现代制造执行系统(MES)可以提供灵活性，使制造商能够定义满足其战略需求的解决方案。MES就是您要做的事情：定义所需的MES功能，使用标准，考虑模块化，并根据需要将控件与MES和MES与企业资源计划(ERP)集成在一起。

　　在过去的二十年中，战略性企业整合一直在进行中。尽管有很多技术可以实现这种集成，但实际上声称实现了任何大型集成的公司数量却很少。第一代制造执行系统(MES)实施方案是第一个技术类别，其任务是提供将企业各个部分集成在一起并确定该类别潜力的胶水。但是，它们的成功受到限制，部分原因是对MES范围和功能的定义范围狭窄且经常相互冲突。如今，新一代更开放，更灵活的系统使制造商能够以最适合其运营的方式定义MES。

　　定义MES

　　MES是动态信息系统，可推动制造操作的有效执行。当事件发生时，MES使用最新的准确数据指导，触发和报告工厂活动。理想情况下，MES由一组功能组成，这些功能管理从订单发布到生产再到产品交付的整个生产过程，描述了整个生产过程的所有阶段。

　　定义MES技术及其在提高制造卓越性中的作用的最重要的计划之一是由国际自动化协会(ISA)与制造界和系统供应商合作开发的ISA-95标准，包括控制，企业资源计划(ERP)和MES提供商。ISA-95使用制造运营管理(MOM)稍宽的术语来解决MES概念，但两者都试图对模型进行建模。商业物流软件和制造运营软件之间的信息交换。他们还可以对软件可以进行哪些活动进行建模，以及如何在制造操作系统中交换信息。

　　制造决策级别的ISA-95功能层次结构显示，在级别4，有业务计划和物流决策，这些决策由ERP和供应链管理(SCM)系统支持。传统的MES生活在3级环境中，它提供跟踪和趋势信息以支持工作流程，配方控制和维护等领域的决策。级别0、1和2是与实时生产事件相关的决策，例如过程感测，监督控制的操作和过程自动化技术。这是分布式控制，监督控制和数据采集(SCADA)和可编程逻辑控制器(PLC)系统的领域。

　　ISA-95除了规划制造操作的层次结构外，还旨在改善它们之间的互操作性，尤其是ERP和MES系统之间的互操作性。在最典型的流程中，计划的订单传递到控制层，然后控制层返回生产响应和功能信息。该标准描述了有效调度模型所需的材料，人员，设备和其他信息。但必须指出的是，该标准无意确切规定在哪种情况下使用哪种系统。它仅提供了期望公司适应其自身情况的中性准则和数据交换结构。

　　ISA-95标准还提供了用于定义制造运营管理活动功能范围的指南。这包括定义管理，资源管理，详细的计划，调度，执行管理，数据收集，跟踪和分析，因为它们适用于生产，维护，质量和库存区域。传统上，MES被视为ERP(第4级)与控件和自动化层(第2级)之间的转换层。在这个角色中，MES系统的目的是几乎实时地注册和控制来自ERP级别的所有生产订单。它通过与控制级别接口来收集和提供实时生产数据，并将所有必要的物流和财务相关数据返回给ERP来实现。但是，仅以这种方式定义MES的功能并不能使MES具有极大的潜力来提高制造生产率，质量和灵活性。它具有处理实时数据，执行业务规则并将其与工程，质量和生产工作流程集成的能力，使其成为持续改进的理想平台。

　　松开类别

　　为了实现MES的真正潜力，需要将重点从试图定义适合类别的位置转移到寻找为最终用户最大化生产价值所需的内容。自制造企业解决方案协会(MESA)创建第一个模型以来，MESA和整个行业都已经认识到，制造公司中共存的不同系统之间的界限是可变的，而不是固定的。例如，当查看ERP和MES软件之间的障碍时，规划，订单控制，人力资源(HR)和维护管理等许多功能之间存在明显的重叠。同样，在MES级别和监督控制级别(第2级别)的活动构成之间可能存在重叠。

　　现代的分析框架可以帮助我们确定在企业的各个级别上部署系统的可行性，工作量和成本，灵活性以及可维护性。例如，由CGI / Logica创建的框架对15个问题进行了分类，可以帮助制造商确定其软件需求

　　以下是可以在部署中使用的条件的示例：

　　分辨率：跟踪和追踪需要什么数据分辨率?

　　响应：该操作是否需要实时数据，或者可以以批处理模式进行处理?

　　可配置性：是否可以通过开箱即用的产品功能进行配置，还是需要定制开发?

　　可变性：制造过程是否应在给定的时间内保持稳定，还是需要经常进行更改和适应?

　　回答此类问题可指导确定实施每个MES功能的正确系统。尽管ISA-95标准明确指出了此类3级功能适用于整个MOM范围，但并不表示所有功能都必须由给定的MES解决方案来实现。实际上，对于某些细分市场和某些行业环境，ERP甚至可以更好地实现其中一些功能。

　　模块化MES的情况

　　要获得最佳生产率，需要混合使用ERP或MES软件选择性执行的功能。ISA-95标准通过对企业物流系统和制造运营系统之间的信息交换建模以及对在制造运营系统3级内交换的信息进行建模来帮助定义这样的解决方案。但是，这种实施策略取决于一个关键因素：是否存在真正的模块化MES。更准确地说，必须能够在不实现完整应用程序的情况下运行特定模块。并且必须有可能轻松地将那些模块与包含在不同应用程序中的功能模块集成在一起，这些功能模块包括ERP软件以及其他软件。

　　MES不能是覆盖所有可能功能的整体组件，而必须是一组模块化构建块，特定工厂可以根据其业务状况从中选择实施或不实施。除了使最终用户能够构建理想的解决方案之外，这种模块化还通过以下方式提供帮助：

　　扩展：制造商出于方法论原因或根据其人力或财务资源能力，希望逐步实现功能。

　　迁移：与扩展类似，功能模块需要逐步引入，同时与遗留解决方案进行强烈交互。

　　领域专业化：尽管MES提供了广泛的功能集，但它可能不包括某些行业所需的非常专业化的要求。

　　但是，模块化并不是可以添加到现有软件产品中的东西。该解决方案必须从一开始就通过模块化或基于解决方案的框架进行模块化设计，该框架仍对以后添加各种解决方案开放。

　　这种更加模块化和系统化的软件开发方法的另一个优点是，更加通用的系统可以更广泛地应用于一系列不同行业中的制造挑战。这也意味着人们能够对包含非常不同的过程的更复杂的场景进行建模。

　　实践中的模块化MES

　　ERP和MES之间的接口是为大型集成电路(IC)基板制造商实现的。尽管该项目包括大型工厂的全方位MES和自动化方面，但关键领域之一是SAP ERP软件的界面。该公司将SAP R / 3用于计划，将SAP APO-高级计划优化用于中长期计划。

　　考虑的第一个方面是接口的可靠性。该接口是双向的并且由同步和异步调用组成，是几个功能区域所必需的。但是，考虑到集成系统的不同性质，特别是在实时性和关键性方面，安装需要先进的缓冲和错误管理技术。

　　缓冲是必不可少的，因为两个系统的正常运行时间相关的服务级别协议(SLA)存在显着差异。如果ERP出于某种原因脱机，则MES不会停顿，因为它通过缓冲呼叫并在ERP系统重新联机时执行呼叫来保护所需的24/7操作。高级错误管理也是必须的，因为系统由组织内的不同小组控制并且分散在不同的地理位置。

　　可以进行ERP级别的更改，有时不能完全考虑不同制造设施中的所有影响，因此高级错误管理程序也至关重要。

　　从功能上讲，数据集成已在不同领域进行，以下是最关键的：

　　同步来自ERP的物料主数据：客户的ERP系统维护了主文件，包括产品信息，物料清单，流程，设备和生产步骤。目标是使其成为此类信息的唯一来源，以便所有所做的更改将立即与MES同步。

　　生产订单：同样，生产订单也从ERP同步到MES，而MES应用程序则通过定期更新和基于事件的任何更新报告给ERP系统，这些更新会影响到订单状态。

　　工程订单：工程订单是在MES级别创建的，并与ERP系统共享。

　　维护订单：由于MES应用程序密切跟踪制造设备的实际使用情况，因此在MES级别执行维护管理功能(包括基于时间和使用情况的事件)最有效。维护相关信息已发送到ERP。

　　物料清单：物料清单定期从MES更新到ERP。

　　仓库管理：仓库管理是在ERP级别实施的，但是车间中影响仓库库存的请求已与MES同步。

　　人力资源(HR)：多个MES功能需要最新的HR信息。其中包括有关员工培训，证书，角色和授权等方面的潜在关键信息，这些信息必须与ERP和MES的HR数据定期同步。

　　ISA-95指定的最常用的功能区域之一是将生产计划从ERP系统发送到MES，并将实际生产状态和性能信息同步回ERP。这样可以在公司级计划和计划之间进行双向通信，以提高生产车间的可见性。

　　除了上述接口之外，还为此客户端实现了调度接口。在此模型中，计划和调度是在ERP和MES的不同级别上完成的，从而实现了战术和运营级别调度功能的组合。ERP系统提供了基于船期和开始日期的无限容量计划。然后将其发送到SAP高级计划和优化器(APO)，后者根据容量和发货日期进行有限计划，而不是在资源/设备级别，而是在工作中心级别。

　　然后，将此高级别的粗略计划发送到MES，然后考虑到其他运营因素，将其转换为MES的运营计划。这些包括资源可用性和功能，配方和持久依赖性，轮班管理(员工可用性，资格和证书)，库存水平，设置时间，消耗品的准备和适应时间以及产品和消耗品的时间限制(手动优先级划分除外)。

　　MES级别的操作计划具有更高的粒度，并且基于附加信息，可以微调先前由ERP级别的更高级别计划所确定的序列。此外，由于条件可能会在车间一级发生变化，因此系统会比战术计划的频率高得多地重新安排运行计划。

　　战略性企业整合仍然很重要

　　除了简单的翻译层之外，查看MES / MOM空间还远远超出了战略企业管理的范围。作为控制和持续改进的平台，它至少可以实现以下功能，从而提高生产力，质量和灵活性，这些对于当今全球市场中的超动态竞争的生存至关重要。

　　同步供应链中的制造操作;

　　增加生产计划对运营和所有其他利益相关者的可见性;

　　提高决策信心，帮助每个人都知道情况变化时该怎么办。

　　这些对于提高生产率，质量和响应能力至关重要。MES可以通过提高产量，减少维护和人工成本来提高生产率。它通过监视和控制生产过程并适当管理制造异常过程来提高质量，同时提供对既定规范和准则的系统实施。而且，它可以更快地响应市场变化和突发事件，并可以更快地推出新产品。

本文由威海软件公司半岛科技转载整理2020.08.02