MES在各行業中的需求與解決方案（三）

羅克韋爾自動化（中國）有限公司 華镕

MES在各行業中的需求與解決方案（三）

羅克韋爾自動化（中國）有限公司 華镕

典型的MES功能模塊和相關術語

1 概述

本文根據特定MES功能和它們的特定應用使用不同的術語。有時不同行業不同目的使用相同的術語。

表1給出了一般工業、跨行業和特定行業的術語。表1提供了各個模塊應用領域的概述以及它們的使用。對于每個模塊，具體列出了主要支持的區域和活動。表1僅提供一般概述而不是完整的術語。

表1 典型MES模塊和MES相關術語的分類

S Q C統計質量控制3√√√√√√T & T跟蹤和追溯3√√√√√√√W M S倉庫管理系統3 / 4√√√√√√制造工業（大批量和單件生產）C K M車載管理3√√√√√√√G E N最終產品部件家譜3√√√J I S / J I T正好在列 /準時4√√√√√√√K B M看板管理3√√√√√√√M D A機械數據采集3√√√√√√P D A生產數據采集3√√√√√√√P M C生產監視與控制3√√√√√√√R T L S實時定位系統3√√√√√√R W M返修管理3√√√√√√R T S實時調度器3√√√√√過程工業A M報警管理2 / 3√√√√√√A P C先進過程控制2 / 3√√√√√L I M S實驗室信息管理系統3√√√√√√√√P I M S過程信息管理系統3√√√√√D C S分布式控制系統2√√√√√P A S過程自動化系統2√√√√√（1）批處理E B R電子批記錄3√√√√√R A配方制作2 / 3√√√W D稱重與發放3√√√√（2）連續過程B M A混合和傳輸自動化2 / 3√√√√√√√√√B P C混合屬性控制2 / 3√√√√B R C混合比例控制2√√R P M S煉油和石化建模系統3√√√√√√（3）灌裝和包裝L M S生產線監測系統2 / 3√√√√√

2 典型MES功能模塊和MES相關術語簡述

2.1一般工業

CMMS——計算機維護管理系統

CMMS用于維護相關數據、能力和工單，以及相關的成本和性能測量的管理、規劃、控制和監視。

DCA——文檔控制和歸檔

DCA系統或MES的模塊，用于對相關文件處理、管理、存儲和檢索。主要功能包括：電子存儲；文件的訪問權限管理；根據文件類型和狀態文件工作流的組織，以及預定義的處理時間；文件存檔，包括版本和歷史管理。

EWI——電子工作指令

對于每種類型的設備、事件或目的，EWI規定了在什么條件下和用什么方式工作，工作執行應記錄在案。 EWI還定義了為這個工作所需的人員和資源。

EMI——企業制造智能

EMI是一個軟件系統，集成及關聯了生產相關數據，該數據通常存儲在多個和分布的企業系統中。

ERP——企業資源計劃

ERP系統是一個包括財務和生產相關業務過程的綜合管理企業IT系統。用于監測和控制過程等不同的戰略規劃、生產、分銷、工單處理和庫存管理。

KPI——關鍵績效指標

關鍵績效指標是性能和經濟測量，指示戰略和運營目標實現的程度。

MM—— 材料管理

材料管理包括在生產過程中材料流、以及相關信息流的規劃和控制。通常，該材料數據從ERP / WMS系統導入，并用于制造中的管理和庫存處理。

重要的功能組件管理識別、分類、處置、規劃、采購、質量控制、包裝、貯存要求等。

OEE——整體設備效率

OEE是一種性能測量，指示技術裝備整體有效利用率。該OEE用百分比表示，并用實際測量的設備利用率與理論上可能的最大利用率進行比較。

制造OEE使用可用性產品的時間、設備性能和達到質量標準生產量來計算。OEE的參考值可以用最大可用的生產時間除以生產調度。

另一個使用業務OEE的因素是設備計劃的非利用時間。這個值是基于每年（8.760小時）的總小時數。

OM——工單管理

工單管理確保及時和準確的資源采購，保證準時生產和交貨。

PAMS——工廠資產管理系統

工廠資產管理系統是一種軟件系統，用于對生產相關設備的管理和在線監測。具體包括了機械、現場設備，以及相關的硬件和軟件。使用實時監視，PAMS也根據他們當前條件促進所有資產的優化檢查和維護。工廠資產管理的基本概念適用于過程以及制造等行業。

PRM——人力資源管理

PRM系統管理可用的人力資源，并基于任務要求、時間約束和技術能力，優化工作分配。

PLM——產品生命周期管理

產品生命周期管理（PLM）收集產品相關的技術、業務和管理數據，涵蓋了產品的整個生命周期，并使數據在不同的產品階段可用。

PPS——生產計劃與調度

生產計劃與調度基于計算機系統，用于在生產制造設施中進行生產的運營規劃和控制。

QMS / QA——質量管理體系/質量保證

質量管理體系的目的是對產品和工藝進行改進。質量管理體系定義了規程，以達到規定的產品質量。質量保證（QA）確保符合質量管理體系（QMS）定義的規程。對于特定區域有特定規程，可能還有法律要求的強制執行。

SCADA系統——監控與數據采集

SCADA系統是軟件系統，用于監測和控制工藝過程。它們可視化過程的執行、記錄過程數據，并允許操作員控制設備和過程。該過程界面需要適當的控制和通信基礎設施。

SCM——供應鏈管理

供應鏈管理控制和協調物流網絡中的信息和組織。該物流網絡覆蓋了從供應商、制造和生產，到最終客戶的整個價值鏈。

供應鏈管理的目的是提高整個供應鏈的效率，并協調供應商、制造商、客戶和物流服務供應商之間的業務流程。

SPC——統計過程控制

基于統計參數過程的管理和優化。

SQC——統計質量控制

SQC監視對時常采樣結果質量標準的符合性。在SQC中實施的統計算法，動態確定采樣數量和頻率。

T＆T——跟蹤和追溯

跟蹤和追溯是一個通用術語，用于產品的識別和跟蹤，無論是在生產、質量保證或是在物流運輸。在生產中，重點是確定產品的生產狀況，可能包括它的物理位置。為了保證質量，強調的是符合生產要求，特別是有關健康和安全方面的因素。

跟蹤和追溯以跟蹤部件（召回行動）和批次（食品、飲料、以及醫藥等行業）為基本前提。

WMS——倉庫管理系統

倉庫管理系統是一個IT系統，在數量和價值方面管理存儲產品。為了控制庫存和最大化收益，它包括了如采購、收貨、發貨、配送、發票、應收賬款和現金流管理等方面。

2.2制造業（大批量和單件生產）

CKM——車載管理

術語車載管理來源于汽車的總裝生產線，代表一種配貨策略，即在裝配前必須把專用裝配部件放入車上的一個“籃子”。這個籃子隨著車穿過總裝生產線，并提供在裝配階段所需的專門選定的組件。

詳細調度

詳細調度，常常與機械控制中心結合使用，是詳細規劃和執行生產工單的工具。制約因素，如技術序列以及優化設置時間和生產數量要納入考慮。詳細調度優化機械的利用，一旦發生變動，應提供基于計算機的重新調度（優先級或快速工單），并清楚地顯示過程的執行。因此，它能確保及時和優化生產運行。詳細調度工具主要用于單件生產，但也用于非互聯設備的批量生產。

GEN——產品家譜

產品家譜確保組裝成最終產品的所有部件可以根據其制造商、產地或特定屬性進行跟蹤。家譜有時也稱為追溯。

JIS/ JIT——正好在列/準時

JIT（準時）指的是在一個特定的預定時間，組裝部件直接到裝配線或位置的遞送。供應商承諾在指定的時間窗口內交付部件。

JIT實踐避免了大的庫存水平和庫存時間，從而優化了物流成本。 JIS（正好在列）比JIT更進一步，指定的組裝部件按照正確的順序送到裝配生產線或位置。例如，在汽車的最終組裝過程中，外部后視鏡按照顏色順序交付，它是按裝配線上不同顏色噴漆車輛的順序來確定的。

KBM——看板管理

看板是一種基于卡片或標簽（名稱源于“招牌”或“廣告牌”）進行生產調度和物流的簡單而高效的系統。該系統是在50年代初，由豐田生產系統的一部分開發而成的。

看板是一種按照材料消耗而創建“拉”的補給方法。這樣，生產控制和材料供應僅在生產材料消耗的基礎上提供。該卡是控制系統的基本元件，并在需要時發送信息。

看板循環可以明顯降低生產的材料庫存，同時提高了交貨的可靠性。今天的物理卡正在逐步被基于計算機的信息所取代。這通常被稱為電子看板。

MDA——機器數據采集

機器數據采集收集相關的參數、生產指標、狀態和機器運行時間的信息。此信息用于規劃和控制生產工單。

PDA——生產數據采集

PDA收集當前運行過程中的數據和狀態信息（如工單狀態、生產指標，如數量、體積、重量、質量數據等）。

PMC——生產監視與控制

生產監控包括了多個實時系統，收集和處理生產相關的全部數據，如數量、工藝參數、工廠及機械狀態。一旦出現不可接受的偏差或差異，可能會自動執行糾正措施，包括PPS輸入。根據自動化程度，數據可以直接傳送到從屬系統或導致相應的指令給人員（例如，給定值的變化、拒絕、關機）。

RTLS——實時定位系統

RTLS是一個系統，通過啟動裝有應答器的物體（如汽車），經過多個接近測量或多個三角測量提供實時位置。 RTLS的優點是，汽車或其它物體的位置可以在任何時間確定。這可以優化修補運行或物流過程。另一個應用是通過改錐和車輛的自動識別，自動給車輛準確無誤地分配螺絲。

RWM——返修管理

返修管理永遠是質量管理的一部分，包括為每個產品各部分的完成部門。返修管理的性能需要對最終產品、辦公區、備品備件、員工和質量檢驗的規劃。

排序

排序確定產品生產的位置（機器分配）、產品或批處理的順序（次序規劃）和生產的時間（時間規劃）。萬一發生故障，次序規劃應以最小改變處理順序的影響。

2.3過程工業概述

AM——報警管理

報警管理提出了各種各樣的方法、功能和工具，用于防止不正常的工廠條件，并為操作員提供處理和控制的支持。

APC——先進過程控制

先進過程控制提供了一種控制結構，通過加強典型層級概念的基本控制，為工廠或車間的多變量或離散量控制實現經濟過程管理和特定過程優化。

該功能和工具的范圍從簡單增強，如前饋或串級控制，到動態去耦合交互，再到基于模型的多變量控制器和使用過程仿真的優化。

典型的模塊包括基于模型預測控制（MPC）、實時優化（RTO）、非線性控制（NLC）、統計過程控制（SPC）和軟傳感器。

LIMS——實驗室信息管理系統

實驗室信息管理系統（LIMS）支持計劃、控制、評估和存檔化實驗工單。它通常支持的功能包括主數據、工單和樣品登記、檢測范圍定義，樣品和任務分配，結果收集、數據評估，報告創建和數據發布。

PIMS——過程信息管理系統

過程信息管理系統（PIMS）對生產過程中生成的當前和歷史信息進行收集、整合、處理、存檔和報告。它使生產數據可整合，生產序列可追溯，并為計算生產指標提供信息。

DCS/ PAS——分布式控制系統/過程自動化系統

分布式控制系統控制連續或批量過程。它主要由直接連接到過程執行控制和監視功能的控制器、以及操作員和工程師站構成。

2.4過程工業：批處理

批量分析

這個軟件是MES系統或DCS的一部分，用于評估和評價生產進度以及批處理的產量和質量。典型的功能有：確定和顯示參數、質量相關差，并把其他批次與“黃金批次”進行比較。

批量控制

批控制軟件是MES或DCS的一部分，按照電子作業或控制指令的形式完成配方的自動執行，實現較低級別的自動化功能。

EBR——電子批量記錄

EBR是電子化和自動生成的批生產日志，它記錄了批次生產和相關的配方數據、實際過程的數據和事件。

此軟件是MES的一部分，允許對EBR定義、創建、管理和存儲。

配方編輯器，RA – 配方制作

配方編輯軟件模塊是MES或DCS的一部分，用于配方的創建和管理。配方是根據預定義規程制造產品的規則。該配方包含了過程執行的必要條件、用什么順序和在什么工藝條件下執行程序步驟的說明。根據工廠自動化的程度，配方包含由配方控制的操作員工作指令（用紙質或電子）和/或自動執行的控制指令，這通常利用DCS較低級別的自動化功能。

調度中心

調度中心是一個MES模塊，用于過程工業生產訂單的詳細調度、實施和狀態顯示。調度中心完善了長期調度的要求，例如，源于ERP系統，利用工廠數據采集提供的信息。調度中心軟件還可以檢測并跟蹤所需的材料和設施（MT – 材料跟蹤和ET -- 設備跟蹤）。調度中心的圖形顯示經常使用動態更新的甘特圖，表明設備計劃和實際分配對時間的函數。

調度中心可以作為一個手動規劃板、一個獨立軟件解決方案，或一個綜合運營管理軟件中的集成模塊來實現。

WD——稱重和發放

WD描述了材料的稱重、準備和分發，根據配方規范通常添加手動操作。在使用點，該稱重與標記的材料制成移動的容器、圓桶或袋子，并且在正確的時間必須添加到正確的批次。MES 的WD軟件管理和記錄這些關鍵序列。

2.5過程工業：連續和石化過程

BMA——混合及傳輸自動化

在煉油廠，BMA軟件計劃和優化混合運行和必要的傳輸，在這些地方以提高工廠盈利為目標，并防止異常情況發生。多種BMA工具能計劃和監控目標、考慮庫存局限、提供調度計劃和產品規范、同時進行數據分析，并建立關鍵績效指標（KPI）。

BPC——混合屬性控制

根據規定的質量標準，BPC控制和優化精煉組件的直列混合過程，生產出符合規范的銷售產品，同時滿足混合要求和混合成分的組成，以及可用的能力和設備。

BRC——混合比例控制

BRC根據人工和質量為導向的設置，直接控制煉油產品的混合過程。

LP模型——線性編程模型

一個LP模型包括模型化的線性方程或不等式組，描述了不同變量參照目標函數的關系，以及用于該系統解決方案的方法。

RPMS——煉油與石化建模系統

RPMS是LP模型的創建和分析系統，用于煉油廠和石油化工廠的短期和長期規劃。

2.6灌裝和包裝

LMS——生產線監視系統

生產線監測系統是MES 的多個模塊，在灌裝和包裝設備以及相關過程中，收集和監視生產數據。分析和顯示生產線或設備相關的關鍵績效指標，通常是LMS的一部分。典型的指標是生產時間、生產數量、利用效率、停機時間、故障原因及包裝損失。

華镕，男，1982年畢業于北京科技大學自動化系，現任羅克韋爾自動化（中國）有限公司全球標準及貿易部中國地區經理。