wù)級別協(xié)議(SLA)存在顯著差異。如果ERP出于某種原因脫機(jī)，則MES不會停頓，因為它通過緩沖呼叫并在ERP系統(tǒng)重新聯(lián)機(jī)時執(zhí)行呼叫來保護(hù)所需的24/7操作。高級錯誤管理也是必須的，因為系統(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級別的更改，有時不能完全考慮不同制造設(shè)施中的所有影響，因此高級錯誤管理程序也至關(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告給ERP系統(tǒng)，這些更新會影響到訂單狀態(tài)。

　　工程訂單：工程訂單是在MES級別創(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)備的實際使用情況，因此在MES級別執(zhí)行維護(hù)管理功能(包括基于時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。

　　倉庫管理：倉庫管理是在ERP級別實施的，但是車間中影響倉庫庫存的請求已與MES同步。

　　人力資源(HR)：多個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)計劃從ERP系統(tǒng)發(fā)送到MES，并將實際生產(chǎn)狀態(tài)和性能信息同步回ERP。這樣可以在公司級計劃和計劃之間進(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，還為此客戶端實現(xiàn)了調(diào)度接口。在此模型中，計劃和調(diào)度是在ERP和MES的不同級別上完成的，從而實現(xiàn)了戰(zhàn)術(shù)和運營級別調(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劃。然后將其發(fā)送到SAP高級計劃和優(yōu)化器(APO)，后者根據(jù)容量和發(fā)貨日期進(jìn)行有限計劃，而不是在資源/設(shè)備級別，而是在工作中心級別。

　　然后，將此高級別的粗略計劃發(fā)送到MES，然后考慮到其他運營因素，將其轉(zhuǎn)換為MES的運營計劃。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)，庫存水平，設(shè)置時間，消耗品的準(zhǔn)備和適應(yīng)時間以及產(chǎn)品和消耗品的時間限制(手動優(yōu)先級劃分除外)。

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

　　戰(zhàn)略性企業(yè)整合仍然很重要

　　除了簡單的翻譯層之外，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，它至少可以實現(xiàn)以下功能，從而提高生產(chǎn)力，質(zhì)量和靈活性，這些對于當(dāng)今全球市場中的超動態(tài)競爭的生存至關(guān)重要。

　　同步供應(yīng)鏈中的制造操作;

　　增加生產(chǎn)計劃對運營和所有其他利益相關(guān)者的可見性;

　　提高決策信心，幫助每個人都知道情況變化時該怎么辦。

　　這些對于提高生產(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，同時提供對既定規(guī)范和準(zhǔn)則的系統(tǒng)實施。而且，它可以更快地響應(yīng)市場變化和突發(fā)事件，并可以更快地推出新產(chǎn)品。