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制造执行系统MG-MES

1.  MG-MES简介

1)      MG-MES定义

MG-MES(Manufacturing Execution Systems),美格制造执行系统。位于上层的企业资源计划系统ERP与底层的工业过程控制系统PCS之间的面向厂(车间)级的管理信息系统。它以生产制造为核心,以提高整个企业的生产经营效益为目的。

MG-MES是通过传递信息,对从订单下达到产品完成的整个生产活动进行优化;MES依靠及时、准确的数据对工厂活动进行指导、启动、响应和报告;MES对条件变化的迅速响应,以及对减少非增值活动重视,使其能够提高工厂的生产效率,提高产品质量;MES可以提高生产价值的回报率,保障及时交货能力,保持合理库存量,加快库存周转,提高现金流转效率;MES双向地提供整个企业生产活动以及供应链的关键信息。

 

2)      MG-MES价值

制造执行系统(MES)弥合了企业计划层和生产车间过程控制层之间的间隔,是制造过程信息集成的纽带。MES通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产,同时也为敏捷制造企业的实施提供了良好的基础。MES在企业生产整体优化中起到两方面的作用:一是把业务计划的指令传达到生产现场;二是收集生产过程中大量的实时数据并将生产现场的信息处理和上传。

MES实施可以为企业带来丰厚的经济效益,如下表所示:

定性分析

定量分析

Ø    减少/消除数据录入时间

降低至30%-70%

Ø    提高数据完整性

提高95%以上

Ø    减少生产数据统计工作

80%的工作量减少

Ø    减少书面作业损失

平均降低了56%

Ø    缩短制造周期

缩短25%-45%

Ø    降低库存量

降低12%

Ø    减少在制品(WIP

平均减少了24%

Ø    提高产品质量

产品缺陷平均降低了18%

Ø    提高员工工作绩效

工作绩效提高20%

这组数据主要来自一些早期实施MES的公司,已经为MESA International的研究所证实。另外,MES还有助于企业减少加班,加快产品产出,增加生产的灵活性和灵敏性,以及降低成本。


2.  MG-MES解决方案

1)      MG-MES系统架构

MG-MES系统自上向下分为五个层次:用户整合层、分析系统层、应用子系统层、生产管控平台层和数据中心层。如下图所示:

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n     系统层次结构说明

l 用户整合层:通过统一的门户,采用灵活严格的权限设置,使企业内外的用户都能在这个平台上进行业务操作,实现全面的协作。

l 分析系统层:整合企业的所有有效信息,为管理层提供决策支持。

l 应用子系统层:基于SOA模式,由HOLLiAS MES的标准应用模块组成,可以根据企业需求灵活配置。

l 生产管控平台层:由应用建模平台、工作流平台、系统运行平台组成,是整个系统的核心组成部分和运行基础,该平台具有开放性和可扩展性,能满足企业不断扩展的业务需求。

l 生产数据中心层:由数据采集总线、实时数据库、分析数据库、数据访问服务组成。

1)      MG-MES典型络结构

承载MG-MES系统的典型网络架构为:

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主要功能介绍如下:

数采网关机:负责从各个控制系统中采集能源数据并传送到实时数据库服务器。

数据库服务器:负责采集各个能源子系统的数据,加工与保存数据。

WEB服务器:负责运行各种功能模块,对能源数据进行分析处理,并进行WEB发布。

客户端:用户从客户端可以通过浏览器的方式访问能源管理中心系统。

1.  MG-MES主要功能

1)      生产计划

提供对主生产计划、作业计划、需求计划等的全面管理,包括多种生产计划的制定、调整、执行、跟踪和归档。

生产计划包括中长期(年/季)生产计划、月生产计划。生产计划信息可以由ERP系统转入,也可以由生产调度中心录入/维护。

作业计划是企业生产计划的具体执行计划,系统通过多级多层次的生产作业计划管理,将厂级生产计划转化成车间级、工序级的生产调度计划,并将计划细化分解到作业工位,实现精细化生产作业计划管理。作业计划级别包括:厂级、车间级、工序级;层次包括:生产作业计划、车间作业计划、工序作业计划。

系统包括对投入、产出、进度、物料、能源、设备、人员等多种生产要素需求计划的全面管理。

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                 主要功能

l  生产计划、作业计划的制定、追加或调整

l  由生产计划生成物料需求计划、能源需求计划

l  生产计划由年度到季度、由季度到月度的分解

l  精细化、多层次作业计划管理,包括生产作业计划、车间作业计划、工序作业计划

l  批次生产作业计划管理

1)      生产调度

根据生产作业计划,以及生产过程中的原料、产品、质量、设备、公用工程等多方面的信息,对生产作业计划执行情况进行监督、检查,结合现场工艺状况形成生产调度信息,纠正执行中的偏差,使生产制造活动稳定持续进行。

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主要功能

l  支持优化的调度策略,包括原料优先、产品优先、设备优先等

l  调度信息的生成、保持与发布

l  重大调度事件管理,提供生产装置协调,公用工程协调,重大调度事件记录;对升降负荷、开停车操作给予建设性指导

l  管理调度任务,并监控调度执行情况

1)      能源管理

通过建立网状能源计量体系,全面监控企业能源消耗及管网运行情况,实现能源监测和计量自动化,达到信息共享、自动数据处理和分析的目标。通过能源的管理和考核,挖掘节能潜力,提高能源利用率,促进企业节能降耗增效。

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主要功能

l  建立企业的能源计量网络,提供直观、便捷的能源管理模式

l  对企业内部水、电、气、汽等能源资源进行管理,监控生产运行能源的产耗

l  与生产调度系统密切结合,完成生产与能源的协调管理,合理利用资源、节约能源

l  提供能源需求预测与计划,接收管理层下发的能源计划,通过对计划与实际的能源产耗的比对,寻找节约能源途径

l  灵活的能源表损、管损平衡策略,可对任意能源计量点设置平衡策略

l  对企业能源产耗成本、能源产耗定额进行管理

l  实时监控产品能源单耗、各工序能耗、大耗能设备的能源利用

1)      设备管理

针对企业主要生产设备从购置计划、到货、使用、保养、维护到报废整个生命周期各个阶段的有关信息进行收集、整理、分析,实时监控设备运行状态,建立设备台帐,将设备的日常维护、运行、点巡检、润滑、维修等都纳入到系统,使设备的动、静态信息能集中到一个平台进行管理。

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主要功能

l  实时监控设备运行状态,直观显示所有设备的运行状态、运行参数,并可切换到相应设备的工艺画面

l  设备购置申请与到货验收

l  建立完整、规范的设备档案,及时维护设备台帐,记录设备静态信息和动态信息

l  建立定期点检、巡检、润滑操作规程,实现预防性设备维护,保障生产的连续安全运行

l  建立设备管理的知识库,全面记录设备的维护、维修、检查、事故与故障处理信息

l  设备调拨与报废

l  特种设备管理

l  备品备件管理

1)      质量管理

基于全面质量管理的思想,为企业建立完整的检化验标准体系,通过对产品整个价值链的质量管理,包括从原材料检验、中间品检验到产成品检验的全程质量控制和跟踪,记录完整的质量数据,跟踪质量变化,通过历史数据分析对可能产生的质量问题进行预警,确保产品的质量稳定和品质合格。

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主要功能

l  建立质量检验规范和标准

l  自动生成各类检化验报告

l  对产品从采购、生产到出厂全生命周期的各环节进行严格检验并按批次记录,实现全方位质量跟踪追溯

l  品质评判

l  各类质量分析图表

l  过程能力指数计算

l  基于计量和计数的统计过程控制

1)      批次管理

以生产批次为主线,记录生产过程中的每一步操作,包括从原料、中间品到产成品的各环节上批次、质量及设备运行信息,以图、表的方式反映生产期间各主要参数(如温度、压力、检化验数据等)的详细走势变化曲线,以及投入、产出数量和报警情况,形成批次生产记录;真实反应该批次制造和检验的全部情况,供生产过程追溯使用,这些数据提供给有关技术人员进行比照、分析,总结生产经验,达到指导生产、提高产量和质量的目的。

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通过生产批次的管理实现生产过程的可追溯性,包括:

l  产成品的追溯

l  生产操作过程的追溯

l  生产组织的追溯

l  过程质量的追溯

l  过程工艺参数的追溯

1)      生产绩效

以生产统计为基础,定义企业生产相关的关键绩效指标(KPI),检测这些指标的实际值与期望值的吻合程度,并将被考察指标的实际值与期望值的差异以直观的形式展现给用户,为各生产部门的班组绩效考核和企业的综合绩效分析提供依据。

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主要功能

l  多层绩效指标体系的定义,包括指标的编码、名称、计量单位、计算方式、统计类别等基本属性的设置以及该指标关联的参数点和计算公式

l  数据源的定义,即定义指标的数据来源及访问方式

l  指标查询和分析

1)      生产统计

收集各类生产过程数据,提供基于报表的对于原料、中间产品、产成品、消耗、装置与设备运行、重要过程参数等项目生产数据统计、发布、查询功能,对生产计划进行跟踪和比对,反应生产运行情况,使管理人员及时全面地了解企业的生产运营情况,为考核提供依据,为生产决策提供支持。

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主要功能

l  厂级、车间级、班组的生产统计,可生成任意时间段的生产报表

l  原辅材料、中间品、产成品的统计

l  装置生产、消耗统计

1)      综合分析

通过整合企业整体的业务,集成不同业务模块的数据,获得管理层和业务部门关心的关键指标,从生产、成本、质量、进度、设备、安环、人力资源等多个角度进行深层挖掘和数据分析,形成跨部门、跨职能的综合分析报告,为企业各级领导提供方便、灵活、有效、快速的企业综合信息汇总,辅助高层管理者进行决策,使企业生产和管理更趋合理化。

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主要功能:

l  生产指标分析

l  质量控制指标分析

l  节能减排分析

l  设备效率分析

l  与生产管理相关的其他综合分析

1.  MG-MES典型应用

1)      项目简介

该磷化工有限责任公司为八五时期国家建设的五大磷肥项目之一,主要装置系引进国际先进技术建造而成,达到20世纪90年代初国际先进水平,是集采选、化肥、化工于一体的国有大型一档企业,中国化工百强企业,全国十佳矿山,湖北省优秀企业。

本项目工作范围包括:仪表改造供货、安装、调试及数据采集、实时数据库系统、生产管理系统(生产计划、多级生产管理、调度、能源、计量管理、质量管理、生产统计、安环管理、库存管理、设备管理、招投标管理)以及调度大屏显示系统供货及安装、网络光纤的辅设及安装、中央调度室的设计和装修。对企业上述生产装置进行数据集成、整理多角度、多模式的实时监控。

2)      项目主要功能

实时监控

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1)      达到效果

通过该项目的实施,不仅能将分散在各生产现场的实时信息集成起来,虚拟成一个大系统,为管理者及时全面地监控企业生产提供一个集成化的平台,而且能够通过对生产过程数据的再次加工处理,提炼出真正对安全生产管理、计划调度、经营决策有用的信息,并对现场运行各类设备进行了全生命周期的管理。在生产经营管理和实时过程控制之间架起一座桥梁,实现两者之间的信息交换和紧密集成,实现如下效益:

Ø  为管理层的提供了生产现场的实时数据展现,历史数据的深度挖掘和分析应用。

Ø  大大减轻了手工抄表计算的劳动强度,和显著提高指标生成的速度,及时反馈查询。

Ø  减少非计划停车时间 。通过加强对关键参数指标的监控,使生产的运行状态保持平稳。当指标偏离度加大时,可以及时地作出反映。

Ø  优化生产过程,提高生产率。可以利用一线实时数据优化生产过程。DCS控制系统的侧重点在于保证基本工艺的安全生产,一对一的局部调节不可避免的造成顾此失彼的现象。根据现代先进控制理论的指导,通过软件处理基础数据进行全厂寻优,协调各相关参数的交互作用,使过程操作在优先考虑全厂大局的条件下,采取接近过程约束的卡边运行。

Ø  减少原材料以及公用工程的消耗。通过优化综合运行指标定额,压线运行,对原材料消耗用量会大大的降低。对公用工程中水、电、汽、风的用量消耗的监测,公司可以及时的发现反常问题,特别是对生产调度人员来说,可以利用实时数据及时地平衡公用工程及物料供应系统以减少单耗,提高经济效益。

Ø  动态地监控生产成本。成本控制人员可以利用实时数据动态地监控生产成本,使成本控制发生在生产过程中,而不是在生产的完成后,以达到降低成本的目的。

Ø  分析事故原因。当发生事故时,可以利用当前的和长期的历史数据,对事故进行及时的分析,精确地定位事故发生的原因,以避免事故的再次发生。


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