制造企业产品生产车间的MES场景与数据平台方案.docx

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1、文档编号密级集团MES场景与平台方案（文档版本：V1.0）集团信息解决方案部文档版本管理文档版本号文档负责人文档审核人负责人联系方式完成日期具体修改内容摘 要为了解决制造企业产品生产车间的整体管理问题，采用集团高可靠 高性能的基础平台解决方案，基于集团新一代M5服务器、集团G2融 合活性存储系统、集团InCIoud Sphere虚拟化系统和集团K-DB&K-RAC 数据库集群系统，整体建设MES制造执行系统基础运行平台，将IT相 关硬件设备和软件集成于一个数据平台中，减少系统资源的重复建设, 实现数据共享，统一运营管理和维护方式，降低整体成本。同时方便了 维护管理和后续线路扩展，不断提高数据中

2、心的系统资源利用率，充 分降低整体成本，提升管理，通过伸缩自如的软硬件重定义应对业务 的快速变化。目录摘 要I1 制造业面对的问题和发展趋势11.1 制造业面临的问题11.2 MES系统的发展趋势32 解决方案的价值主张83 MES关键应用整体解决方案124 针对性的公司产品174. 1全新集团英信NF5280M5服务器194. 2集团英信服务器NF8480M5224.3集团 AS5300/5500G2 存储264. 4InCloud SPhere 虚拟化315典型应用场景365. 1MES应用系统的应用场景365. 2MES系统的高可用场景376成功案例及客户收益396. 1成功案例396.

3、2客户收益461制造业面对的问题和发展趋势Ll制造业面临的问题目前国内制造企业面临日益激烈的国际竞争，要想赢得市场、赢 得用户就必须全面提高企业的竞争力，包括成本、速度、质量等方面。 制造过程作为企业的主要增值环节，需要不断优化，提升物料管理、现 场控制、质量管理等能力从而最大限度地消除浪费、缩短制造周期、提 高品质、实现精益制造。然而，制造企业的生产过程，具有较高的灵活性和复杂性。例如越 来越多的离散制造企业实现多品种小批量订单生产方式；企业设备种 类多，自动化程度不一致；产品制造过程复杂、突发事件多、信息种类 多；现场物料种类多、工装多。因此，这些企业虽然不断地力图利用一 些方法和手段来加

4、强制造过程管理，越来越多的企业成功实施了三维 CAD/CAE. PDM/CAPP、ERP/MRP H系统以实现信息高效化，购置大量“高、 精、尖”设备，引入高技能的工人以追求产能的最大化。但是，作为制 造企业赚钱的生产车间仍然表现出诸多问题： 排产难度大，生产过程控制困难：人工排产，很难科学、合理、 有序生产，设备利用率很低；生产进度失控，交期经常延误，订 单或生产计划各工序完成率不能实时了解。 生产成本难控制：车间在制品难以管控，物料耗用和报废补料 缺乏有效监控，生产成本难以控制。报表数据滞后，没法及时应对和避免错误。 产品质量提升困难：难在动态的对产品的质量检测数据自动进 行统计和分析，无

5、法精确区分产品质量的随机波动于异常波动, 无法随时将质量隐患消灭于萌芽之中。 物料管理失控，ERP难以发挥作用：物料管理失控，存在多领超 领、物料配送错误等现象，增加了物料消耗成本；即使上了 ERP, 生产过程各环节任然失控，ERP难以发挥应有作用。 生产过程数据难以收集：生产设备状态及运行的相关数据不能 实时采集上来，无法实时监控；生产过程质量数据无法实时采 集和及时分析，更无法自动控制，质量失控。 技术资料传送不及时，生产效率低：生产工艺、图纸、程序无法 实时传送到操作岗位或相关设备，任然是传统的人工模式；生 产过程大量依靠人工参与和处理，自动化、智能化程度低，生产 效率低下。 生产准备周

6、期长，物料齐套难以及时；各个产品的定额工时无 法确定； 新添这种设备，又出现了另外的瓶颈设备；技术变更通知、临时 工艺发布没有纠正到位； 质量责任、召回范围难以界定；生产进度不能及时监控;1. 2 MES系统的发展趋势MES (Manufacturing Execution System)系统是一套面向制造企 业车间执行层的生产信息化管理系统，可以为企业提供包括制造数据 管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源 管理、设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、 生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，为 企业打造一个扎实、可靠、全面、可

7、行的制造协同管理平台。MES系统在国际上发展，已经形成了一批MES系统软件产品和完 善的MES系统解决方案，出现了 一批以MES系统为核心产品的工业企 业管理应用软件公司，且企业信息技术应用的焦点已经转向MES系统, 并且在为MES系统的标准化努力。从国内总体上的MES系统的发展看，中国工业企业对MES层的认 识相对落后，信息孤岛和缺损环链现象比国外突出，但也有一些公司 发展势头较好，在加快开发中国式的MES系统软件或应用国外的MES 系统软件，同时，在认识观念上由关注ERP系统到关注MES系统的转 变也已开始。从技术研究上看，MES系统的应用正在向控制层和计划层渗透。 MES系统的功能的核心

8、一一计划排产与执行调度模块正在普及。单一 功能的专用MES系统正在向集成MES系统和整体全面的MES系统解决 方案发展。信息技术领域的标准化是MES系统发展和集成的基础。MES 系统正逐步得到发展和推广。目前我国现有的MES制造执行系统除了在冶金、石化、机械等行 业应用得较好外，大多只提供了一个替代经验管理方式的系统平台， 没有建立面向产品设计与制造一体化的知识库支撑体系，缺乏通过智 能传感器、虚拟仿真、智能优化模型库等对千变万化的制造过程进行 优化调控的手段；因此，实现智能制造管理和自适应化管理是我国MES 系统的发展趋势，也是世界各国MES系统的发展趋势。所谓智能制造就是将人工智能融合进车

9、间生产制造管理的各个环 节，通过模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中应由专家完成 的那部分活动。主要包含了以下内涵：1、面向产品设计与制造一体化知识库支撑体系的建立；2、重构设计管理体系，以产品和生产知识共享及再利用为目 标，聚焦分散环境下的制造问题及制约条件，建立产品设 计体系；3、建立可重构的生产系统，以作为长期研究目标的柔性工厂 及生产过程的知识共享为目的，建立可重构的生产体系与 生产管理体系；4、构建柔性设备，利用知识库等研究成果，探讨开发下一代 柔性人机一体化运作方式5、探讨大规模定制下的生产模式。MES系统的发展趋势必然是实现生产管理的智能化和自适应化，能够根据制造环境的变化进

10、行智能设计、智能预测、智能调度、智能诊 断和智能决策。主要体现在以下几个方面：发展趋势之一：知识管理的思想将渗透和融入到未来的MES系 统中，它不仅是一个现场制造信息发的处理平台，同时也是一个 制造业知识的管理平台。A融入专家经验的知识库的建立/制造关键工艺专家库的建立，如：高炉专家库、炼钢性能 预测专家库的建立等。/设备状态与生产调度知识库的建立，如：故障诊断、调度 模型知识库的建立等。/工艺规程的模型化，自动进行工艺规范设计，可进行动态 调整等。/知识管理体系的建立。/融入专家经验的生产仿真系统的开发。A技术诀窍知识库的应用与传承/新建工厂导入MES系统时,可以将成熟的生产管理流程、 专家

11、经验、成熟制造技术诀窍固化在系统中，使得新工厂的 制造活动具有更加高的技术水平。/通过与设计系统、销售系统、设备系统等的集成，开发集 智能设计、智能预测、智能调度、智能诊断和智能决策于一 体的智能应用管理体系，提高产品制造全生命周期的制造水 平。/通过对现场制造过程的监控与大量实时数据的分析,可以 修正、完善制造工艺规范,提高工厂的制造工艺水平。 发展趋势之二：未来的MES系统的发展将以容入更多的模拟专 家智能活动的功能，部分取代人工操作，并具有自组织能力，实 现人机制造一体化的制造过程优化为趋势和方向；A采用数学模型与智能优化算法，进行工厂制造工序的综合能 力平衡，编制人工很难做好的复杂工序

12、排产计划。A通过与仿真系统的联动，建立虚拟制造的环境，通过建立工 厂模型，进行排产计划的模拟运行，预测生产作业的负荷情况、订 单交期完成情况、产品质量性能情况等，并提出优化的调整方案。A依据专家经验，在操作设备上设定管理控制指标，通过与智 能监控系统设备（如：智能机器人、智能数控机床CNC等）实时 采集的信息进行的闭环，改善制造产品的质量，同时，可依据现场 状态情况，自动修订操作指令信息。A采用智能机器人、智能数控机床CNC、快速成型制造3D打印 机等智能设备，实现感知、决策、加工、控制与学习整个过程的智 能加工。 发展趋势之三：MES系统对车间生产管理将在一个更加精确的管 控指标实时信息闭环

13、中，进行更加精细化的管理与控制；AMES系统将为企业工厂、车间建立贯穿产品全制造周期的综 合指标体系，包括：财务型指标：利润、销售额、成本、投资等。业务型指标：产量、用户满意度、开工率、库存等。环境类指标： 废气、废水排放等。车间控制型指标：工序成本、成材率、能耗、 作业率、出勤率、班产量、合格率等。通过管理指标层层分解使得 车间管理形成管控闭环。A在制造工厂全线设置管理控制指标，通过实时监控和过程控 制统计分析,将生产实绩与控制指标进行实时比对，及时发现生产 过程中质量、工艺、能耗、环保、工序成本等实绩与标准指标间的 差异波动，采取措施，最终达到控制成本、质量、能耗、排放的目 的。A当前大多

14、数制造企业生产成本管理是一种事后的核算,而生 产全过程的动态成本控制技术则是通过对生产过程中物流的实时 监视和数据采集,进行在线工序成本分析和控制,研究包括生产过 程成本建模技术、成本模型预测技术、成本实时监控和控制技术等。 发展趋势之四：MES系统通过智能数据挖掘与分析，进行管控指 标体系的重构，以适应制造环境和制造流程的改变。根据以上这些MES系统的发展趋势来看，MES系统将使得企业工 厂车间的管理控制更加智能化、集成化、自适应化，实现制造型企业车 间的的智能高效生产，大幅度提升企业整体生产力水平和市场竞争力。2解决方案的价值主张随着企业信息化建设的不断推进，利用制造执行MES系统进行生

15、产制造管理越来越受到重视，成为了企业管理的核心。MES系统依据 企业需求采用模块化设计，以MES一体化解决方案为核心，实现智能 制造。MES系统利用软件终端一体化信息技术，有效地结合各行业生 产管理经验，为各企业量身定制最合适的MES系统解决方案。在制造执行MES系统基础平台建设过程中必须考虑以下几个方面: 降低软硬件故障，提高系统可靠性和平均无故障运行周期：制造 执行MES系统在运营期间需满足实时性要求，避免因业务中断 带来的生产中断、信息不准确等问题，确保系统可承受生产高峰 时期的系统压力。减少维修次数和维修时间，简化维修操作，提 升生产服务质量。 设备可在高温度、高湿度、高腐蚀等非正常条件下稳定工作：系 统设备应能适应生产车间特殊的高温、潮湿环境条件工作，需具 备耗能少、抗电磁干扰、防尘、防潮措施。 对数据安全防护，确保数据安全：MES系统为生产组织提供基础 数据，包括物料、人员、设备等各类数据和各条生产线的实时生 产数据，这些数据对企业运营至关重要，必须确保其数据安全， MES系统不允许非授权的特殊用户访问操作系统的其他资源。 系统平台需具备高性能、高可