MES在各行业中的需求与解决方案（三）

2015-03-15罗克韦尔自动化中国有限公司华镕

自动化博览 2015年3期

关键词：工单调度生产

罗克韦尔自动化（中国）有限公司华镕

MES在各行业中的需求与解决方案（三）

罗克韦尔自动化（中国）有限公司华镕

典型的MES功能模块和相关术语

1 概述

本文根据特定MES功能和它们的特定应用使用不同的术语。有时不同行业不同目的使用相同的术语。

表1给出了一般工业、跨行业和特定行业的术语。表1提供了各个模块应用领域的概述以及它们的使用。对于每个模块，具体列出了主要支持的区域和活动。表1仅提供一般概述而不是完整的术语。

表1 典型MES模块和MES相关术语的分类

S Q C统计质量控制3√√√√√√T & T跟踪和追溯3√√√√√√√W M S仓库管理系统3 / 4√√√√√√制造工业（大批量和单件生产）C K M车载管理3√√√√√√√G E N最终产品部件家谱3√√√J I S / J I T正好在列 /准时4√√√√√√√K B M看板管理3√√√√√√√M D A机械数据采集3√√√√√√P D A生产数据采集3√√√√√√√P M C生产监视与控制3√√√√√√√R T L S实时定位系统3√√√√√√R W M返修管理3√√√√√√R T S实时调度器3√√√√√过程工业A M报警管理2 / 3√√√√√√A P C先进过程控制2 / 3√√√√√L I M S实验室信息管理系统3√√√√√√√√P I M S过程信息管理系统3√√√√√D C S分布式控制系统2√√√√√P A S过程自动化系统2√√√√√（1）批处理E B R电子批记录3√√√√√R A配方制作2 / 3√√√W D称重与发放3√√√√（2）连续过程B M A混合和传输自动化2 / 3√√√√√√√√√B P C混合属性控制2 / 3√√√√B R C混合比例控制2√√R P M S炼油和石化建模系统3√√√√√√（3）灌装和包装L M S生产线监测系统2 / 3√√√√√

2 典型MES功能模块和MES相关术语简述

2.1一般工业

CMMS——计算机维护管理系统

CMMS用于维护相关数据、能力和工单，以及相关的成本和性能测量的管理、规划、控制和监视。

DCA——文档控制和归档

DCA系统或MES的模块，用于对相关文件处理、管理、存储和检索。主要功能包括：电子存储；文件的访问权限管理；根据文件类型和状态文件工作流的组织，以及预定义的处理时间；文件存档，包括版本和历史管理。

EWI——电子工作指令

对于每种类型的设备、事件或目的，EWI规定了在什么条件下和用什么方式工作，工作执行应记录在案。 EWI还定义了为这个工作所需的人员和资源。

EMI——企业制造智能

EMI是一个软件系统，集成及关联了生产相关数据，该数据通常存储在多个和分布的企业系统中。

ERP——企业资源计划

ERP系统是一个包括财务和生产相关业务过程的综合管理企业IT系统。用于监测和控制过程等不同的战略规划、生产、分销、工单处理和库存管理。

KPI——关键绩效指标

关键绩效指标是性能和经济测量，指示战略和运营目标实现的程度。

MM—— 材料管理

材料管理包括在生产过程中材料流、以及相关信息流的规划和控制。通常，该材料数据从ERP / WMS系统导入，并用于制造中的管理和库存处理。

重要的功能组件管理识别、分类、处置、规划、采购、质量控制、包装、贮存要求等。

OEE——整体设备效率

OEE是一种性能测量，指示技术装备整体有效利用率。该OEE用百分比表示，并用实际测量的设备利用率与理论上可能的最大利用率进行比较。

制造OEE使用可用性产品的时间、设备性能和达到质量标准生产量来计算。OEE的参考值可以用最大可用的生产时间除以生产调度。

另一个使用业务OEE的因素是设备计划的非利用时间。这个值是基于每年（8.760小时）的总小时数。

OM——工单管理

工单管理确保及时和准确的资源采购，保证准时生产和交货。

PAMS——工厂资产管理系统

工厂资产管理系统是一种软件系统，用于对生产相关设备的管理和在线监测。具体包括了机械、现场设备，以及相关的硬件和软件。使用实时监视，PAMS也根据他们当前条件促进所有资产的优化检查和维护。工厂资产管理的基本概念适用于过程以及制造等行业。

PRM——人力资源管理

PRM系统管理可用的人力资源，并基于任务要求、时间约束和技术能力，优化工作分配。

PLM——产品生命周期管理

产品生命周期管理（PLM）收集产品相关的技术、业务和管理数据，涵盖了产品的整个生命周期，并使数据在不同的产品阶段可用。

PPS——生产计划与调度

生产计划与调度基于计算机系统，用于在生产制造设施中进行生产的运营规划和控制。

QMS / QA——质量管理体系/质量保证

质量管理体系的目的是对产品和工艺进行改进。质量管理体系定义了规程，以达到规定的产品质量。质量保证（QA）确保符合质量管理体系（QMS）定义的规程。对于特定区域有特定规程，可能还有法律要求的强制执行。

SCADA系统——监控与数据采集

SCADA系统是软件系统，用于监测和控制工艺过程。它们可视化过程的执行、记录过程数据，并允许操作员控制设备和过程。该过程界面需要适当的控制和通信基础设施。

SCM——供应链管理

供应链管理控制和协调物流网络中的信息和组织。该物流网络覆盖了从供应商、制造和生产，到最终客户的整个价值链。

供应链管理的目的是提高整个供应链的效率，并协调供应商、制造商、客户和物流服务供应商之间的业务流程。

SPC——统计过程控制

基于统计参数过程的管理和优化。

SQC——统计质量控制

SQC监视对时常采样结果质量标准的符合性。在SQC中实施的统计算法，动态确定采样数量和频率。

T＆T——跟踪和追溯

跟踪和追溯是一个通用术语，用于产品的识别和跟踪，无论是在生产、质量保证或是在物流运输。在生产中，重点是确定产品的生产状况，可能包括它的物理位置。为了保证质量，强调的是符合生产要求，特别是有关健康和安全方面的因素。

跟踪和追溯以跟踪部件（召回行动）和批次（食品、饮料、以及医药等行业）为基本前提。

WMS——仓库管理系统

仓库管理系统是一个IT系统，在数量和价值方面管理存储产品。为了控制库存和最大化收益，它包括了如采购、收货、发货、配送、发票、应收账款和现金流管理等方面。

2.2制造业（大批量和单件生产）

CKM——车载管理

术语车载管理来源于汽车的总装生产线，代表一种配货策略，即在装配前必须把专用装配部件放入车上的一个“篮子”。这个篮子随着车穿过总装生产线，并提供在装配阶段所需的专门选定的组件。

详细调度

详细调度，常常与机械控制中心结合使用，是详细规划和执行生产工单的工具。制约因素，如技术序列以及优化设置时间和生产数量要纳入考虑。详细调度优化机械的利用，一旦发生变动，应提供基于计算机的重新调度（优先级或快速工单），并清楚地显示过程的执行。因此，它能确保及时和优化生产运行。详细调度工具主要用于单件生产，但也用于非互联设备的批量生产。

GEN——产品家谱

产品家谱确保组装成最终产品的所有部件可以根据其制造商、产地或特定属性进行跟踪。家谱有时也称为追溯。

JIS/ JIT——正好在列/准时

JIT（准时）指的是在一个特定的预定时间，组装部件直接到装配线或位置的递送。供应商承诺在指定的时间窗口内交付部件。

JIT实践避免了大的库存水平和库存时间，从而优化了物流成本。 JIS（正好在列）比JIT更进一步，指定的组装部件按照正确的顺序送到装配生产线或位置。例如，在汽车的最终组装过程中，外部后视镜按照颜色顺序交付，它是按装配线上不同颜色喷漆车辆的顺序来确定的。

KBM——看板管理

看板是一种基于卡片或标签（名称源于“招牌”或“广告牌”）进行生产调度和物流的简单而高效的系统。该系统是在50年代初，由丰田生产系统的一部分开发而成的。

看板是一种按照材料消耗而创建“拉”的补给方法。这样，生产控制和材料供应仅在生产材料消耗的基础上提供。该卡是控制系统的基本元件，并在需要时发送信息。

看板循环可以明显降低生产的材料库存，同时提高了交货的可靠性。今天的物理卡正在逐步被基于计算机的信息所取代。这通常被称为电子看板。

MDA——机器数据采集

机器数据采集收集相关的参数、生产指标、状态和机器运行时间的信息。此信息用于规划和控制生产工单。

PDA——生产数据采集

PDA收集当前运行过程中的数据和状态信息（如工单状态、生产指标，如数量、体积、重量、质量数据等）。

PMC——生产监视与控制

生产监控包括了多个实时系统，收集和处理生产相关的全部数据，如数量、工艺参数、工厂及机械状态。一旦出现不可接受的偏差或差异，可能会自动执行纠正措施，包括PPS输入。根据自动化程度，数据可以直接传送到从属系统或导致相应的指令给人员（例如，给定值的变化、拒绝、关机）。

RTLS——实时定位系统

RTLS是一个系统，通过启动装有应答器的物体（如汽车），经过多个接近测量或多个三角测量提供实时位置。 RTLS的优点是，汽车或其它物体的位置可以在任何时间确定。这可以优化修补运行或物流过程。另一个应用是通过改锥和车辆的自动识别，自动给车辆准确无误地分配螺丝。

RWM——返修管理

返修管理永远是质量管理的一部分，包括为每个产品各部分的完成部门。返修管理的性能需要对最终产品、办公区、备品备件、员工和质量检验的规划。

排序

排序确定产品生产的位置（机器分配）、产品或批处理的顺序（次序规划）和生产的时间（时间规划）。万一发生故障，次序规划应以最小改变处理顺序的影响。

2.3过程工业概述

AM——报警管理

报警管理提出了各种各样的方法、功能和工具，用于防止不正常的工厂条件，并为操作员提供处理和控制的支持。

APC——先进过程控制

先进过程控制提供了一种控制结构，通过加强典型层级概念的基本控制，为工厂或车间的多变量或离散量控制实现经济过程管理和特定过程优化。

该功能和工具的范围从简单增强，如前馈或串级控制，到动态去耦合交互，再到基于模型的多变量控制器和使用过程仿真的优化。

典型的模块包括基于模型预测控制（MPC）、实时优化（RTO）、非线性控制（NLC）、统计过程控制（SPC）和软传感器。

LIMS——实验室信息管理系统

实验室信息管理系统（LIMS）支持计划、控制、评估和存档化实验工单。它通常支持的功能包括主数据、工单和样品登记、检测范围定义，样品和任务分配，结果收集、数据评估，报告创建和数据发布。

PIMS——过程信息管理系统

过程信息管理系统（PIMS）对生产过程中生成的当前和历史信息进行收集、整合、处理、存档和报告。它使生产数据可整合，生产序列可追溯，并为计算生产指标提供信息。

DCS/ PAS——分布式控制系统/过程自动化系统

分布式控制系统控制连续或批量过程。它主要由直接连接到过程执行控制和监视功能的控制器、以及操作员和工程师站构成。

2.4过程工业：批处理

批量分析

这个软件是MES系统或DCS的一部分，用于评估和评价生产进度以及批处理的产量和质量。典型的功能有：确定和显示参数、质量相关差，并把其他批次与“黄金批次”进行比较。

批量控制

批控制软件是MES或DCS的一部分，按照电子作业或控制指令的形式完成配方的自动执行，实现较低级别的自动化功能。

EBR——电子批量记录

EBR是电子化和自动生成的批生产日志，它记录了批次生产和相关的配方数据、实际过程的数据和事件。

此软件是MES的一部分，允许对EBR定义、创建、管理和存储。

配方编辑器，RA – 配方制作

配方编辑软件模块是MES或DCS的一部分，用于配方的创建和管理。配方是根据预定义规程制造产品的规则。该配方包含了过程执行的必要条件、用什么顺序和在什么工艺条件下执行程序步骤的说明。根据工厂自动化的程度，配方包含由配方控制的操作员工作指令（用纸质或电子）和/或自动执行的控制指令，这通常利用DCS较低级别的自动化功能。

调度中心

调度中心是一个MES模块，用于过程工业生产订单的详细调度、实施和状态显示。调度中心完善了长期调度的要求，例如，源于ERP系统，利用工厂数据采集提供的信息。调度中心软件还可以检测并跟踪所需的材料和设施（MT – 材料跟踪和ET -- 设备跟踪）。调度中心的图形显示经常使用动态更新的甘特图，表明设备计划和实际分配对时间的函数。

调度中心可以作为一个手动规划板、一个独立软件解决方案，或一个综合运营管理软件中的集成模块来实现。

WD——称重和发放

WD描述了材料的称重、准备和分发，根据配方规范通常添加手动操作。在使用点，该称重与标记的材料制成移动的容器、圆桶或袋子，并且在正确的时间必须添加到正确的批次。MES 的WD软件管理和记录这些关键序列。