譯者前言
生產計劃與實時調度(如果針對一個車間而言),也稱為作業計劃和實時生產調度,在未應用計算機信息繫統(計算機軟件繫統)之前,都是通過有經驗的計劃員或調度員手工完成的。
隨著計算機和信息技術的發展,20世紀60年代末,傳統科學管理方法開始與計算機軟件繫統相結合,約瑟芬?奧利基等設計開發了物料需求計劃(Material Requirements Planning,MRP),實現了計算機繫統在生產控制領域的大規模應用。70年代末,MRP融入了財務繫統、需求預測等功能,逐漸發展成為MRPⅡ;到80年代末又逐漸擴展演變為企業資源計劃(Enterprise Resource Planning,ERP)。同時,制造企業車間層所應用的專業化生產管理繫統,例如作業計劃和實時生產調度繫統,則逐漸演變為制造執行繫統(Manufacturing Execution Systems,MES)。
制造執行繫統的概念是由美國先進制造研究協會(Advanced Manufacturing Research,AMR)在1990年首次提出的,旨在加強MRP計劃的執行功能,把MRP計劃與車間作業現場控制,通過執行繫統聯繫起來。這裡的現場控制包括PLC程控器、數據采集器、條形碼、各種計量及檢測儀器、機械手等。MES繫統設置了必要的接口,與提供生產現場控制設施的廠商建立合作關繫。
制造執行繫統能夠幫助企業實現生產計劃管理、生產過程控制、產品質量管理、車間庫存管理、項目看板管理和人力資源管理等,提高企業制造執行能力。
AMR將制造企業分成3層體繫結構,ERP繫統位於企業上層計劃層,MES位於上層的ERP繫統與底層的工業控制之間的面向車間層的生產管理繫統。它為操作人員/管理人員提供計劃的執行、跟蹤,以及所有資源(人、設備、物料、客戶需求等)的當前狀態。
制造執行繫統國際聯合會(Manufacturing Execution System Association International,MESA)於1997年開始陸續發表MES白皮書,給出了MES的描述性定義。MESA對MES所下的定義:“MES 能通過信息傳遞,對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。當工廠發生實時事件時,MES能對此及時做出反應和報告,並用當前的準確數據對它們進行指導和處理。這種對狀態變化的迅速響應使MES繫統能夠減少企業內部沒有附加值的活動,有效地指導工廠的生產運作過程,從而使其既能提高工廠的及時交貨能力,改善物料的流通性,又能提高生產回報率。MES繫統還通過雙向的直接通信,在企業內部和整個產品供應鏈中提供有關產品行為的關鍵任務信息。”
因此,MES繫統特點主要體現在以下四個方面:
(1)MES繫統是對整個車間生產過程的優化,而不是單一地解決某個生產瓶頸。
(2)MES繫統提供實時收集生產過程數據的功能,並做出相應的分析和處理。
(3)MES繫統與計劃層和控制層進行信息交互,通過企業的連續信息流來實現企業信息全集成。
(4)MES繫統實現生產過程的透明化和實時監控。
德國提出的工業4.0,強調了工業生產的數字化,使得MES繫統的重要性引起了廣泛的關注。中國也提出“中國制造2025”,在開展智能制造和數字化工廠的研究和示範過程中,明確提出了企業必須實施MES繫統。MES繫統不僅作為降低生產成本的工具,以圖在高生產成本的制造環境中增強和保持企業的競爭能力。隨著與質量保證的日益關聯,MES繫統不僅僅作為生產更高效的工具,更是作為保證產品具有更高質量的手段。現在它的發展趨勢是,在 MES 繫統裡能夠交互地監控制造和質量保證過程,不僅避免產品交貨缺貨,而且保證制造無缺陷的產品。這意味著,在制造過程就能及早發現工件原料、制造工具、加工設備和工藝過程的問題,從而不再生產出廢品。為了推進我國MES繫統的開發和應用實施,我們特翻譯了本書。
本書原著由德國MPDV Mikrolab GmbH的柯裕根教授(Prof. Jüergen Kletti)和雷納爾?戴森羅特(Rainer Deisenroth)先生等撰寫。MPDV Mikrolab GmbH 30多年來專門從事制造執行繫統的開發和應用實施,參與了德國工程師協會VDI 5600標準(MES標準)的制定,在全球擁有大量的關於企業成功應用MES繫統的案例,積累了豐富的MES繫統開發理論和實踐經驗。本書是國內第一本MES繫統的譯著,旨在給我國的MES繫統開發人員和企業提供借鋻和參考,我們相信本書的出版必將促進中國的 MES 繫統開發和應用。
本書由瀋斌、王家海、王翔、李昕、湯雲哲、朱殿臣、丁寧格和吳一智合作翻譯,全書由瀋斌、王家海審閱和統稿。
本書的翻譯得到了原著作者的大力支持。此外,MPDV Mikrolab GmbH的李銘鋒先生對全書的圖表作了部分的修改和翻譯,還得到了默佩德衛(MPDV)軟件技術服務(上海)有限公司曹海勇博士等的大力支持,在此表示衷心的感謝!本書的翻譯出版得到了電子工業出版社的大力支持,特別感謝電子工業出版社工業技術出版分社徐靜社長、郭穗娟編輯認真而細致的工作。
由於譯者的專業知識和德語水平有限,書中定然存在疏漏和欠妥之處,敬請讀者和有關專業人員批評指正。
譯 者
2016-09-12
原著前言
制造執行繫統(MES)的思想自產生以來,已經發生了明顯的變化。MES繫統最初被看作降低生產成本工具,以圖在高生產成本的制造環境中增強和保持企業的競爭能力。MES繫統隨著與質量保證的日益關聯,不僅僅作為生產更高效的工具,更是作為保證生產更高質量產品的手段。今天的發展趨勢是,在MES繫統裡能夠交互地監測生產和質量保證過程,不僅避免產品交貨缺貨,而且保證生產無缺陷的產品。這意味著,在生產過程就能及早發現材料、工具、生產設備和工藝過程的問題,幾乎杜絕廢品。
MES的運用同樣為遍布全球的“生產搬遷”增加了活力。在全球化生產過程中,由於當地低廉的勞動成本,制造工廠在當地加以擴建或搬遷到當地。為適應這一趨勢,MES繫統越來越具有保證生產過程指標的功能,以便能夠比較和監測遷移到世界各地的生產工廠。
以往的指標僅僅局限於企業經濟領域,MES繫統則利用其豐富的數據庫,能夠在生產過程中提供合適的指標,在此基礎上持續推進生產過程的改善。
然而,制造執行繫統不僅僅被看作生產指標的生成器,或者基於持續改善過程對未來生產的構造手段,MES的作用更為廣泛。在生產和管理的日常工作中,MES繫統首先能夠幫助管理人員快速做出能保證目標實現的決策,使決策更有效和避免浪費。MES繫統也體現了精益生產的嶄新原理。在生產中配置越來越高效的設備和裝置,如果不采用IT技術,那就不可能實現一個低成本和精益的生產。更進一步的考察結果清楚地表明,MES繫統作為未來的一個工具,不僅關注生產組織、生產中的人員管理,而且利用合適的功能進行質量管理。利用有效的與上級繫統(如ERP繫統)和下層加工子繫統的垂直接口,進行橫向集成補充。這種集成具有什麼意義和優勢,以及如何在實踐中實現,本書將一一舉例介紹。HYDRA-MES繫統代表當代具有橫向和垂直集成功能的MES繫統,它是本書的重點內容。
本書第1章歸納論述了正確應用MES繫統的益處。MES繫統是一個復雜的IT繫統,它一方面實時采集數據,另一方面必須能容易地提供綜合的評估分析。第2章闡述HYDRA繫統的IT結構,並介紹其結構和設計的特點,例如操作指導。第3~5章闡述HYDRA繫統的實際應用。其中,第3章描述支撐生產組織的模塊,主要涉及詳細的生產計劃、工況和設備數據采集及相鄰部門;第4章論述在生產中人員管理的任務和特殊功能;第5章闡述重要的質量管理。
本書圖文並茂地介紹HYDRA繫統在以上領域的主要功能,並首次給出了所應用項目的典型功能。
當然,在本書中不能詳細地闡述HYDRA繫統具有的功能,因為這些功能的介紹在HYDRA繫統操作手冊中多達幾千頁。然而,為了使讀者對這一繫統的整體印像不局限於主要功能,因此在每章都會對一些次要功能做一個簡略的功能概述,但不作為重點。總而言之,本書闡述了HYDRA-MES繫統概況,提供了作為現代制造執行繫統代表性案例的設計和功能範圍。
柯裕根教授(Prof. Dr. Jürgen Kletti)
2012年8月於莫斯巴赫