MES系統總體介紹

1. MES系統總體

   1. 系統目標

MES系統通過控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內的所有工廠資源，優化從定單到產品完成的整個生產活動，以最少的投入生產出最優的產品，實現連續均衡生產。MES系統通過與ERP、DCS系統的全面集成，為企業搭建一個生產制造集成平台，實現對生產全過程的管理。

系統總體建設目標如下：

• 整合可用資源：聯接企業的計划層和操作層，整合信息孤島
• 優化生產流程：通過項目實施來梳理、優化現行生產業務流程
• 完善管理手段：將制造過程中的生產計划、進度安排、物料流動、物料跟蹤、過程控制、過程監視、質量管理、設備維護等活動全面集成起來，有機協調這些活動的執行，使制造過程朝着高效方向發展；
• 掌握生產現狀：讓生產現場透明化；
• 提供評價依據：收集、整理生產過程中的各類數據，為管理人員提供評價依據；
• 指出改進方向：提供科學、靈活的分析評價工具，以指出改進生產過程的方向。

1. 管理目標

• 生產執行系統項目實施，是實現生產過程中的組織、管理和決策的最優化，最終達到企業整體水平的最優化，使從計划、生產、調度、資源分配等管理更加科學、准確。
• 實現生產過程的快速反應與敏捷、精確制造，最終與業務系統、生產自動化系統集成，實現全廠供應鏈的快速反應。
• 實現工廠自動化連續化均衡生產。
• 實現生產過程中的產品生產交貨期的准確預估，最終與業務系統、生產自動化系統集成，實現對客戶的產品交貨期的准確預估。
• 實現產品質量以及生產過程的可追溯性。
• 實現生產過程產量、消耗、質量、設備狀況、產品跟蹤和技術性分析等的全面動態可視和可控。
• 實現生產過程中的實時事務處理功能以及統計分析功能。
• 建立預警指標，提供預警功能（包括設備、質量、物流等）；提供調度方案供調度人員決策。

1. 技術目標

• 清晰划分企業運營管理與企業生產執行作業兩個不同層次的功能模塊，二者相互獨立而又有機集成。
• 緊密集成原本獨立的系統，消除信息孤島，保證數據的一致性，提高數據的可復用性，實現各職能部門之間的數據共享與流通。

1. 應用目標

MES系統重點關注生產管理、設備維護、質量管理和物料庫存管理等四個層面的業務活動，下面分別從這幾方面來闡述其應用目標：

• 生產實時指揮調度

1. 以全廠數據采集為基礎，建立一個集成統一的生產指揮調度平台，有機集成卷包、制絲、動能、物流等相對獨立的生產環節，提高各系統各部門間協調指揮的能力，使生產過程數字化、透明化；
2. 建立預警指標，提供預警功能（包括設備、質量、物流等），提高異常事件的快速處理能力；
3. 運用先進的高級排產算法進行生產優化排產，實現精益化生產，體現生產過程的快速反應與敏捷制造的能力，保障生產的連續性、可控性；
4. 有效支撐"敏捷制造、按單生產"的生產管理模式。實現生產過程中的產品交貨期的准確預估；快速響應和處理緊急插單，以滿足不斷變化的市場需求。

• 全程設備管理

1. 強化和規范設備基礎管理，按照ISO9000的要求，實現設備基礎管理（點檢、保養、維修、潤滑、計量等）的程序化、電算化；
2. 通過設備的安全運行情況和故障隱患維護情況，不斷完善設備維保項目和周期，逐步建立一套良好的設備預防維修機制，進行有針對性的計划維修，提高設備的保障能力；
3. 通過對員工工作記錄的統計分析，加強對人的行為的管理，提高工作質量，提高員工管理考評的科學性、客觀性；
4. 規范故障維修管理，逐步建立一套能指導設備維修的維修經驗支持系統，加快故障搶修的速度，減少維修時間，提高維保技能；
5. 通過對各種設備數據的分析研究，發現影響設備效率的關鍵因素，並針對具體原因找出提高設備效率的途徑，不斷提高設備的生產效率。

• 全面質量管理

1. 通過對標准的參數化、程序化，建立一套完整的生產過程質量標准體系，為生產過程嚴格執行質量標准和工藝標准提供保障；
2. 建立一套全面的生產過程質量檢驗檢測管理體系，迅速監測和分析半成品、成品的質量問題，加快質量異常事件的處理速度；
3. 運用SPC等工具加強在線質量控制，使質量管理模式由事后考核逐步過渡到預防為主、實時控制的模式；
4. 提供質量問題的分析工具，為改進工藝、改進質量的研究活動提供有效手段和信息，為正確制訂質量標准和工藝要求提供依據與工具，實現產品質量的持續改進。

• 全程生產追蹤

以批次為單位，通過對原料、輔料、制造工藝參數、成本、質量、設備運行、能源消耗及人員等生產過程各種資源信息的動態記錄，建立對應到最終產品與構成要素之間的雙向視圖，實現產品質量、物料、人員等信息的可回溯性。

• 全面信息集成

通過MES系統的實施，實現煙廠各信息化系統、各自動化系統之間的全面信息集成，徹底消除制造各環節間的信息孤島，實現計划層、執行層及控制層之間無縫的銜接。

• 生產數據管理

1. 在與各自動化系統信息集成的基礎上建立生產數據中心，實現各種生產管理數據的匯總統計、報表打印等功能，實現生產管理數字化、電算化，提高生產管理效率；
2. 為領導決策提供全面准確的數據依據。

1. 業務模型

MES生產管理平台基於國家局MES規范，ISA95標准，企業管理要求為基礎構建業務模型，MES系統總體結構模型如下圖所示：

其主要內容有：

• 以設備為基礎
• 以計划為導向
• 撐控生產過程
• 敏捷指揮調度
• 強化質量控制
• 制造成本透明
• 提升管控能力
• 管理效益增值

 

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      1. MES在企業信息化中的定位

MES系統在煙草行業信息系統結構中承上啟下，是企業信息化建設中不可或缺的關鍵一環。下面分別從層次、功能和信息等三方面來闡述MES系統在企業信息化中的地位。

1. 層次定位

在企業信息化建設中，MES處於計划層與控制層之間，承上啟下，是ERP與DCS系統之間的信息紐帶。MES通過與ERP、自動化控制系統的協同，實現從定單到成品入庫全過程的自動化。

1. 功能定位

當前，卷煙廠企業的主要任務就是生產，就是在完成中煙下達的生產任務的過程中確保生產質量最優，用最少的投入實現連續均衡生產。因此，MES是卷煙廠生產廠的信息化核心和主體，MES系統要緊緊圍繞"服務於工廠、服務於生產"、"降低生產成本、提高產品質量"的目標來展開，通過控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內的所有工廠資源來提高制造競爭力，提供了一種系統地在統一平台上集成諸如質量控制、文檔管理、生產調度等功能的方式，實現制造數字化。

1. 信息定位

在信息方面，MES作為面向制造的系統，與上層管理信息系統（ERP、NC、SCM等）以及低層控制系統有着密切的關系，MES在其中起到了信息集線器（Information Hub）的作用。

1. MES的邊界定義

根據ISA-95標准，MES重點關注以下四類業務：

• 生產作業管理
• 維護作業管理
• 質量作業管理
• 庫存作業管理

ISA-95標准定義了MES的邊界，如下圖所示：

ISA-95標准對MES邊界的定義，是作為MES邊界定義的基礎和指導。MES系統功能划分和邊界定義應遵循以下原則：

1. 安全性原則：在系統設計上考慮整體的安全措施，使用業界技術成熟的產品，采用安全可靠的系統架構，利用完善的安全策略保證信息的安全可靠。
2. 先進性原則：選用業界領先和主流的成熟可靠的技術路線和產品，既要着眼於目前系統的需求，還要面向未來的發展。
3. 可靠性原則：系統每天都處理着大量的業務數據，任何時刻的系統設備故障都有可能給用戶帶來損失，這要求系統具備很高的穩定性和可靠性，以及很高的平均無故障率。保證故障發生時系統能夠提供有效的失效轉移或者快速恢復等性能。硬件環境應消除單點故障，實現雙機容錯和負載均衡功能。保證系統的高可用性，即7×24小時不停機的工作模式。
4. 實用性及可擴展性原則：系統的建設既要充分體現系統業務的特點，也要具有可擴展性以適應公司管理水平的提升；充分利用現有資源，合理配置系統軟硬件，保護用戶投資；又要着眼建成后實際的使用與未來技術發展方向，系統應對企業組織架構和業務流程的變動具備低敏感性和優秀的支持性能，企業組織機構或業務流程發生變動時，系統如需變更，應變手段應簡單易行。在下面的條件發生變化時，系統可以平滑升級，達到好的可擴展性。
5. 可維護性、界面及易用性原則：流程管理和表單定義要求簡單、明確，操作簡便；人員組織和角色管理要求管理簡單、明確；權限管理要求對應用模塊、查看、記錄、操作等各級權限管理簡單、明確；用戶操作界面要求友好透明。
6. 可建設性原則：投標人需要提供適應本項目信息系統的硬件和網絡建設方案，既要考慮達到本項目信息系統運行最優化要求，又要考慮到建設資金和建設周期的合理性。
7. 系統集成性：系統設計應與現有的信息化系統及外部系統有良好的集成。

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      1. MES系統架構

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      1. 系統邏輯架構

我們以SOA為系統技術架構、以ISA 95標准為MES業務架構，構建MES系統。多層的技術架構同時支持WEB與傳統應用模式（C/S），如下圖所示：

1. 系統軟件架構

MES系統軟件架構如下圖所示：

根據我們多年MES實施的經驗，MES應用可以分成兩類：

• 生產管理：各種業務管理，如計划、質量、設備維護等，多是人工數據；
• 生產過程管理：使用采集數據，數據量大，來自控制系統集成

1. 企業模型

企業模型是基於ISA-95的企業層次模型，工廠中的所有生產單元將會被分為五個層次：企業（Enterprise,中煙公司）、卷煙企業（Site，煙草有限責任公司）、制造部（Area、卷煙廠）、工作中心（Work center，生產線）、工段和設備（Work unit）。

企業層次模型如下圖所示：