MES体系与标准
2020-04-29 09:43:14 101 举报AI智能生成
MES体系和标准整理
作者其他创作
大纲/内容
背景
定义
AMR：位于上层计划管理系统与底层工业控制之间的，面向车间层的管理信息系统
MESA：通过信息传递，从订单下达到产品完成整个生产过程进行优化管理。
工厂有实时事件发生时，MES能做出反应、报告，并根据准确的数据进行指导和处理。
需要与计划层和控制层进行信息交互
工厂有实时事件发生时，MES能做出反应、报告，并根据准确的数据进行指导和处理。
需要与计划层和控制层进行信息交互
NIST：从接受订货到制成最终产品全过程的管理活动得以优化，采集硬件、
软件的各种数据和状态信息。
软件的各种数据和状态信息。
行业差异
企业分类
生产方式
按订单生产
按库存生产
生产类型
批量生产
单件小批生产
大规模定制
产品类型和工艺组织
流程（连续）生产行业
通过对原材料进行混合、分离、粉粹、加热等物理或化学方法，使原材料增值。通常以批量或连续的方式生产
代表：医药、石油化工、电力、金属冶炼、能源、水泥、食品
离散（加工装配）制造行业
机械制造、电子电器、航空航天、汽车船舶
通过对原材料物理形状的改变、组装成为产品，使其增值。
流程行业和离散行业区别
产品结构
离散：Bom
流程：配方
生产计划管理
离散：单件、小批量。难以预测订单到达时间和工艺路线经常变更，需要良好的计划能力。
流程：大批量生产，只有满负荷运转，才能降低成本，更关心年度计划和物料需求
作业计划调度
离散：根据优先级、工作中心能力、设备能力、均衡生产等方面对工序级、设备级的作业计划进行有限能力的调度。
流程：以流水线生产方式组织、连续的生产方式。不需要精确到工序级，以产线为单元进行调度。
工艺流程
离散：工艺多样性、设备混用
流程：工艺固定、设备专用
设备及其自动化水平
离散：人员密集型企业，自动化更多在单元机，例：数控机床、柔性制造系统。自动化水平较低
流程：固定生产线，广泛采用PCS（过程控制系统）
批次管理和跟踪
离散：批次管理能力低
流程：批次跟踪要求高
数据采集
离散：以手工上报为主，结合条形码、无线IC卡、RFID（射频识别）等半自动方式进行工时、设备、物料、质量等信息采集
流程：设备控制器采用DCS、PLC，检测设备集成各种数字传感器
库房物料管理
离散：按工序根据生产作业计划以及配套清单进行领料
流程：连续生产，不设中间品、半成品库房，领料不按工序级领取
质量管理
离散：单件小批量生产，每个零件，每道工序加工质量均要检测。
批量生产，一般采用首检、抽检与统计分析相结合。
批量生产，一般采用首检、抽检与统计分析相结合。
流程：对生产批号进行抽检
体系结构
AMR
1990
三层结构模型
ERP或者MRPII
MES
控制层DNC、PLC、SCADA
1993
制造执行系统集成系统模型
工厂管理（Plant Management）:生产资源管理、计划管理和维护管理
工艺管理(Plant Engineering)：生产工艺管理、文档管理和过程优化
质量管理(Quality Management)：统计质量控制
过程管理(Process Management)：设备监测和控制、数据采集
1998
制造业务过程的REPAC模型
R(Ready):准备
E(Execution):执行
P(Process):处理
A(Analyze):分析
C(Coordinate):协调
MESA
1997
资源配置和状态
运作/详细调度
文档管理
数据采集
劳务管理
质量管理
过程管理
设备维护
绩效分析
生产调度单元
产品跟踪
ISA
ISA SP95(企业控制系统集成标准)
ISA SP98
国标-企业控制系统集成
模型和术语
层次模型
功能数据流模型
制造运行管理
信息模型
对象模型属性
人员
设备
物料
过程段
生产能力
过程段能力
产品定义
生产调度
生产绩效
制造运行管理的活动模型
概念
生产运行管理
维护运行管理
质量运行管理
库存运行管理
制造运行管理集成的对象模型属性
业务与制造间事务
事务消息和动词
SIMA
IDEF0建模方法
输入:活动需要消耗掉、用掉或变换成输出的东西
输出：活动的结果
机制：活动赖以进行的基础或支撑条件
控制：活动所受的约束或者进行变换的条件
SIMA是什么？
使用IDEF0方法建立针对制造软件集成的功能参考模型
涵盖实现产品所需要经过的设计、制造、管理各个环节和它们之间相互的作用关系
关系图
关系图
企业控制系统集成
01-模型和术语
层次模型
企业集成的不同层次
第0层：实际物理流程，实际生产过程,通常指制造或生产过程
第1层：关于传感和操作物理流程功能，通常表示用来监控和处理这些过程的人工或传感器
第2层：关于监测和控制物理流程的功能，监测、生产过程的监督控制和自动控制，表示手动或自动的控制动作,使过程保持稳定或处于控制之下
第3层：关于管理工作流来生产预期最终产品的功能，制造运行，通常指工作流、计划控制、按状态等产品的生产过程分级、档案维护、
生产过程优化、分派生产、生产调度、可靠性保证
生产过程优化、分派生产、生产调度、可靠性保证
第4层：关于管理一个制造组织所需要的、与业务相关活动的功能。业务计划和物料管理，通常指基本的车间调度、物料使用、配送和运输、决定库存水平、运行管理
基于角色的设备层次
企业：工场和区域的集合，企业负责确定要制造什么产品，在那个工场制造
工场：由企业确定一个实物的、地理的或逻辑分组。包括区域、生产线、流程段以及生产单元
区域：由工场确定的一个实物的、地理的或逻辑分组。包括工作中心、流程段、生产单元、生产线以及储存区
工作中心：设备的分组
生产单元：使一种或多种原材料转变、分离或反应，以生产中间产品或最终产品的设备集合
流程段：用于批量生产的设备集合。
生产线：专用于生产特定数量产品或产品系列的设备集合
储存区：专用于储存物料或设备的物理空间，或设备
工作单元：设备
生产单元和单元
生产线和工段
流程段和单元
储存区和储存单元
实物资产设备层次
功能数据流模型
制造业企业的功能
跨越企业控制边界的各种功能之间的信息流
功能
订单处理
生产调度
生产控制
生产控制的主要功能
过程支持工程
生产运行控制
生产运行计划
物料和能源控制
采购
质量保证
产品库存控制
产品成本核算
产品发运管理
维护管理
市场营销和销售
研究、开发和工程设计
信息流
调度
生产调度->生产控制
生产什么产品、生产多少、以及什么时候制成
按计划生产
生产控制->生产调度
已做了什么、做了多少、如何做的，以及是在什么时候做的
生产能力
生产控制->生产调度
当前承担的、可提供的，以及不可达到的生产设施产能。
物料和能源订货要求
物料和能源控制->采购
所需要的物料和能源的今后要求,以满足基于当前可用性的短期和长期需要
进货订单确认
物料和能源->采购
以收到的物料或能源的通知单
长期物料和能源需求
生产调度->物料和能源控制
长期物料和能源需求,是今后计划生产所需要的物料和能源时序限定
短期物料和能源需求
生产控制->物料和能源控制
当前计划或正在执行计划所需的资源有要求.
物料和能源库存量
物料和能源控制->生产控制
短期计划和生产科利用的物料和能源,通常涉及原材料。
生产成本目标
产品成本核算->生产控制
生产绩效目标,产品或工艺有关，包括物料、人工、小时、能源、设备利用或实际成本
生产绩效和成本
生产控制->产品成本核算
特定生产活动相关的实际使用和结果,包括物料、人工小时、能源以及设备利用。
入库物料和能源签收
物料和能源控制->产品成本核算
已收到的物料或能源和成本核算所需要的附加信息
质量保证结果
质量保证功能->产品库存控制、物料和能源控制、生产控制、运行控制
对原材料、加工中物料或产品所做的QA试验得出的结果
标准和客户需求
市场营销和销售->质量保证->生产控制
满足客户需要的产品属性的特定值，包括特定的加工技术规范以及物料特性。该信息可能会导致物料、设备以及人员特性以及相关测试更改或添加。
产品和工艺要求
开发和工程设计->流程生产控制、质量保证
通常对于批量制造的一般或现场处方，离散制造中的物料清单、装配指示和图纸，以及连续制造中的工艺描述。
制成品放弃
订单处理->质量保证
偏离正常产品技术规范的确认。
半成品放弃要求
生产控制->质量保证
由于物料、设备或质量尺度方面偏离了正常生产程序，当仍保持正常产品技术规范时放弃要求。
制成品库存量
产品库存控制->生产调度
制成品当前库存量
过程数据
生产控制->产品库存、质量保证
生产过程与特定产品和生产要求有关的信息
包装调度表
生产调度->产品库存
一个或多个存货单元物品的合并，以便交付给客户、库存货其他滴地方。
产品和工艺信息要求
生产控制->工程设计
对一种新的或修改的产品定义和工艺要求。
维护请求
生产控制->维护管理
对维护功能的请求，可能是计划内，也可能是意外事件所引起的非计划请求。
维护响应
维护管理->生产控制
例行的、计划的或非计划的维护的登录状态或完成
维护标准和方法
生产控制->维护管理
完成功能所做的维护操作与步骤
维护技术反馈
维护管理->生产控制
生产设备性能和可靠性信息，可能包括关于已完成维护的报告
产品和工艺技术反馈
生产控制->工程设计
反馈有关生产设备和产品性能信息，通常是由性能试验对运行控制的研究请求而产生的
维护购货订单要求
维护管理->采购
完成维护任务所需要的物料和供应品信息
生产通知单
订单处理->生产调度
关于需要在工厂加工的已接受的客户订单信息
可用性
生产调度->订单处理
工厂履行订单能力的信息
发货放行
产品发运->产品库存
发货确认
产品库存->产品发运管理
制造运行管理
生产运行管理
生产调度（部分）
生产控制
维护运行管理
维护管理
质量运行管理
质量保证
库存运行管理
产品库存控制
物料和能源控制（部分）
信息模型
生产运行管理
生产调度
生产绩效
产品定义
生产能力
维护运行管理
维护调度
维护绩效
维护定义
维护能力
质量运行管理
质量测试调度
质量测试绩效
质量测试定义
质量测试能力
库存运行管理
库存调度
库存绩效
库存定义
库存能力
02-对象模型属性
人员
设备
物料
过程段
生产能力
过程段能力
产品定义
生产调度
生产绩效
03-制造运行管理的活动模型
概念
生产运行管理
维护运行管理
质量运行管理
库存运行管理
04-制造运行管理集成的对象模型属性
05-业务与制造间事务
事务消息和动词
缩略语
MES(Manufacturing Execution System)制造执行系统
AMR(Advanced Manufacturing Research)先进制造研究机构
MESA(Manufacturing Execution System Association)制造执行系统协会
ISA(The Instrumentation System and Automation Society)仪表、系统和自动化协会
SP(Standard Project):标准项目
IDEF(Integrated Definition)集成定义方法
CIM(Computer Integrated Manufacturing)计算机集成制造
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