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两位制造商正在检查机器质量

什么是制造执行系统 (MES)?

制造执行系统,简称 MES,是一套综合性动态软件系统,用于监控、跟踪、记录和控制从原材料到成品的产品制造流程。MES 在 ERP 系统和流程控制系统之间提供了一个功能层,能够为决策者提供所需数据,帮助他们提高工厂车间的工作效率,优化生产流程。

 

无论企业的制造运营规模如何,MES 都可以帮助他们打造由信息驱动的制造流程,提高整体生产力和盈利能力。监管严格的行业尤其能够从中受益,比如制药、食品饮料、医疗设备、航空航天、国防以及生物技术等行业,这是因为受监管的企业必须遵守严格的法规,确保产品的可追溯性。他们必须制定适当程序来确保生产合规产品,这些程序应记录在案,并在必要时能帮助企业轻松召回成品。

 

在当今竞争激烈且瞬息万变的制造环境中,MES 对企业实现卓越绩效至关重要。Transparency Market Research 发布的研究报告预测,全球 MES 市场“到 2025 年底,将创造 180.6 亿美元的收入”。这项收入增长主要由三个因素推动,一是工业自动化技术在流程和离散制造行业的采用率提高,二是企业的合规需求不断增长,三是 MES 的部署成本降低。

MES 的五大优势

MES 能够跟踪海量数据,提供实时洞察,帮助企业提高生产效率和节约成本。MES 的其他优势包括:

  1. 加强质量控制:质量控制信息采用实时传输方式,一旦发现问题,部署了 MES 的企业就可以立即停止生产。这样可以减少浪费、废料、过剩和返工。
  2. 延长正常运行时间: MES 能够平衡人员、物料和设备资源,制定切实可行的生产计划。该系统集成了计划和维护功能,能够极大地优化产品流和资产利用率,延长正常运行时间并提高设备综合效率 (OEE)。
  3. 减少库存:MES 会根据新的生产、废料和不合格物料等信息更新库存记录,确保采购、装运和调度部门始终准确掌握物料库存情况。这有助于减少即时库存和在制品 (WIP) 库存,节省制造、运输、存储和库存监控方面的成本。
  4. 打造无纸化车间:消除文书工作,减少人为错误。通过所有集成系统,即时将车间记录的数据提供给决策者,支持他们实时制定决策。
  5. 加强产品跟踪和溯源:MES 将全程跟踪整个生产周期,利用相应的制造数据对最终部件或批次进行分组。这些数据能帮助制造商遵守政府或行业法规,提高合规性。

MES 的核心功能

1997 年,制造企业解决方案协会(Manufacturing Enterprise Solutions Association International,简称 MESA)定义了 MES 的 11 个核心功能。尽管 MESA-11 模型多年来不断发展,但最初的 11 个核心功能为各种类型工厂的运营奠定了基础,是当今制造执行系统不可或缺的组成部分。这些功能分别是:

  • 资源分配和状态管理: 利用实时数据,跟踪和分析机器、物料和劳动力等资源的状态,调整资源分配。
  • 工序/详细排程:根据优先级和资源承载力,对活动进行规划、安排和排序,优化绩效。
  • 生产单元分配:实时管理生产数据流,根据计算结果轻松、快速地调整生产调度。
  • 文档控制:管理和分发文档,包括工作指令、图纸、标准操作程序、批次记录等,方便用户访问和编辑这些文档。
  • 数据采集与获取: 跟踪并收集有关流程、物料和运营的实时数据,并利用这些数据制定更明智的决策,提高效率。
  • 劳动力管理: 跟踪员工的工作时间表、资历和授权,通过减少管理人员的时间和资源投入,优化劳动力管理。
  • 质量管理:跟踪质量偏差和异常情况,完善质量控制管理和文档记录。
  • 过程管理:管理从订单下达到成品的整个生产过程。深入了解影响质量的瓶颈和环节,同时建立完整的生产可追溯体系。
  • 维护管理:利用 MES 提供的数据,尽早发现潜在的设备问题,并调整设备、工具和机器维护计划,减少停机时间,提高效率。
  • 产品跟踪和溯源:跟踪产品的生产进度和生产过程,制定明智的决策。有一些制造商必须严格遵守政府或行业法规,对他们而言,掌握完整的产品生产历史数据十分必要。
  • 绩效分析:比较结果和目标,确定整个流程的优势和劣势,并使用这些数据提高系统效率。

MES 标准的发展历程

尽管 MESA-11 模型定义了 MES 的核心功能,但国际自动化学会 (ISA) 认为需要使用统一的术语和信息模型,来定义并整合企业系统与控制系统之间的活动。为此,他们在上世纪 90 年代末制定了 ISA-95 标准。通过规范术语,ISA-95 促进了供应商和制造商等利益相关方之间的有效沟通。统一的模型则有助于降低生产系统与业务系统集成时出错的风险。

 

ISA-95 定义了控制功能和企业功能之间的接口,用于创建不同的技术和业务流程级别。这种简化的分级模型将 MES 置于第三层级,介于业务计划和物流与流程控制系统之间:

  • 第 4 层 — ERP:业务计划和物流
  • 第 3 层 — MES:制造运营管理
  • 第 2 层 — 流程控制系统:批次控制
  • 第 1 层 — 流程控制系统:持续控制
  • 第 0 层 — 流程控制系统:离散控制

MES 与 ERP 集成

在当今的制造环境下,MES 与 ERP 并非两个对立的系统;这两个系统集成后,带来了单靠任一系统都无法实现的运营透明度。

 

ERP 侧重于创建和管理工厂计划,包括生产、物料使用、交货和运输,以及相关业务信息的收集。MES 则侧重于管理和监控制造运营,以及实时报告生产线活动。

 

将 ERP 和 MES 集成能够建立一体化的生态体系,帮助企业全方位了解财务、采购、供应链管理、制造和物流等环节。通过整合这些信息,企业能够提高敏捷性,并提供可靠的数据,从而准确地预测从销售到资产利用再到制造管理的各种情况。

 

利用 ERP 系统提供的数据,企业可以确定要生产的产品,MES 则能将 ERP 数据与车间信息相集成,帮助企业确定适当的产品生产方式,减少浪费,提高利润。

MES 趋势和新技术

依托先进的技术,MES 正在发展为以服务为导向的模块化互联系统。

 

云连接是智能工厂的支柱,能够支持高级制造系统、设备、产品和机器的自主交互。整个供应链中的工业物联网 (IIoT) 设备和传感器都在不断收集和生成数据。这种实时的数据共享模式能帮助智能工厂持续完善运营,包括实现工作流程自动化、打造定制化产品和服务,以及提高智能化水平和效率。

 

MES 软件还可以帮助制造商充分把握 MES 发展的核心趋势,即定制生产。智能工厂要做的不是大规模的批量生产,而是实现大规模的定制化生产,并以经济高效的方式满足客户需求,为他们提供能够负担得起的高度定制化产品。

 

虽然个性化定制让制造流程变得更加复杂,但是先进的技术可以帮助制造系统实时做出响应和调整。人工智能可以帮助企业提高生产效率,实施预测性维护,减少浪费。机器学习功能则能让生产线变得越发智能和高效。利用虚拟现实技术,制造商可以模拟流程,并识别潜在的改进机会。他们还能集成增强现实解决方案,减少生产停机时间,优化车间运营。

 

借助这些先进的技术和功能,企业能够在数字经济时代轻松提升竞争力,打造成本更低、质量更优的定制产品,快速、准确地响应市场需求。

优化制造执行系统

借助 MES 软件,提高可视性、资产和设备利用率等。

MES 常见问题

制造执行系统 (MES) 是一种软件,专门通过监控、跟踪、记录和控制整个生产周期来优化制造流程。该软件有助于加强质量控制,延长正常运行时间,同时降低库存和成本。MES 的核心优势在于能够加强产品跟踪和溯源,这项优势对于必须满足合规性和透明度要求的制造商至关重要。

MES 和 ERP 系统在制造运营中发挥着互补作用。将这两个系统集成后,企业可以全面了解整体运营情况,而这是单靠任一系统都无法实现的。例如,借助 ERP,你可以确定要生产哪些产品,借助 MES 则可以确定如何高效地生产这些产品,并实现盈利。

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