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• 關鍵詞：                                                                MES                                                                流程行業

• 摘要：MES（Manufacturing Execution System，制造執行系統），起源于上世紀90年代，是面向車間層的信息管理系統，它位于上層計劃管理系統與底層工業控制系統之間，為操作人員和管理人員提供生產計劃的執行、跟蹤以及所有生產相關資源（人、設備、物料、工藝、客戶需求等）的當前狀態 。

1.什么是MES？

MES（Manufacturing Execution System，制造執行系統），起源于上世紀90年代，是面向車間層的信息管理系統，它位于上層計劃管理系統與底層工業控制系統之間，為操作人員和管理人員提供生產計劃的執行、跟蹤以及所有生產相關資源（人、設備、物料、工藝、客戶需求等）的當前狀態 。

當前，在工業4.0的時代背景下，隨著工業物聯網、大數據和云計算等新一代信息通信技術的發展與廣泛應用，MES被賦予了新的內涵。工業4.0時代的MES，是企業為了應對市場變化、滿足客戶個性化需求，實時響應和調整生產過程、快速分析和協同決策的制造執行與運營管理系統，它可與企業的其它管理系統無縫銜接，實現從市場需求、工藝及流程設計，到產品生產、交付的全過程閉環管理；實現從生產計劃到生產執行過程中，對人員、設備、物料、質量、資源和能源的管控。

2.為什么需要MES？

隨著市場環境的變化和現代生產管理理念的不斷更新，一個制造型企業能否良性運營，關鍵是使“計劃”與“生產”密切配合，企業和車間管理人員可以在最短的時間內掌握生產現場的變化，作出準確的判斷和快速的應對措施，保證生產計劃得到合理而快速修正。雖然ERP和現場自動化系統已經發展到了非常成熟的程度，但由于其服務對象是企業管理的上層，對車間層的管理流程不提供直接和詳細的支持。而現場自動化系統的功能主要在于現場設備和工藝參數的監控，它雖可以向管理人員提供現場檢測和統計數據，但無法給出針對車間的整體管理信息。

所以，ERP系統和現場自動化系統之間出現了管理信息方面的“斷層”，對于用戶車間層面的調度和管理要求，它們往往顯得束手無策或功能薄弱。比如面對以下車間管理的典型問題，它們就難以給出完善的解決手段：

1、生產線和加工設備有多少時間在生產，多少時間在停轉和空轉？影響設備生產潛能的最主要原因是：設備故障？調度失誤？材料供應不及時？工人培訓不夠？還是工藝指標不合理？

2、能否對產品的質量檢測數據自動進行統計和分析，精確區分產品質量的隨機波動與異常波動，將質量隱患消滅于萌芽之中？

3、傳統人工報表費時費力誤差大，能否自動統計每個過程的生產數量、合格率和缺陷代碼？

而MES的定位，是處于計劃層和現場自動化系統之間的執行層，主要負責車間生產管理和調度執行。一個設計良好的MES系統可以在統一平臺上集成諸如生產調度、產品跟蹤、質量控制、設備故障分析等管理功能，使用統一的數據庫和通過網絡聯接可以同時為生產部門、質檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息服務。系統通過強調制造過程的整體優化來幫助企業實施完整的閉環生產，協助企業建立一體化和實時化的信息體系。

3.我們的ForceCon-MES能做什么？

實現企業內部各種生產資源的統一協調，制定合理、有效的生產計劃。

實現對生產過程、裝置及設備運行情況、產品質量及生產成本的實時監控。

實現各部門在生產管理方面的業務協同，加快計劃的下達、物料的供應、生產異常情況的反饋與處理。

通過規范化的管理流程，落實并跟蹤生產計劃的執行情況，減少損失和消耗。

實現物料數據的完整性、一致性、準確性管理，有效監控物料平衡，并降低生產成本。

實現從原材料進廠、到生產過程中的半成品，到最終產品出廠的全過程的質量檢驗，嚴格控制產品批次及質量管理。

根據生產計劃制定有效的設備檢維修計劃，做好設備日常維護與保養，提高設備的生產能力和綜合效率。

提高生產數據傳遞的及時性、準確性，并且通過對大量生產相關數據的統計、分析，為生產過程改進提供數據支撐。

4.ForceCon-MES功能模塊簡介（以化工行業舉例）

5.我們的技術方案（以化工行業舉例）

5.1.系統部署架構

MES系統的部署架構如下圖所示：

整個生產企業的信息系統劃分為三層，過程控制層、生產執行層、企業管理層，其中MES作為生產執行層的核心系統，在整個企業信息集成系統中承上啟下，是企業生產活動與管理活動信息溝通的橋梁。

5.2.系統功能架構

MES系統功能架構如下圖所示：

整個MES系統的設計，遵守流程行業生產及安全管理業務標準與規范、遵守中國電子行業MES標準與規范、遵守信息化建設與信息安全及信息集成接口的標準與規范。

5.3.系統集成方案

MES系統支持與第三方系統的集成，集成方案如下圖所示：

MES與實時數據庫接口，實時數據庫為MES系統提供生產裝置的溫度、壓力、液位等工藝運行參數，關鍵設備的運行數據，物料投用量及水、電、氣等公用工程的用量，生產安全監測數據、環境在線監測數據等；MES在獲取生產相關的實時數據之后，可以通過工藝流程圖、物料流向及平衡圖、能流圖、報警監控圖等進行展現；MES還可以通過餅圖、柱狀圖、儀表盤、趨勢圖等，對生產核心數據進行統計、分析及展現。

MES與ERP接口，MES與ERP系統實現信息的雙向交互，ERP根據客戶的訂單信息下達生產任務到MES系統；MES系統根據生產任務制定生產計劃，并確定物料需求計劃，上傳給ERP系統，根據庫存情況執行物料的采購。

MES與EMS接口，MES與EMS系統實現信息的雙向交互，MES根據生產計劃下達能源需求計劃給EMS系統；EMS系統把生產能耗數據、設備能耗數據、生產能耗分析等信息上傳到MES系統，為生產調度部門優化生產工藝、節能降耗提供決策依據。

MES與LIMS接口，MES與LIMS系統實現信息的雙向交互，MES系統根據生產原輔料及生產過程中質量控制的要求和最終產品的檢驗要求，給LIMS系統下達檢驗任務與計劃；LIMS系統則把原輔料、過程品、產品的檢驗結果及生產環境的檢測結果上傳到MES系統，為生產管理部門控制產品質量、安全環保部門控制生產排放提供數據支撐。

MES與SCM接口，MES與SCM系統實現信息的雙向交互，SCM為MES系統提供原輔料的發貨狀態及物流信息；MES則根據訂單的生產進展情況，為SCM提供生產狀態。

MES與CRM接口，MES與CRM系統實現信息的雙向交互，CRM系統為MES系統提供客戶及其對產品的需求信息，以及對產品的質量反饋；MES系統則針對客戶的需求及問題進行分析并反饋。

5.4.信息安全方案MES系統安全防護方案如下圖所示：

工業隔離網關PSL，在關鍵的生產裝置及控制設備前端，部署工業隔離網關PSL，確保控制網絡內部不同區域的安全性，以及控制網絡接入信息網絡的安全性。

工業采集網關ICG，在智能儀表前端部署工業采集網關ICG，針對不同種類的數據通訊協議進行采集及轉發，同時具備工業防火墻的安全防護功能。

工業防火墻ISG，在工業控制網絡與企業管理網絡之間部署工業防火墻ISG，主要針對來自網絡的病毒傳播、黑客攻擊等不安全行為進行過濾及防護，避免對工業控制網絡的影響，確保生產活動安全、穩定的運行。

安全管理平臺，部署在生產執行層，全面監控控制及安全設備的運行狀態，當出現運行指標異常或發現攻擊行為或違規訪問時，能夠及時進行多種方式的報警，幫助管理員迅速定位故障點，發現高危安全事件，及時采取有效措施，保障生產活動連續、正常運行。

6.我們的優勢