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离散制造业从ERP向MES迈进

引 言

随着经济全球化和信驱动轮息化的发展，企业想在激烈的竞争中立于不败之地，必须努力追求缩短产品上市时间（Time to Market）、提高质量（Quality）、降低成本（Cost）、改善服务（Service），不仅需要实现生产过程自动化，而且要求生产过程相关的调度、计划、决策、经营、人事等信息管理实现自动化，将技术、管理和人集成，实现企业综合自动化。因此，各企业应不断采用DCS、PLC等先进控制手段，努力提高过程控制系统（PCS）自动化水平，应在企业的管理决策层实施ERP/MRPⅡ系统，合理配置企业资源，使之充分发挥效能，获得最佳经济效益。

1 把握离散制造业ERP的需求

目前，我国离散制造业在全国工业中占1/5～1/4，工业增加值占1/5左右，占全国应重点围绕着功能电解液展开生产总值（GDP）的5%左右，机电产品的出口额占出口总额的40%以上。如此重要的离散制造业，其制造装备的更新和发展，决定着其它产业的效益、质量水平和发展速度，在深度和广度上影响着社会生产力水平的提高。全面提高装备工业的技术水平，是提高制造业竞争力的必然趋势。

离散制造模式的特点：离散式产品生产，是将原材料加工成零件，经组装部装和总装成为产品。传统的离散型产品生产，尤其是机械设备制造具有高抗拉抗冲击性能企业，生产规模都比较大，具有大而全的生产布局，将产品分为毛坯件生产、加工件生产、电器件生产、装配生产过程。其生产组织模式与产品的复杂程度、企业的加工手段、生产批量等因素有关。按需求驱动模式分为：ETO（订货设计生产），MTO（订货生产），ATO（订货装配生产）、MTS（备货生产）。按生产组织模式分为：大批量生产、批量轮番生产、单件小批生产、工程类生产。按工艺组织模式分为：按机床类型、按零件类型等等。在企业的发展过程中，其生产模式将随着产品生命周期、加工装备自动化水平、社会化协作环境、企业发展战略等因素的改变而变化。企业中的生产类型多为混合模式。

我国离散制造企业多年的MRPⅡ/ERP应用情况来讲，整体管理基础薄弱，主要体现在管理所需的基础数据比较粗放，包括：产品数据、库存数据、材料定额数据、生产计划数据、加工工艺信息、工时定额、工序信息、成本核算信息等等，在目前的ERP应用中，虽然资源和计划管理是重要功能，但ERP系统几乎不涉及车间内部的具体生产活动管理，如生阜康产单元间的资源调配、计划执行、生产监督等，车间的管理主要是依赖于人工实际经验进行，限制了ERP系统性能的充分发挥，严重制约了企业综合自动化的发展。20世纪90年代中期发展起来的企业制造执行系统（MES），正是打通这一瓶颈不可或缺的技术手段，并已得到学术界、工业界普遍的重视，成为企业信息化的热点之一。

2 制造执行系统MES的发展应用

MES在计划管理层ERP与底层控制PCS之间架起了一座桥梁（见图1）。一搬迁方面，MES可对来自MRPⅡ、ERP的生产管理信息进行细化、分解，形成操作指令传给底层；另一方面，MES可以通过PCS采集设备、仪表的状态数据和制造资源的实时动态管理，将制造系统与信息系统整合在一起，将生产状况及时地反馈给计划层，进行作业的动态调度，真正实现制造过程的闭环，形成以ERP/MES/PCS三层为核心的企业信息集成。

图1 MES意义

企业制造执行系统的建设是企业信息化发展的关键环节，是企业从工艺控制、制造过程控制，向信息化与全面综合自动化发展的必然之路。现在，制造业信息化系统已从初级的MIS发展到以生产控制、调度、优化、营销、经营、决策等为一体的企业综合自动化系统。企业的框架结构由经营层ERP系统、生产层MES系统、控制层PCS系统组成。MES作为执行机构，从生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化，实时地将生产过程信息反馈给上层系统；其时间维度主要在班组级和生产执行部门。

目前，有些大公司，如GE Fanuc、Nokia等，都在自己企业内部构建了MES系统，并取得明显的经济效果。某些软件的提供商们纷纷推出自己的MES软件产品和成套方案，例如：ABB公司的ProduceIT Management、Siemens公司的proCX、PEC公司的NWARE等。这些MES软件对MES中资源配置、作业调度、生产过程的实时管理及质量管理等基本功能进行了应用集成，有效地实现了对车间生产的跟踪、控制、优化婴儿推车。这些MES软件各有优势和侧重点，并在国外企业的应用中取得显著效果。

我国，MRPⅡ、MIS已渐成熟和普及，而对制造执行层的MES软件开发与应用还较薄弱。我国对车间层、单元层的研究大都着重控制模型的研究，很少从MES角度研究开发面向制造过程的集成化管理和控制软件。在MES技术研究上，国内外差别并不大；但在应用上大多还在制造设备的集成、状态监督和控制，MES产品开发和应用方面还处于起步阶段。

在工厂自动化FA（Factory Automation）方面，我国制造企业过去多是强调物流自动化，如自动化生产设备、自动化检测仪器、自动化物流运输存储设备等等，虽能取代不少人工劳动并解决一些生产瓶颈，但因缺少相应的信息集成系统，并不能充分发挥其功效，形成了所谓的“自动化孤岛”。

3 离散型制造业MES的前景

目前，MES主要应用在电子、汽车、食品、医药加工等离散制造企业。中国石化总公司、中国石油总公司为代表的近20家企业已经应用，并取得了良好的效果。但是，国内的MES市场还处于刚起步阶段，应用面不够广、量也不够大，国内还没有自主开发的成熟的MES软件。市场上的MES软件基本是国外产品，并且未其保证期1般为6年能与我国国情的管理理念有效结合，它们所建立的、作为MES核心的企业生产过程模型不适应国内企业环境的特点，需要重新开发。随着MES的不断推广，有待具有自主知识产权、商品化的国产MES软件来满足越来越多的实施MES企业的需要。

通常的制造执行系统（MES）是以ERP与企业自动化设备集成作为主要目标的，但对于离散型制造业来讲，由于其需求、资金等因素的影响，大多数企业的低层自动化设备有限，其制造执行系统（MES）的需求重点落在实时数据库，实现生产过程实时数据的采集和处理、作业计划与动态调度、细化到工序、班次、操作人员的生产统计与分析等等，一与自动化设备的连接中，主要解决如何在物料出人库过程中引入条形码的数据采集系统是较为普遍的需求，与ERP产品实现一体化，是离散型ERP管理的延伸。

因此，在离散制造业ERP的基础上进行深层次管理，进行制造执行系统（MES）的研究，随着我国企业制造装备的不断改进和更新，制造装备数字化与管理数字化的紧密结合，将推动离散制造企业制造执行系统的不断发展，它将具有广阔的市场前景。(end)