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2012年3月中国制造业信息化第41卷第5期
画向AM和LP的离散制造业MES研究
张成磊,刘红军,王迪
(成都理工大学管理科学学院,四川成都610059
摘要:通过对敏捷制造和精益生产的研究,指出离散制造业需要运用制造执行系统来实现敏捷制
造和精益生产,给出了制造执行系统应具备的功能,构建了基于SOA的MES架构并以CG公司
为例进行了应用分析
关键词:敏捷制造;精益生产;离散制造业;制造执行系统
中图分类号:C931
文献标识码:A
文章编号:1672-1616(2012)05-0026-04
随着经济全球化的不断发展,企业间的竞争越提供所需的产品。由于敏捷制造适于处理动态变
发激烈。离散制造企业要想提高其竞争力就要实化的市场需求,而精益生产提供了均衡生产调度和
现敏捷制造和精益生产,如此才能在根据市场变化降低系统运行成本的功能,因此将二者综合集成应
迅速地调节产品的种类和数量的同时不断地减少用到生产制造过程中,可以使制造企业利用现代化
不必要的浪费以降低成本。而制造执行系统作为技术合理配置各种资源生产出满足客户需求的多
企业信息化体系中控制系统与管理系统的衔接部品种、高质量、低成本的产品,从而增强其市场竞争
分,是提高企业生产制造管理水平的重要工具,对优势
企业实现敏捷制造和精益生产具有重要作用。
2离散制造业实现LP和AM需要
1敏捷制造与精益生产
MIES
敏捷制造(AM)是指制造企业采用现代网络
制造业按其产品制造工艺过程特点总体上可
信息技术手段,通过动态地、有效地协调整合各种概括为连续制造和离散制造。离散制造的产品往
生产要素,快速配置各种资源(包括技术、管理和往由多个零件经过一系列并不连续的工序的加工
人),响应用户需求,实现制造敏捷化的一种现代制最终装配而成。对于离散制造业来说,要实现精益
造模式。其核心是制造业要在不断变化、不可预测生产和敏捷制造就要把重点放在生产车间上,借用
的经营环境中,着力提升企业市场应变能力和快速先进的计算机网络技术、数字通讯技术、企业建模
反应能力的一种战略性举措,是现代制造业发展的技术等来提高企业现场的生产制造管理水平和过
方向,更是制造业信息化的必然趋势和本质要程管控能力,以便减少浪费、加快生产节拍、减少库
求
存和提高产品质量等。目前,离散制造业在进行敏
精益生产(LP)是一种及时制造、消灭故障、消捷制造和精益生产时普遍存在着物料浪费、交货拖
除一切浪费的生产管理方式,也是全员参与持续改期、库存资金被大量占压、产品质量不稳定、有订单
善的一种管理状态。它综合了大量生产与单件生但做不出来等许多问题。离散制造业要想解决以
产方式的优点,力求在大量生产中实现多品种、高上问题就需要不断提高其信息化水平,运用信息技
质量、低成本。它不但使制造工业获得了飞速发术来实现精益生产和敏捷制造。
展,同时也带动其他领域乃至整个社会发生了深刻
目前,离散制造业基本上都实现了ERP和车
的变化2。
间内的现场控制系统(FCS),但是ERP系统和
精益生产和敏捷制造虽然分别代表了东西方FCS系统都具有各自的局限性,从而在企业范围的
管理模式的发展方向,但也有许多相同点。他们都信息化过程中暴露出上层计划系统与底层控制系
强调利用市场知识和先进的现代化技术来为客户统之间的生产执行领域的空白,使得排产和调度过
收稿日期:2011-10-11
作者简介:张成磊(1984-),男,山东济宁人,成都理工大学硕士研究生,主要研究方向为管理信息系统。
?现代设计与先进制造技术?张成磊刘红军王迪面向AM和IP的离散制造业…27
于依赖经验,计划的可行性和应变能力较差,生产分析、质量改进业务执行的效率5。
执行过程不透明,管理者难以及时准确地获取生产
f.设备管理。记录生产设备的状态数据,通过
信息。因此,离散制造业急需运用制造执行系统活动监控和指导保证设备的正常运转。包括设备
(MES)来连接上层计刘系统与底层控制系统
状态监控、设备台账管理、设备维修管理和备品备
MES是美国管理界于20世纪90年代提出的件管理等。
新概念。MES是处于计划层和车间层操作控制系
g,人力资源管理。通过记录员工在生产过程
统之间的执行层,在整个企业信息系统中起着承上中的数据来评估工人的工作能力和核算芳动工时
启下的作用。MES对生产过程进行实时监视、诊等,为员工激励和培训提供依据
断和控制,完成生产单元整合和系统优化,在生产
h.产品眼踪。通过监视工件在任意时刻的位
过程层进行物料平衡、制订生产计划、实时排程、优置和状态来获取每一个产品的历史记录,该记录向
化调度,进而对生产过程物料、能量、质量、设备、资用户提供产品组及每个最终产品使用情况的可追
金,棋至人力资源统一进行监测、分析、控制和优溯性。
化,实现了从订单下达到产品完成整个生产过程的
i.执行分析。该功能通过对过去记录和预想
优化管理]。
结果的比较,提供以分为单位报告实际的作业运行
结果。执行分析结果包含资源可用性、资源活用生
3AM和LP下的MES应具备的功能产单元的周期、日程遵守及标准遵守的测试值,可
相对于连续制造业来说,离散制造业对MES以为管理者提供决策支持。
的要求更高:数据采集系统更为复杂、对作业计划
调度管理的要求达到工序级别、采用以产品BOM4基于SOA的离散制造业MES架构
为核心的生产模型等4。根据精益生产和敏捷制
制造执行系统在离散制造业的整个信息集成
造的特点并结合MES全球协会对MFS功能模块系统中起承上启下的作用。它的各个功能子系统
的划分以及相关文献,离散制造业的MES应具备既是独立的,又是相互协同的。同时,它与其他系
以下几个基本功能
统的集成更依赖于企业信息化的整体架构。因此
a,数据釆集,即获取产品生产加工过程中的各离散制造业的制造执行系统的架构必须是一种模
种数据和参数。为方便采集数据,在标识产品时尽块化的,能表现分布特性、开放性以及能够与其他
量采用条码或无线射频技术。
信息系统完美连接的集成框架。
b.工艺管理,即根据库存管理提供的物料的规
SOA是一种建立、维护、管理IT系统和业务
格、状态、库存情况和设备、人力的能力、状态、利用流程的方法。IBM对SOA做出了如下定义:它是
情况,利用CAD和CAM进行工艺设计和编制,为一个组件模型,它将应用程序的不同功能单元(服
车间、计划部门提供工艺图纸、技术参数等信息。
务)通过服务之间定义良好的接口和协议联系起
c,高级作业计划调度。它接收ERP系统下达来。接口采用完全中立的方式来定义,独立于实现
的生产计划,并对计划进行逐级分解,根据资源约具体服务的硬件、操作系统和编程语言。在SOA
束和均衡生产的要求,通过高效实用的车间作业计架构下,以服务形式出现的业务逻辑可以被共享、
划与调度算法合理安排生产过程中的各种资源。重用和配置,这样不同的信息系统之间或系统内部
d,过程控制。该功能监控生产过程、自动纠正的应用集成就变得轻而易举。因此,采用基于
生产中的错误并向用户提供决策支持以提高生产SOA的系统模式有利于面向精益生产和敏捷制造
效率。通过连续跟踪产操作流程,在被监视和被的离散制造业MFS集成框架的实现。
控制的机器上实现一些比较底层的操作;通过报警
笔者参