摘 要:闡述制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的原理,并著重就卷煙企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)在信息化中的定位進(jìn)行了探討,結(jié)合寧波卷煙廠制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的實(shí)踐,提出了卷煙企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的設(shè)計原則、功能、實(shí)施要求和關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞:卷煙企業(yè);制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES);系統(tǒng)設(shè)計 堅持不懈的信息化建設(shè)工作,使卷煙企業(yè)已經(jīng)初步建立起了以企業(yè)資源計劃(MRPⅡ/ERP)系統(tǒng)為核心的企業(yè)管理信息系統(tǒng),提高了企業(yè)的管理水平,同時也對信息化工作提出了更高的要求。由于上層生產(chǎn)計劃管理受市場影響越來越大,明顯感到計劃跟不上變化。面對客戶對交貨期的苛刻要求,面對更多產(chǎn)品的改型,訂單的不斷調(diào)整,企業(yè)決策者認(rèn)識到,計劃的制訂要依賴于市場和實(shí)際的作業(yè)執(zhí)行狀態(tài),而不能完全以物料和庫存回報來控制生產(chǎn)。而企業(yè)資源計劃(MRPⅡ/ERP)系統(tǒng)主要是針對資源計劃,這些系統(tǒng)通常能處理昨天以前發(fā)生的事情(作歷史分析),亦可預(yù)計并處理明天將要發(fā)生的事件,但對今天正在發(fā)生的事件卻往往留下了不規(guī)范的缺口。找出任何影響產(chǎn)品質(zhì)量和成本的問題,提高計劃的實(shí)時性和靈活性,同時又能改善生產(chǎn)線的運(yùn)行效率已成為每個企業(yè)所關(guān)心的問題。 制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)恰好能填補(bǔ)這一空白。MES是處于計劃層和車間層操作控制系統(tǒng)SFC之間的執(zhí)行層,主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。它通過控制包括物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源來提高制造競爭力,提供了一種系統(tǒng)地在統(tǒng)一平臺上集成諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能的方式。從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)實(shí)時化的ERP/MES/SFC系統(tǒng)。改善生產(chǎn)組織、縮短生產(chǎn)周期、減少在制品數(shù)量、減少生產(chǎn)提前期,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和降低人力資源消耗。 1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)概述 。停牛影雌浒l(fā)展可分為二個階段:傳統(tǒng)的MES(TraditionalMES,T-MES)和可集成MES(IntegratableMES,I-MES)。由于T-MES系統(tǒng)是基于預(yù)先設(shè)定的程式進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的,因此,存在以下一些不足之處: (1)開發(fā)此類系統(tǒng)成本高、效率低,并隱含著較大的風(fēng)險,如過程有微小變化,就可能導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn),系統(tǒng)的穩(wěn)定性差。 (2)通用性差。目前市場上的制造執(zhí)行系統(tǒng)由于沒有一定的技術(shù)規(guī)范指導(dǎo),因而使得系統(tǒng)的開發(fā)周期長、投資大,限制了系統(tǒng)中的對象交互。 (3)可集成性弱。目前,某些具有集成功能的MES,雖能實(shí)現(xiàn)與上層事務(wù)處理和下層控制系統(tǒng)的集成,但也僅僅局限于某個特定的系統(tǒng)或功能,使得MES系統(tǒng)能力大打折扣。 (4)缺乏互操作性;ゲ僮餍允窍到y(tǒng)敏捷性的一個重要標(biāo)志。企業(yè)采用的數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)是異構(gòu)的,在分布式生產(chǎn)環(huán)境下,需要從不同的MES系統(tǒng)中裁剪不同的功能,以滿足某個特定任務(wù)的需要,實(shí)現(xiàn)互操作。目前市場上的傳統(tǒng)制造執(zhí)行系統(tǒng)基本上沒有此類功能。 為了解決傳統(tǒng)制造執(zhí)行系統(tǒng)存在的問題,出現(xiàn)了可集成MES,可集成MES結(jié)構(gòu)分為以下三個層次:領(lǐng)域?qū)?domain-specificlayer)、對象層(objectlayer)和基礎(chǔ)架構(gòu)層(low-levelinfrastructurelayer)。三層之間相對獨(dú)立,從而為可集成的MES的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)保證。它將模塊化應(yīng)用組件技術(shù)應(yīng)用到MES的系統(tǒng)開發(fā)中,是兩類T-MES系統(tǒng)的結(jié)合。從表現(xiàn)形式上看,具有專用的MES系統(tǒng)的特點(diǎn),即I-MES中的部分功能作為可重用組件單獨(dú)銷售;同時,又具有集成的MES的特點(diǎn),即能實(shí)現(xiàn)上下兩層之間的集成。此外,I-MES還能實(shí)現(xiàn)客戶化、可重構(gòu)、可擴(kuò)展和互操作等特性,能方便地實(shí)現(xiàn)不同廠商之間的集成和遺產(chǎn)系統(tǒng)的保護(hù),以及即插即用等功能。 盡管MES軟件的研究和開發(fā)取得了明顯的進(jìn)展,但在技術(shù)規(guī)范性和成熟程度方面還有較大的差距。如何解決MES軟件的行業(yè)適應(yīng)性問題,一直沒能得到很好地解決,從而阻礙了MES軟件產(chǎn)品市場的形成。軟構(gòu)件技術(shù)的發(fā)展,為MES軟件產(chǎn)品化帶來了新的契機(jī),可集成MES軟件成為發(fā)展方向。 2煙草企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)在信息化中的定位和功能結(jié)構(gòu)2.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)在信息化中的定位 我們寧波卷煙廠在不斷技術(shù)創(chuàng)新的同時,潛心研究探索煙草企業(yè)管理發(fā)展的方向,努力把國際先進(jìn)的管理思想與中國煙草企業(yè)的實(shí)際有效地結(jié)合起來,認(rèn)為MES作為面向制造的系統(tǒng)必然要與企業(yè)其它系統(tǒng)有密切關(guān)系,MES在其中起到了信息集線器(Information Hub)的作用,它相當(dāng)于一個通訊工具,為其它應(yīng)用系統(tǒng)提供控制層的實(shí)時數(shù)據(jù)。在煙草企業(yè)中 2.2卷煙企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的功能結(jié)構(gòu) 卷煙廠生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)是建立在完善的制絲(儲絲)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、卷接包數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、質(zhì)量檢測器具等各類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上的,對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),在煙草行業(yè)的應(yīng)用一直有一個誤區(qū),過去大家把數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用定位于重點(diǎn)采集生產(chǎn)的消耗數(shù)據(jù),為機(jī)臺考核及成本核算服務(wù),這種定位實(shí)際上是錯誤的,因?yàn)樵倬_的采集也無法做到將生產(chǎn)過程中的邊角余料(例如每個卷煙盤紙的剩余部分)以及人為的浪費(fèi)采集出來,機(jī)臺考核及成本核算只能以倉庫發(fā)出的領(lǐng)料數(shù)為準(zhǔn),錯誤的認(rèn)識極大地阻礙了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在煙草企業(yè)的應(yīng)用,因此,盡管很多企業(yè)紛紛建立了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),但真正發(fā)揮實(shí)際效益的極少。我們認(rèn)為應(yīng)該把數(shù)據(jù)采集用于生產(chǎn)的實(shí)時指揮、質(zhì)量的在線控制、設(shè)備的預(yù)防維修上,由此為煙草企業(yè)提供一種全新的生產(chǎn)管理模式,使煙草企業(yè)的生產(chǎn)管理水平上升到全新的高度。 1)計劃管理模塊包括:設(shè)置工作計劃(工作日歷);根據(jù)產(chǎn)銷銜接計劃,自動生成卷包作業(yè)計劃(月/日/班);制絲作業(yè)計劃(日/批次)的編制和調(diào)整;能力平衡測算(主要輔料)和計劃進(jìn)度跟蹤。 2)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和文檔管理模塊包括:質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)和查詢;工藝控制參數(shù)維護(hù)和查詢;設(shè)備基本信息維護(hù)和查詢和維保項目信息維護(hù)和查詢。 3)質(zhì)量在線管理模塊:指根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),對數(shù)采數(shù)據(jù)進(jìn)行自動判斷,超標(biāo)情況進(jìn)行報警,實(shí)現(xiàn)質(zhì)量在線控制和統(tǒng)計分析。 4)設(shè)備維護(hù)管理模塊包括:設(shè)備運(yùn)行和維修記錄管理;以周期性項目為基礎(chǔ)的維護(hù)、保養(yǎng)、點(diǎn)檢和潤滑計劃管理和生成維修備件領(lǐng)料單和清單。 5)物料跟蹤模塊:指系統(tǒng)提供原輔料消耗及批次跟蹤。 6)車間考核和管理模塊包括:在數(shù)采數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對機(jī)臺進(jìn)行考核(質(zhì)量、消耗、產(chǎn)量、設(shè)備)和車間人員管理。 7)統(tǒng)計分析模塊:指以數(shù)采為基礎(chǔ)的生產(chǎn)、消耗、質(zhì)量、設(shè)備等信息統(tǒng)計分析和提供可視化的7種圖示方式。 8)過程監(jiān)控模塊:包括集成制絲線、儲絲樓、卷接包、成型、裝箱實(shí)時數(shù)據(jù),告警顯示;提供圖形顯示平臺和提供各種調(diào)度指令。 9)數(shù)據(jù)采集模塊:包括制絲、輔料、卷接包、成型、裝箱實(shí)時數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量檢驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)采集。 2.3卷煙企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的設(shè)計原則 根據(jù)上述卷煙企業(yè)MES系統(tǒng)定位和功能,結(jié)合煙草行業(yè)信息化系統(tǒng)建設(shè)原則,我們認(rèn)為卷煙企業(yè)MES系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)遵循以下設(shè)計原則: a.系統(tǒng)應(yīng)遵循“實(shí)用、可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、完整”的原則,突出實(shí)用性、符合MES功能規(guī)范,確保系統(tǒng)的安全性和可擴(kuò)充性。 b.系統(tǒng)要充分體現(xiàn)MES的實(shí)時性、執(zhí)行性、集成性和可視性等特點(diǎn)。 c.方案設(shè)計應(yīng)在:生產(chǎn)計劃調(diào)度、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和文檔管理、車間管理、數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計分析、物料跟蹤和車間考核功能等方面展開。 d.系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注重業(yè)務(wù)流程集成為主,總體規(guī)劃,分步實(shí)施。 建成的系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo):建成一個統(tǒng)一的生產(chǎn)指揮調(diào)度平臺;通過關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集提供整個生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)分析;實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)的車間考核功能;提供質(zhì)量的在線跟蹤控制和預(yù)警提示;實(shí)現(xiàn)與已有系統(tǒng)的有機(jī)集成。 3寧波卷煙廠制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)實(shí)踐3.1寧波卷煙廠制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)實(shí)施要求 與通用的MES系統(tǒng)不同的是,該系統(tǒng)是根據(jù)我們多年的煙草行業(yè)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計,根據(jù)實(shí)際情況,我們重點(diǎn)突出了生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備管理的三條主線,圍繞它們進(jìn)行設(shè)計、開發(fā),以適應(yīng)寧波卷煙廠生產(chǎn)的實(shí)際情況,滿足寧波卷煙廠現(xiàn)場生產(chǎn)管理的需要。我廠的MES是建立在完善的制絲儲絲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、卷接包數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、質(zhì)量檢測器具等各類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上的,把數(shù)據(jù)采集用于生產(chǎn)的實(shí)時指揮、質(zhì)量的在線控制、設(shè)備的預(yù)防維修上,由此為煙草企業(yè)提供一種全新的生產(chǎn)管理模式,使煙草企業(yè)的生產(chǎn)管理水平上升到全新的高度,具體實(shí)施要求如下: (1)利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所獲取的實(shí)時數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量的在線監(jiān)控,提高快速反應(yīng)能力,促進(jìn)生產(chǎn)管理由被動指揮型向以預(yù)防為主、在線控制的主動實(shí)時指揮型管理體系發(fā)展。 (2)利用數(shù)據(jù)采集所獲取的實(shí)時質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對在制品質(zhì)量的在線監(jiān)控,建立對質(zhì)量參數(shù)變化的預(yù)防報警機(jī)制,預(yù)防質(zhì)量問題的發(fā)生,并盡可能的通過對質(zhì)量檢測器具的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)自動采集,加快檢測結(jié)果的反饋速度,把質(zhì)量問題的影響降低到最小。 (3)利用數(shù)據(jù)采集所獲取的設(shè)備狀態(tài)及相關(guān)數(shù)據(jù),使對設(shè)備的應(yīng)急維修逐步過渡到有針對性的預(yù)防維修,建立設(shè)備故障報警機(jī)制,提高技術(shù)人員對設(shè)備故障的反應(yīng)速度,建立維修專家支持系統(tǒng),促使維修工作標(biāo)準(zhǔn)化,提高維修工作效率,提高設(shè)備的運(yùn)行效率和對質(zhì)量的保證能力。 3.2關(guān)鍵技術(shù) 由于卷煙企業(yè)制造集成系統(tǒng)是面向卷煙生產(chǎn)全過程,為實(shí)時生產(chǎn)管理服務(wù)的。因此,設(shè)計和實(shí)施寧波卷煙廠制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)必須根據(jù)我廠的實(shí)際,結(jié)合制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)發(fā)展趨勢,采用以下關(guān)鍵技術(shù): 3.2.1高通用性的綜合集成技術(shù) 該技術(shù)具體體現(xiàn)在以下三個方面: (1)建立高通用性的構(gòu)架,我們將我廠實(shí)施的制造執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為三個層次:領(lǐng)域?qū)、對象層和基礎(chǔ)架構(gòu)層。三層之間相互獨(dú)立,從而為MES的高度集成性實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)保證;A(chǔ)架構(gòu)層是基于CORBA、RMI(RemoteMethodInterface)和DCOM等公共標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范而建立的,是一種理想的軟總線,尤其CORBA的分布對象技術(shù),可以通過裝配或擴(kuò)展對象實(shí)現(xiàn)一個特定的應(yīng)用軟件系統(tǒng),對象可以在不影響系統(tǒng)中的其它對象交互關(guān)系的前提下被修改,真正實(shí)現(xiàn)軟件構(gòu)件的即插即用。有關(guān)遺產(chǎn)系統(tǒng)可以通過封裝成一個對象,而有效地實(shí)現(xiàn)與其它系統(tǒng)的交互,從而為高度的通用性打下堅實(shí)基礎(chǔ)。 。2)提高可集成性:從技術(shù)發(fā)展角度和用戶需求來看,軟件結(jié)構(gòu)本身應(yīng)能與其它應(yīng)用系統(tǒng)集成,做到信息共享和資源共享。因此我們在進(jìn)行軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計時,充分考慮到這一點(diǎn),不僅提高了企業(yè)MES中遺產(chǎn)系統(tǒng)的生命周期,降低對信息系統(tǒng)的投入,同時,也為目前及將來選擇較為合適的各種軟件提供了更大的空間。 。3)提高互操作性:我廠采用SYBASE的PowerDesinger8數(shù)據(jù)庫,統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺以及該平臺的開放性保證今后可從不同的MES系統(tǒng)以及各MES系統(tǒng)中不同模塊中裁剪不同的功能,以滿足某個特定任務(wù)的需要,實(shí)現(xiàn)互操作。 綜上,該系統(tǒng)集成了多個廠家的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù),并進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)傳遞,將數(shù)據(jù)集成到廠服務(wù)器,構(gòu)成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺,并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出多種實(shí)時應(yīng)用。 3.2.2基于微軟的.NET平臺開發(fā)技術(shù) 由于微軟的.NET平臺具有以下特點(diǎn): (1).NET框架旨在實(shí)現(xiàn)下列目標(biāo) ①提供一個一致的面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境,而無論對象代碼是在本地存儲和執(zhí)行,還是在本地執(zhí)行但在Internet上分布,或者是在遠(yuǎn)程執(zhí)行的。 、谔峁┮粋將軟件部署和版本控制沖突最小化的代碼執(zhí)行環(huán)境。 、厶峁┮粋保證代碼(包括由未知的或不完全受信任的第三方創(chuàng)建的代碼)安全執(zhí)行的代碼執(zhí)行環(huán)境。 、芴峁┮粋可消除腳本環(huán)境或解釋環(huán)境的性能問題的代碼執(zhí)行環(huán)境。 、菔归_發(fā)人員的經(jīng)驗(yàn)在面對類型大不相同的應(yīng)用程序(如基于Windows的應(yīng)用程序和基于Web的應(yīng)用程序)時保持一致。 、薨凑展I(yè)標(biāo)準(zhǔn)生成所有通訊,以確保基于.NET框架的代碼可與任何其他代碼集成。 (2).NET代表今后的技術(shù)發(fā)展趨勢 .NET企業(yè)服務(wù)器系列軟件組成了微軟下一代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。使用.NET技術(shù),可以充分利用微軟開發(fā)的相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品,適應(yīng)今后的技術(shù)發(fā)展。 從而決定系統(tǒng)開發(fā)采用是在微軟的.NET平臺上進(jìn)行開發(fā),.NET是一個軟件平臺,可以連接著信息、用戶、不同的系統(tǒng)和設(shè)備,它簡化了在高度分布式Internet環(huán)境中的應(yīng)用程序開發(fā)。 3.2.3品質(zhì)管理技術(shù) 為保證系統(tǒng)實(shí)施的質(zhì)量,專門制定并發(fā)布了品質(zhì)管理制度,并在品質(zhì)管理制度下開展品質(zhì)管理工作。具體包括以下3點(diǎn): (1)統(tǒng)一規(guī)范。 我們根據(jù)系統(tǒng)的開發(fā)特點(diǎn),統(tǒng)一了系統(tǒng)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn),制定了各種開發(fā)文檔和編程規(guī)范。 (2)配置管理。 采用Microsoft公司的VSS進(jìn)行配置管理,并對程序提交進(jìn)行規(guī)定,在公司每天提交一次;在現(xiàn)場每周提交一次。 (3)檢查與測試。 設(shè)置專職的品質(zhì)管理組,按規(guī)定對文檔進(jìn)行檢查,對提交的程序進(jìn)行測試。測試結(jié)果采用公司自己開發(fā)的品質(zhì)管理軟件管理。公司管理人員、開發(fā)人員、品管人員通過品質(zhì)管理通過軟件,能及時查詢檢查和測試的結(jié)果。 3.2.4項目管理技術(shù) 為保證項目進(jìn)展順利,我們在實(shí)施過程中采用項目管理,具體措施如下: 。1)明確項目目標(biāo)與范圍。 項目目標(biāo)、范圍和方法是項目的甲方和乙方開展工作的基礎(chǔ),是合同內(nèi)容的具體體現(xiàn)。通過對項目目標(biāo)和范圍的管理,明確項目目標(biāo)、范圍和方法產(chǎn)生變更時,雙方能夠進(jìn)行及時的調(diào)整,并承擔(dān)各自的責(zé)任。 。2)建立項目組織。 項目成立了專門的項目組織,包括數(shù)采、過程監(jiān)控、計劃、質(zhì)量、設(shè)備和品質(zhì)管理等項目組,形成了完整的項目管理體系。 同時,我廠還成立了專門的項目管理組織,為系統(tǒng)實(shí)施提供了便利。 (3)制定項目計劃。 通過對計劃的制定、發(fā)布、變更(或取消)的全過程控制,確保:加強(qiáng)計劃的指導(dǎo)作用;明確各階段工作任務(wù)和工作量;平衡工作量,合理配置資源;為檢查、評價、改進(jìn)提供依據(jù)。 。ǎ矗┻M(jìn)行項目檢查與考核。 建立項目過程檢查和評價制度,確保過程活動的質(zhì)量和進(jìn)度,同時對項目實(shí)施人員和部門的工作進(jìn)行正確和有效評價。 寧波卷煙廠制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的實(shí)踐是在國家局863項目專家總體組指導(dǎo)下進(jìn)行和完成的。 4結(jié)論 制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)軟件彌合了企業(yè)計劃層和生產(chǎn)車間過程控制系統(tǒng)之間的間隙,是制造過程信息集成的紐帶。MES通過強(qiáng)調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn),同時也為敏捷制造企業(yè)的實(shí)施提供了良好的基礎(chǔ)。深刻理解MES這一先進(jìn)的管理思想,把握它的發(fā)展趨勢,對于如何在煙草行業(yè)正確的研究和推廣MES應(yīng)用具有重要的理論和應(yīng)用價值。