制造执行系统MES
制造执行系统(MES)的研究和应用共3篇
制造执行系统（MES）的研究和应用共3篇制造执行系统（MES）的研究和应用1制造执行系统（MES）的研究和应用制造执行系统（MES）是指用于计划、跟踪和监控生产过程的信息系统。
它是整个制造过程中信息化和智能化的重要组成部分。
本文将从MES的定义、功能、应用、实现等方面进行研究和探讨。
一、MES的定义和功能制造执行系统（MES）是一种计算机控制的信息系统，用于跟踪和监控制造过程，并对其进行优化管理。
MES集成了生产计划、调度、实施、过程控制、数据采集、质量控制等多种功能，能够帮助制造企业实现高效、质量化和标准化的生产管理。
MES的核心功能包括生产调度、过程控制和数据采集。
生产调度是制定生产计划和工艺路线、安排生产资源和生产工艺的过程；过程控制是管理加工工艺参数、控制设备状态和保障生产过程质量的过程；数据采集是通过传感器和仪表等设备，采集生产过程中的各种数据，并实时更新MES系统中的信息。
二、MES的应用领域MES的应用领域非常广泛，涵盖了电子、机械、制造、化工、食品等行业。
下面以制造行业为例，介绍MES的应用。
1.生产管理MES能够帮助制造企业实现高效、质量化和标准化的生产管理。
MES系统可以根据生产计划和工艺路线，调度生产资源和工艺，并进行良率分析和生产效率评估。
通过MES系统，可以实现生产过程中的状态监控和异常处理，提高生产效率和产品质量。
2.质量管理MES能够帮助制造企业实现全面的质量管理。
MES系统通过数据采集和过程控制，实现了生产过程的全面监控和控制。
MES系统还可以提供质量检测数据，建立质量档案，实现产品质量追溯，为企业提供全面的质量管理支持。
3.库存管理MES能够帮助制造企业优化库存管理，降低库存成本。
MES系统可以根据订单需求和生产计划，进行原材料和半成品的管理，实现对库存的实时跟踪和控制。
通过MES系统，可以实现库存优化和成本控制，缩短供应链周期，提高供应链效率。
三、MES的实现MES系统的实现需要经历系统设计、软硬件选型、系统集成、数据接口等多个环节。
制造执行管理系统：MES
制造执行管理系统：MES目录1、MES——为企业打造制造协同管理平台 .......................................................... - 4 -1.1 制造执行管理系统：对产品生产进行优化管理.......................................... - 4 -1.2 MES的位臵：计划层与控制层间的沟通纽带 ............................................. - 4 -1.3 解决ERP与现场自动化系统的力不能及 .................................................... - 5 -1.4 智能制造：MES未来方向 ............................................................................ - 6 -2、MES在中国市场的潜在需求旺盛 ..................................................................... - 7 -2.1 流程与离散制造业：生产工艺各有特点...................................................... - 8 -2.2 流程与离散制造业：对MES的需求存在诸多差异 ................................... - 8 -2.3 MES在中国普及率不高，潜在需求旺盛 ..................................................... - 9 -3、行业发展：国外市场已经成熟，其道路可为国内借鉴................................. - 10 -3.1 MES市场在发达国家已日臻成熟 ............................................................... - 10 -3.2 国内MES行业发展方兴未艾 ..................................................................... - 12 -4、国内已有多家上市公司从事MES相关业务 .................................................. - 13 -4.1 新松机器人 ................................................................................................... - 13 -4.2 海得控制 ....................................................................................................... - 14 -4.3 软控股份 ....................................................................................................... - 16 -4.4 宝信软件 ....................................................................................................... - 17 -4.5 和利时 ........................................................................................................... - 18 -图1、AMR三层企业集成模型 ............................................................................... - 5 -图2、MES实施之前 ................................................................................................ - 6 -图3、MES实施之后 ................................................................................................ - 6 -图4、2013年中国各行业MES市场规模及增长率 ............................................ - 10 -图5、国外MES厂商分类 ..................................................................................... - 11 -图6、2013年中国MES市场规模 ........................................................................ - 12 -图7、新松智能制造系统组成 ............................................................................... - 14 -图8、新松MES系统 ............................................................................................. - 14 -图9、海得控制NetSCADA-MES生产执行管理系统......................................... - 15 -图10、轮胎全生命数据追溯系统框架结构示意.................................................. - 16 -图11、轮胎全生命数据追溯系统信息流程.......................................................... - 17 -图12、功能架构 ..................................................................................................... - 19 -图13、典型结构 ..................................................................................................... - 19 -表1、MES助力智能制造 ........................................................................................ - 7 -表2、流程制造业与离散制造业特点对比 ............................................................. - 8 -表3、流程制造业与离散制造业对MES的不同需求 ........................................... - 8 -1、MES——为企业打造制造协同管理平台1.1 制造执行管理系统：对产品生产进行优化管理MES（Manufacturing Execution System），中文含义为“制造执行管理系统”。
车间制造执行系统
车间制造执行系统车间制造执行系统（Manufacturing Execution System，简称MES）是指在生产制造过程中，通过计算机技术和信息管理系统，将制造计划与实际生产过程相结合，实现生产过程的自动化、信息化和数字化管理的一种系统。
它是工业互联网的重要组成部分，可以提高生产效率、降低生产成本，提升企业竞争力。
车间制造执行系统主要包括生产调度、资源管理、过程控制、质量管理和数据分析等功能模块。
通过MES系统，企业可以实时监控整个生产过程，对生产调度进行优化，合理分配资源，提高生产效率。
而且，MES系统能够实现生产过程的可追溯性，对产品质量进行在线监测和控制，降低次品率，提高产品质量。
MES系统的数据管理功能非常强大，可以对生产过程中产生的各种数据进行集中管理和分析。
通过对生产过程的数据进行挖掘和分析，企业可以及时发现问题和优化生产流程，提高生产效率。
同时，MES系统还可以实现与企业其他信息系统的数据对接和共享，提高信息流通和协同工作能力。
车间制造执行系统的应用非常广泛，不仅能够应用在传统制造行业中，如汽车制造、机械制造等，还可以应用在新兴的制造领域，如电子制造、光伏制造等。
随着工业互联网的快速发展，车间制造执行系统将成为制造企业实现智能制造的重要工具。
目前，国内外很多知名的制造企业都已经引入和应用车间制造执行系统。
例如，德国的西门子、美国的GE等跨国公司都拥有自己的MES系统，并取得了显著的效益。
在国内，像长虹、格力等一些知名的制造企业也在使用MES系统，提高了生产效率和产品质量。
然而，车间制造执行系统的应用还存在一定的挑战和问题。
首先，企业需要投入大量的资金来引入和实施MES系统，对小型企业而言是一笔较大的负担。
其次，企业内部需要培养一支专业的信息技术团队，来运营和维护MES系统。
最后，由于MES系统的复杂性较高，需要与企业其他信息系统进行有效对接，需要一定的技术支持。
综上所述，车间制造执行系统是一种能够提高生产效率、降低生产成本，提升企业竞争力的重要工具。
制造执行系统(MES)
企业中MES的数据流图
在信息交互的具体内容方面，MES向上层提交周期盘点 次数、生产能力、材料消耗、劳动力和生产线运行性能、 在制品 (WIP) 存放位置和状态、实际定单执行等涉及生产 运行的数据；向底层控制系统发布生产指令控制及有关的 生产线运行的各种参数等。下图描述了MES与计划层和控 制层的信息交互关系。
根据调查结果，AMR于1992年提出了三层的企 业集成模型（见下图）：
目 前 ， 一 些 从 事 MES 开 发 的 专 业 公 司 （ 如 美 国 的 Consilium，加拿大的 Promise 公司等）拥有一定的市场 份额。但这些公司大多是针对特定的生产类型，或特定的 功能需求而开发出MES，存在着通用性差、可集成性弱、 重构能力差等缺点。
从层次角度分析，制造企业的控制结构可划分为工厂层 （或公司层）、车间层、单元层（企业的工段或班组）和 设备层。通常，ERP系统处于工厂层和车间层；设备控制 系统处于设备层，有时会扩展到单元层；而MES则总是处 于车间层与单元层。因此，MES与ERP在车间层（有时包 括单元层）的功能上会有部分重复。
MES的产生背景 21世纪，许多企业通过实施MRPII/ERP来加强管理。然 而上层生产计划管理受市场影响越来越大，计划明显跟不 上变化。企业决策者认识到，计划的制订要依赖于市场和 实际的作业执行状态，而不能完全以物料和库存回报来控 制生产。
同时， MRPⅡ/ERP 软件主要是针对资源计划，通常能 处理昨天以前发生的事情（作历史分析），亦可预计并处 理明天将要发生的事件，但对今天正在发生的事件却往往 留下了不规范的缺口，即传统生产现场管理是一黑箱作业， 造成了生产计划与生产过程的脱节问题——这一问题长期 以来不仅直接影响企业的生产效率，而且成为制约现代企 业内部信息集成和企业之间供应链优化的瓶颈。
MES制造执行系统介绍
MES制造执行系统介绍MES制造执行系统（Manufacturing Execution System）是一种在制造企业中管理和执行生产过程的信息系统。
它是在生产计划与设备和资源之间的环境中，为制造业提供了实时数据采集和监控、生产调度、质量管理、工艺流程控制等功能。
MES系统的目标是提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量和追踪能力。
本文将对MES制造执行系统进行详细介绍。
MES制造执行系统是一个综合的、面向实时的管理系统，它作为中间层在ERP（企业资源计划）和设备控制系统之间进行信息集成和交互，实现对生产过程的全面管理。
MES系统通过收集和分析生产过程中的各种数据，为企业提供决策支持和生产调度等功能。
1.实时数据采集和监控。
MES系统与工厂的生产设备、仪器仪表等进行数据通信，实时采集各种生产数据并将其存储在数据库中。
同时，MES系统通过可视化界面展示生产线的状态和生产过程的实时性能指标，帮助生产管理人员及时了解生产情况，发现潜在问题并作出相应的决策。
2.质量管理。
MES系统通过集成质量检测设备和实时数据采集，对生产过程进行质量控制和监测。
它可以自动采集产品质量数据，并与产品规格进行比对，及时发现不合格品，并将其剔除或修复。
MES系统还可以分析质量数据，为质量改进提供支持。
3.生产调度和资源管理。
MES系统可以根据生产计划、设备状态和资源可用性等信息，制定生产调度计划，并优化生产资源的利用。
它可以帮助企业实现生产计划的及时调整和协调，提高生产效率和资源利用率。
4.工艺流程控制。
MES系统可以将企业的工艺流程和作业指导书等信息与设备连接起来，实现工艺流程的自动控制和执行。
它可以监控和控制设备的运行状态，并根据工艺要求自动调整设备参数，保证产品的一致性和规范性。
1.提高生产效率和质量。
MES系统通过实时数据采集和监控，帮助企业及时发现并解决生产过程中的问题，提高生产效率和质量。
2.降低生产成本。
MES系统通过优化生产计划和资源利用，降低生产过程中的浪费，减少企业的生产成本。
智能制造中的制造执行系统
智能制造中的制造执行系统智能制造是当前制造业的发展趋势，也是技术创新和经济转型的重要领域。
制造执行系统（Manufacturing Execution System, MES）是智能制造的核心技术之一，它是一种通过计算机技术对生产过程进行实时监控和控制的系统。
本文将从MES的定义、功能、应用和未来发展等方面介绍智能制造中的制造执行系统。
一、MES的定义制造执行系统是一种集成了计划、调度、生产、质量和成本管理等多个功能的制造管理系统。
它连接了企业内外的各个环节，实现了生产过程的实时监测和控制。
在MES中，所有的数据都是在实时的基础上进行操作的，包括生产计划、生产线的状态、生产过程的数据采集和生产结果等。
MES系统包括以下模块：1. 计划模块：按照销售计划和生产能力来制定生产计划，并实时监控生产进度和资源消耗情况。
2. 调度模块：根据生产计划和资源情况，进行生产进度的调度和控制。
3. 生产模块：监控生产过程中的各个环节，对生产数据进行实时采集和处理。
4. 质量模块：实时监控生产过程中的质量状况，通过质量检测和控制来保证产品的合格率。
5. 成本模块：通过实时掌握工序耗时和资源消耗情况，对生产成本进行实时监控和控制。
二、MES的功能MES系统在智能制造中有着非常重要的作用。
它可以实现以下功能：1. 实时监测生产过程：MES系统可以通过实时采集和分析数据，监测生产过程中的各个环节。
它可以及时发现生产过程中的潜在问题，及时采取措施，提高生产效率和生产质量。
2. 优化生产流程：MES系统可以通过实时分析数据，找出生产过程中的瓶颈和不必要的环节，进而优化生产流程，提高效率和降低成本。
3. 精准生产计划：MES系统可以根据生产能力和销售计划等因素，制定出精准的生产计划，从而保证生产效率和生产质量的一致性。
4. 管理企业资源：MES系统可以对企业资源进行统一管理，包括人力、物资和设备等。
它可以从全局的角度出发，合理利用和分配企业资源，提高资源利用效率。
制造执行系统(MES)简介演示
人力资源管理
对人力资源进行管理，包括人员招聘 、培训、绩效评估等。Fra bibliotek能源管理
对能源进行管理，包括能源消耗监测 、节能减排等。
质量管理模块
质量标准制定
根据产品特性和客户要求，制定质量标准和 检验规范。
质量数据采集
采集质量数据，包括来料检验、过程检验、 成品检验等数据。
质量分析与改进
对质量数据进行统计分析，发现质量问题， 提出改进措施。
集成化
随着企业对于信息化的需求增加， MES将更加集成化，能够更好地整合 企业资源。
云端化
随着云计算技术的发展，MES将更加 云端化，能够更好地实现数据的共享 和存储。
05
MES应用案例
汽车制造行业案例
总结词
MES在汽车制造行业中广泛应用，提高生产效率，优化资源 配置。
详细描述
MES系统在汽车制造过程中，能够实时监控生产进度，优化 生产计划，提高生产效率。同时，通过实时数据采集和分析 ，MES系统能够及时发现生产过程中的问题，并快速调整生 产计划和资源配置，确保生产顺利进行。
质量追溯与控制
实现质量追溯，对质量问题进行跟踪和控制 ，确保产品质量符合要求。
维护管理模块
预防性维护计划
制定设备的预防性维护计划，包括定期检查、 更换部件等。
故障诊断与修复
对设备故障进行诊断和修复，确保设备正常运 行。
维修记录与数据分析
记录设备维修历史和数据，分析设备故障模式和维修需求，优化维护计划。
03
MES实施与部署
MES实施步骤
需求分析
明确MES系统的需求和目标，包括 生产流程、管理要求和业务需求等 。
系统选型
根据需求分析结果，选择适合的 MES系统，评估不同供应商的方案 和产品。
制造执行系统 (manufacturing execution system, 简称MES)
制造执行系统制造执行系统(manufacturing execution system，简称MES)是美国AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc．)在90年代初提出的，旨在加强MRP 计划的执行功能，把MRP计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。
这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条型码、各种计量及检测仪器、机械手等。
MES系统设置了必要的接口，与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。
美国先进制造研究机构AMR(Advanced Manufacturing Research)将MES定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”,它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态。
制造执行系统协会(Manufacturing Execution System Association，MESA)对M ES所下的定义：“MES 能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能够减少企业内部没有附加值的活动，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。
M ES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行为的关键任务信息。
”MES作为生产形态变革的产物，其起源大多源自工厂的内部需求。
为了更好得理解MES的产生背景，我们先回顾一下计算机辅助生产管理系统的演化历史八十年代MRPII在美国生产与库存管理协会（APICS）大力宣传和组织推动下得到了迅速的普及和广泛应用，但也暴露出一些不足之处，如MRPII对预测需求和销售管理不够重视，对车间的大量实时事件与数据不能很好地利用等等。
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3-14
3.7 產品資料管理系統 (PDMS)
❖ 產品資料管理系統之功能 ❖ 產品資料管理系統之效益
3-15
3.7.1 產品資料管理系統之功能
產產品品分分類類 管管理理
資資料料與與文文 件件管管理理
PDM 功能
流流程程與與程程 序序管管理理
產產品品結結構構 管管理理
3-22
3.9.1 Simon三階段決策模型
資料蒐集
檢視環境狀態 / 尋找決策問題 / 確認問題與原則 / 尋找決策相關資料
方案設計
確認決策相關變數/ / 找出變數關聯性/ / 解釋環境 / 形成可行方案
方案選擇 評估並選擇其中最佳之方案 /操作執行
圖 3.12 Simon三階段決策模型
3-23
3.9.2 決策支援系統之類型1/2
3-17
3.8 產品生命週期管理 (PLM)
• 產品生命週期之概念 • 產品生命週期管理系統之功能 • 產品生命週期管理系統之應用範疇
3-18
3.8.1 產品生命週期之概念
規
開發期
預
劃
測
工
工
具
具
衰退期
產品生命週期
導入期
管理策略與 目標
成熟期
成長期
圖 3.10 產品生命週期與應用工具
產品生命週期 策略方法
工廠 電電腦腦整整合合 製製造造系系統統
資
訊
處 企業活動
理 產品設計
作 業
製造規劃
製造管理
圖 3.2 電腦製造整合系統對工廠之支援作業
3-5
3.1.2 電腦整合製造系統之功能 與效益2/3
❖ 功能：
策略資訊管理系統、營業資訊管理、需求預測與 行銷計劃、即時生產零件供應安排、標準生產計 劃、資源需求量計劃、出貨物料管理、物料需求 量與工程數需求量計劃、庫存管理與採購管理、 電腦輔助設計/製造/工程、數值控制程式、電腦 品質管理、設備維護管理及網路通訊控制管理
3-6
3.1.2 電腦整合製造系統之功能
v 效益
與效益3/3
減少工程設計成本
縮短交貨時間
提升設備效益
減少存貨
提升作業生產力
減少人事成本
簡化文書處理作業
減少人為疏失
降低產品成本
提高產品品質
3-7
3.2 製造執行系統 (MES)
品質管理
效能分析 原物料及成品品質管制 統計製程管制 統計品質管制
報表及文件管理
3-20
3.8.3 產品生命週期管理系統之 應用範疇
決策層 願景目標
產品生命週期
管理層 策略運作 作業層 執行便利
開發
成長 導入
成熟 衰退
圖 3.11 產品生命週期管理系統之應用範疇
3-21
3.9 決策支援系統 (DSS)
❖ Simon三階段決策模型 ❖ 決策支援系統之類型 ❖ 決策支援系統之架構 ❖ 決策支援系統之分析模式
3.1 電腦整合製造系統 (CIMS)
❖ 電腦整合製造系統之定義與架構 ❖ 電腦整合製造系統之功能與效益
3-3
3.1.1 電腦整合製造系統之定義 與架構
圖 3.1 電腦製造整合系統之架構
3-4
3.1.2 電腦整合製造系統之功能 與效益1/3
生
產
機器人控制 製
工具機數值控制 造
無人搬運車
作 業
自動化倉儲
3-19
3.8.2 產品生命週期管理系統之 ❖ 專案管理(program功m能anagement)
❖ 產品協Байду номын сангаас(product collaboration) ❖ 產品成本管理(product cost management) ❖ 產品服務與改進(product service and
improvement)
-採購管理 -存貨管理 -現場管理 -運輸管理
績效評估
生產計畫
物料需求 規劃
沒問題
檢視資源
生產排程
/
有問題
是 作作業業合合理理
否
圖 3.5 製造資源規劃執行架構圖
3-11
3.6 先進生產規劃與排程 (APS)
❖ 先進生產規劃與排程之特色 ❖ 先進生產規劃與排程之功能架構
3-12
3.6.1 先進生產規劃與排程之特色
專專案案管管理理
圖 3.8 產品資料管理系統之功能
3-16
3.7.2 產品資料管理系統之效益
產產品品資資料料 電電子子化化
降降低低產產品品 設設計計變變更更
產產品品資資料料 可可分分送送
PDM 效益
提提升升同同步步 工工程程作作業業
產產品品資資料料 正正確確性性
提提升升構構型型 管管理理能能力力
圖 3.9 產品資料管理系統之效益
❖ 獨立性：文卷櫃系統(資料檢索) ❖ 序列性相依：資料分析系統(資料整理與分析)
3-24
3.9.2 決策支援系統之類型2/2
❖ 集合性相依
❖ 同步規劃 (synchronized planning) ❖ 最佳化規劃 (optimization planning) ❖ 即時性規劃 (real-time planning) ❖ 支援決策能力 (decision support capability)
3-13
3.6.2 先進生產規劃與排程之功能 架構
資料收集 工作指示管制 工程文件管制 工作相關文件管制
製造執行系統
物料與資源管理
設備製具管理 設備保養維護 設備狀態追蹤 廢料處理管制追蹤 監督物料儲存的狀況
訂單與作業管理
途程安排 製造命令進度追蹤
訂單檢閱與開立 作業排程與派工
在製品追蹤
圖 3.3 製造執行系統功能圖
3-8
3.3 現場即時資訊系統(SFIS)
❖ 現場即時資訊系統五大功能模組
訂單檢閱與開立 詳細作業排程 資料蒐集與監督 控制與回饋 製造命令完工處理
3-9
3.4 物料需求規劃 (MRP)
圖 3.4 物料需求規劃架構圖
3-10
3.5 製計畫造資源規劃 (M執行RP-II控)制
-目標建立 -環境分析
-行銷計畫 -財務計畫 -研究計畫
容量規劃 /
1
資訊化企業(二) 生產管理／專家決策
本章綱要
❖ 3.8 產品生命週期管理(PDMS) ❖ 3.9 決策支援系統(DSS) ❖ 3.10 群體決策支援系統(GDSS) ❖ 3.11 策略資訊系統(SIS) ❖ 3.12 專家系統(ES) ❖ 3.13 線上分析處理系統(OLAPS) ❖ 問題討論
2
資訊化企業(二) 生產管理／專家決策
本章綱要
❖ 3.1 電腦整合製造系統(CIMS) ❖ 3.2 製造執行系統(MES) ❖ 3.3 現場即時資訊系統(SFIS) ❖ 3.4 物料需求規劃(MRP) ❖ 3.5 製造資源規劃(MRP-Ⅱ) ❖ 3.6 先進生產規劃與排程(APS) ❖ 3.7 產品生命週期管理(PLM)