在制造業(yè)信息化進(jìn)程中，車間級(jí)信息化是薄弱環(huán)節(jié)。發(fā)展MES技術(shù)是提升車間自動(dòng)化水平的有效途徑。MES強(qiáng)調(diào)車間級(jí)的過程集成、控制和監(jiān)控，以及合理地配置和組織所有資源，滿足車間信息化需要，提高車間對(duì)隨機(jī)事件的快速響應(yīng)和處理能力，有力地促進(jìn)企業(yè)信息化進(jìn)程向車間層拓展。通過構(gòu)建以“精益生產(chǎn)、智能制造”為特點(diǎn)的車間管理系統(tǒng)，建立數(shù)字化車間，從而實(shí)現(xiàn)了精益生產(chǎn)和智能制造。
MES體系架構(gòu)
數(shù)字化車間將信息、網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化、現(xiàn)代管理與制造技術(shù)相結(jié)合，在車間形成數(shù)字化制造平臺(tái)，改善車間的管理和生產(chǎn)等各環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了敏捷制造。MES是數(shù)字化車間的核心。MES通過數(shù)字化生產(chǎn)過程控制，借助自動(dòng)化和智能化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)車間制造控制智能化、生產(chǎn)過程透明化、制造裝備數(shù)控化和生產(chǎn)信息集成化。車間MES主要包括車間管理系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、資源管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)等，由技術(shù)平臺(tái)層、網(wǎng)絡(luò)層以及設(shè)備層實(shí)現(xiàn)。
MES執(zhí)行系統(tǒng)構(gòu)成
MES由車間資源管理、生產(chǎn)任務(wù)管理、車間計(jì)劃與排產(chǎn)管理、生產(chǎn)過程管理、質(zhì)量過程管理、物料跟蹤管理、車間監(jiān)控管理和統(tǒng)計(jì)分析等功能模塊組成，涵蓋了制造現(xiàn)場(chǎng)管理等方面。MES是一個(gè)可自定義的制造管理系統(tǒng)，不同企業(yè)的工藝流程和管理需求可以通過現(xiàn)場(chǎng)定義實(shí)現(xiàn)。
車間資源管理
車間資源是車間制造生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是MES運(yùn)行的基礎(chǔ)。車間資源管理主要對(duì)車間人員、設(shè)備、工裝、物料和工時(shí)等進(jìn)行管理，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，并提供資源使用情況的歷史記錄和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。
生產(chǎn)任務(wù)管理
生產(chǎn)任務(wù)管理包括生產(chǎn)任務(wù)接收與管理、任務(wù)進(jìn)度展示和任務(wù)查詢等功能。提供所有項(xiàng)目信息，查詢指定項(xiàng)目，并展示項(xiàng)目的全部生產(chǎn)周期及完成情況。提供生產(chǎn)進(jìn)度展示，以日、周和月等展示本日、本周和本月的任務(wù)，并以顏色區(qū)分任務(wù)所處階段，對(duì)項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施跟蹤。
車間計(jì)劃與排產(chǎn)管理
生產(chǎn)計(jì)劃是車間生產(chǎn)管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。提高計(jì)劃員排產(chǎn)效率和生產(chǎn)計(jì)劃準(zhǔn)確性是優(yōu)化生產(chǎn)流程以及改進(jìn)生產(chǎn)管理水平的重要手段。
車間接收主生產(chǎn)計(jì)劃，根據(jù)當(dāng)前的生產(chǎn)狀況（能力、生產(chǎn)準(zhǔn)備和在制任務(wù)等），生產(chǎn)準(zhǔn)備條件（圖紙、工裝和材料等），以及項(xiàng)目的優(yōu)先級(jí)別及計(jì)劃完成時(shí)間等要求，合理制訂生產(chǎn)加工計(jì)劃，監(jiān)督生產(chǎn)進(jìn)度和執(zhí)行狀態(tài)。
高級(jí)排產(chǎn)工具（APS）結(jié)合車間資源實(shí)時(shí)負(fù)荷情況和現(xiàn)有計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)度，能力平衡后形成優(yōu)化的詳細(xì)排產(chǎn)計(jì)劃。其充分考慮到每臺(tái)設(shè)備的加工能力，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整。在完成自動(dòng)排產(chǎn)后，進(jìn)行計(jì)劃評(píng)估與人工調(diào)整。在小批量、多品種和多工序的生產(chǎn)環(huán)境中，利用高級(jí)排產(chǎn)工具可以迅速應(yīng)對(duì)緊急插單的復(fù)雜情況。
生產(chǎn)過程管理
生產(chǎn)過程管理實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的閉環(huán)可視化控制，以減少等待時(shí)間、庫(kù)存和過量生產(chǎn)等浪費(fèi)。生產(chǎn)過程中采用條碼、觸摸屏和機(jī)床數(shù)據(jù)采集等多種方式實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)劃生產(chǎn)進(jìn)度。生產(chǎn)過程管理旨在控制生產(chǎn)，實(shí)施并執(zhí)行生產(chǎn)調(diào)度，追蹤車間里工作和工件的狀態(tài)，對(duì)于當(dāng)前沒有能力加工的工序可以外協(xié)處理。實(shí)現(xiàn)工序派工、工序外協(xié)和齊套等管理功能，可通過看板實(shí)時(shí)顯示車間現(xiàn)場(chǎng)信息以及任務(wù)進(jìn)展信息等。
質(zhì)量過程管理
生產(chǎn)制造過程的工序檢驗(yàn)與產(chǎn)品質(zhì)量管理，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工序檢驗(yàn)與產(chǎn)品質(zhì)量過程追溯，對(duì)不合格品以及整改過程進(jìn)行嚴(yán)格控制。其功能包括：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程關(guān)鍵要素的全面記錄以及完備的質(zhì)量追溯，準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品的合格率和不合格率，為質(zhì)量改進(jìn)提供量化指標(biāo)。根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果，對(duì)出廠產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。
生產(chǎn)監(jiān)控管理
生產(chǎn)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)度和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況等多維度對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)車間報(bào)警信息的管理，包括設(shè)備故障、人員缺勤、質(zhì)量及其他原因的報(bào)警信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、匯報(bào)問題并處理問題，從而保證生產(chǎn)過程順利進(jìn)行并受控。結(jié)合分布式數(shù)字控制DNC系統(tǒng)、MDC系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集。實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控，提高瓶頸設(shè)備利用率。
物料跟蹤管理
通過條碼技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程中的物流進(jìn)行管理和追蹤。物料在生產(chǎn)過程中，通過條碼掃描跟蹤物料在線狀態(tài)，監(jiān)控物料流轉(zhuǎn)過程，保證物料在車間生產(chǎn)過程中快速高效流轉(zhuǎn)，并可隨時(shí)查詢。
庫(kù)存管理
庫(kù)房管理針對(duì)車間內(nèi)的所有庫(kù)存物資進(jìn)行管理。車間內(nèi)物資有自制件、外協(xié)件、外購(gòu)件、刀具、工裝和周轉(zhuǎn)原材料等。其功能包括：通過庫(kù)存管理實(shí)現(xiàn)庫(kù)房存貯物資檢索，查詢當(dāng)前庫(kù)存情況及歷史記錄；提供庫(kù)存盤點(diǎn)與庫(kù)房調(diào)撥功能，對(duì)于原材料、刀具和工裝等庫(kù)存量不足時(shí)，設(shè)置告警；提供庫(kù)房零部件的出入庫(kù)操作，包括刀具／工裝的借入、歸還、報(bào)修和報(bào)廢等操作。
統(tǒng)計(jì)分析
能夠?qū)ιa(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢，分析后形成報(bào)表，為后續(xù)工作提供參考數(shù)據(jù)與決策支持。生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)豐富，系統(tǒng)根據(jù)需要，定制不同的統(tǒng)計(jì)查詢功能，包括：產(chǎn)品加工進(jìn)度查詢；車間在制品查詢；車間和工位任務(wù)查詢；產(chǎn)品配套齊套查詢；質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析；車間產(chǎn)能（人力和設(shè)備）利用率分析；廢品率／次品率統(tǒng)計(jì)分析等。
MES與其他數(shù)字化系統(tǒng)關(guān)系
通過MES、ERP系統(tǒng)、PDM／工藝管理（CAPP）系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)（DNC）／機(jī)床監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（MDC）系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)／工藝、管理和制造等多層次數(shù)據(jù)的充分共享和有效利用。
ERP系統(tǒng)利用從PDM／CAPP系統(tǒng)中獲取的信息制訂主生產(chǎn)計(jì)劃。主生產(chǎn)計(jì)劃傳遞給MES，用于車間級(jí)排產(chǎn)和車間生產(chǎn)準(zhǔn)備。與物料相關(guān)的信息需傳遞給數(shù)字化立體倉(cāng)庫(kù)，用于指導(dǎo)倉(cāng)庫(kù)管理。數(shù)字化立體倉(cāng)庫(kù)中物料的存儲(chǔ)信息以及財(cái)務(wù)信息反饋給ERP系統(tǒng)，用于指導(dǎo)采購(gòu)與財(cái)務(wù)管理。
MES從ERP系統(tǒng)中獲得主生產(chǎn)計(jì)劃及物料、供應(yīng)、采購(gòu)和庫(kù)存等生產(chǎn)準(zhǔn)備相關(guān)信息后，進(jìn)行車間計(jì)劃排產(chǎn)，并將生產(chǎn)任務(wù)下發(fā)給DNC系統(tǒng)安排數(shù)控加工，將檢驗(yàn)任務(wù)下發(fā)給質(zhì)量系統(tǒng)用于質(zhì)量跟蹤。同時(shí)，MES通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得生產(chǎn)過程中的任務(wù)執(zhí)行、加工、物料、工時(shí)、設(shè)備、工裝和人員等信息，用于生產(chǎn)過程監(jiān)控和車間事件處理。
QMS從CAPP系統(tǒng)中獲取物料、結(jié)構(gòu)、工藝、工具和設(shè)備等信息，從ERP系統(tǒng)中獲取生產(chǎn)計(jì)劃等信息，獲取的質(zhì)量記錄、報(bào)告和修正信息等向PDM／CAPP／MES反饋以指導(dǎo)后續(xù)的質(zhì)量管理過程。并利用數(shù)字化檢測(cè)與測(cè)量?jī)x對(duì)檢測(cè)信息進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控和分析。
數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)利用DNC系統(tǒng)提供的機(jī)床聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)采集功能和觸摸屏、掃描槍等手工采集方式進(jìn)行車間數(shù)據(jù)采集，這些數(shù)據(jù)傳遞給MES系統(tǒng)用于生產(chǎn)監(jiān)控，與質(zhì)量相關(guān)的信息則傳遞給QMS，用于質(zhì)量跟蹤、問題處理及統(tǒng)計(jì)分析。
基于網(wǎng)絡(luò)與信息化的制造技術(shù)是未來先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展方向之一。以MES為核心的數(shù)字化車間，利用計(jì)算機(jī)軟、硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化制造，可提高產(chǎn)品制造能力，縮短產(chǎn)品制造周期，降低制造成本，從而提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。