MES系统总体介绍
MES系统总体
系统目标
MES系统通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源，优化从定单到产品完成的整个生产活动，以最少的投入生产出最优的产品，实现连续均衡生产。MES系统通过与ERP、DCS系统的全面集成，为企业搭建一个生产制造集成平台，实现对生产全过程的管理。
系统总体建设目标如下：
- 整合可用资源：联接企业的计划层和操作层，整合信息孤岛
- 优化生产流程：通过项目实施来梳理、优化现行生产业务流程
- 完善管理手段：将制造过程中的生产计划、进度安排、物料流动、物料跟踪、过程控制、过程监视、质量管理、设备维护等活动全面集成起来，有机协调这些活动的执行，使制造过程朝着高效方向发展；
- 掌握生产现状：让生产现场透明化；
- 提供评价依据：收集、整理生产过程中的各类数据，为管理人员提供评价依据；
- 指出改进方向：提供科学、灵活的分析评价工具，以指出改进生产过程的方向。
管理目标
- 生产执行系统项目实施，是实现生产过程中的组织、管理和决策的最优化，最终达到企业整体水平的最优化，使从计划、生产、调度、资源分配等管理更加科学、准确。
- 实现生产过程的快速反应与敏捷、精确制造，最终与业务系统、生产自动化系统集成，实现全厂供应链的快速反应。
- 实现工厂自动化连续化均衡生产。
- 实现生产过程中的产品生产交货期的准确预估，最终与业务系统、生产自动化系统集成，实现对客户的产品交货期的准确预估。
- 实现产品质量以及生产过程的可追溯性。
- 实现生产过程产量、消耗、质量、设备状况、产品跟踪和技术性分析等的全面动态可视和可控。
- 实现生产过程中的实时事务处理功能以及统计分析功能。
- 建立预警指标，提供预警功能（包括设备、质量、物流等）；提供调度方案供调度人员决策。
技术目标
- 清晰划分企业运营管理与企业生产执行作业两个不同层次的功能模块，二者相互独立而又有机集成。
- 紧密集成原本独立的系统，消除信息孤岛，保证数据的一致性，提高数据的可复用性，实现各职能部门之间的数据共享与流通。
应用目标
MES系统重点关注生产管理、设备维护、质量管理和物料库存管理等四个层面的业务活动，下面分别从这几方面来阐述其应用目标：
- 生产实时指挥调度
- 以全厂数据采集为基础，建立一个集成统一的生产指挥调度平台，有机集成卷包、制丝、动能、物流等相对独立的生产环节，提高各系统各部门间协调指挥的能力，使生产过程数字化、透明化；
- 建立预警指标，提供预警功能（包括设备、质量、物流等），提高异常事件的快速处理能力；
- 运用先进的高级排产算法进行生产优化排产，实现精益化生产，体现生产过程的快速反应与敏捷制造的能力，保障生产的连续性、可控性；
- 有效支撑"敏捷制造、按单生产"的生产管理模式。实现生产过程中的产品交货期的准确预估；快速响应和处理紧急插单，以满足不断变化的市场需求。
- 全程设备管理
- 强化和规范设备基础管理，按照ISO9000的要求，实现设备基础管理（点检、保养、维修、润滑、计量等）的程序化、电算化；
- 通过设备的安全运行情况和故障隐患维护情况，不断完善设备维保项目和周期，逐步建立一套良好的设备预防维修机制，进行有针对性的计划维修，提高设备的保障能力；
- 通过对员工工作记录的统计分析，加强对人的行为的管理，提高工作质量，提高员工管理考评的科学性、客观性；
- 规范故障维修管理，逐步建立一套能指导设备维修的维修经验支持系统，加快故障抢修的速度，减少维修时间，提高维保技能；
- 通过对各种设备数据的分析研究，发现影响设备效率的关键因素，并针对具体原因找出提高设备效率的途径，不断提高设备的生产效率。
- 全面质量管理
- 通过对标准的参数化、程序化，建立一套完整的生产过程质量标准体系，为生产过程严格执行质量标准和工艺标准提供保障；
- 建立一套全面的生产过程质量检验检测管理体系，迅速监测和分析半成品、成品的质量问题，加快质量异常事件的处理速度；
- 运用SPC等工具加强在线质量控制，使质量管理模式由事后考核逐步过渡到预防为主、实时控制的模式；
- 提供质量问题的分析工具，为改进工艺、改进质量的研究活动提供有效手段和信息，为正确制订质量标准和工艺要求提供依据与工具，实现产品质量的持续改进。
- 全程生产追踪
以批次为单位，通过对原料、辅料、制造工艺参数、成本、质量、设备运行、能源消耗及人员等生产过程各种资源信息的动态记录，建立对应到最终产品与构成要素之间的双向视图，实现产品质量、物料、人员等信息的可回溯性。
- 全面信息集成
通过MES系统的实施，实现烟厂各信息化系统、各自动化系统之间的全面信息集成，彻底消除制造各环节间的信息孤岛，实现计划层、执行层及控制层之间无缝的衔接。
- 生产数据管理
- 在与各自动化系统信息集成的基础上建立生产数据中心，实现各种生产管理数据的汇总统计、报表打印等功能，实现生产管理数字化、电算化，提高生产管理效率；
- 为领导决策提供全面准确的数据依据。
业务模型
MES生产管理平台基于国家局MES规范，ISA95标准，企业管理要求为基础构建业务模型，MES系统总体结构模型如下图所示：
其主要内容有：
- 以设备为基础
- 以计划为导向
- 撑控生产过程
- 敏捷指挥调度
- 强化质量控制
- 制造成本透明
- 提升管控能力
- 管理效益增值
MES在企业信息化中的定位
MES系统在烟草行业信息系统结构中承上启下，是企业信息化建设中不可或缺的关键一环。下面分别从层次、功能和信息等三方面来阐述MES系统在企业信息化中的地位。
- 层次定位
在企业信息化建设中，MES处于计划层与控制层之间，承上启下，是ERP与DCS系统之间的信息纽带。MES通过与ERP、自动化控制系统的协同，实现从定单到成品入库全过程的自动化。
- 功能定位
当前，卷烟厂企业的主要任务就是生产，就是在完成中烟下达的生产任务的过程中确保生产质量最优，用最少的投入实现连续均衡生产。因此，MES是卷烟厂生产厂的信息化核心和主体，MES系统要紧紧围绕"服务于工厂、服务于生产"、"降低生产成本、提高产品质量"的目标来展开，通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的方式，实现制造数字化。
- 信息定位
在信息方面，MES作为面向制造的系统，与上层管理信息系统（ERP、NC、SCM等）以及低层控制系统有着密切的关系，MES在其中起到了信息集线器（Information Hub）的作用。
MES的边界定义
根据ISA-95标准，MES重点关注以下四类业务：
- 生产作业管理
- 维护作业管理
- 质量作业管理
- 库存作业管理
ISA-95标准定义了MES的边界，如下图所示：
ISA-95标准对MES边界的定义，是作为MES边界定义的基础和指导。MES系统功能划分和边界定义应遵循以下原则：
- 安全性原则：在系统设计上考虑整体的安全措施，使用业界技术成熟的产品，采用安全可靠的系统架构，利用完善的安全策略保证信息的安全可靠。
- 先进性原则：选用业界领先和主流的成熟可靠的技术路线和产品，既要着眼于目前系统的需求，还要面向未来的发展。
- 可靠性原则：系统每天都处理着大量的业务数据，任何时刻的系统设备故障都有可能给用户带来损失，这要求系统具备很高的稳定性和可靠性，以及很高的平均无故障率。保证故障发生时系统能够提供有效的失效转移或者快速恢复等性能。硬件环境应消除单点故障，实现双机容错和负载均衡功能。保证系统的高可用性，即7×24小时不停机的工作模式。
- 实用性及可扩展性原则：系统的建设既要充分体现系统业务的特点，也要具有可扩展性以适应公司管理水平的提升；充分利用现有资源，合理配置系统软硬件，保护用户投资；又要着眼建成后实际的使用与未来技术发展方向，系统应对企业组织架构和业务流程的变动具备低敏感性和优秀的支持性能，企业组织机构或业务流程发生变动时，系统如需变更，应变手段应简单易行。在下面的条件发生变化时，系统可以平滑升级，达到好的可扩展性。
- 可维护性、界面及易用性原则：流程管理和表单定义要求简单、明确，操作简便；人员组织和角色管理要求管理简单、明确；权限管理要求对应用模块、查看、记录、操作等各级权限管理简单、明确；用户操作界面要求友好透明。
- 可建设性原则：投标人需要提供适应本项目信息系统的硬件和网络建设方案，既要考虑达到本项目信息系统运行最优化要求，又要考虑到建设资金和建设周期的合理性。
- 系统集成性：系统设计应与现有的信息化系统及外部系统有良好的集成。
MES系统架构
系统逻辑架构
我们以SOA为系统技术架构、以ISA 95标准为MES业务架构，构建MES系统。多层的技术架构同时支持WEB与传统应用模式（C/S），如下图所示：
系统软件架构
MES系统软件架构如下图所示：
根据我们多年MES实施的经验，MES应用可以分成两类：
- 生产管理：各种业务管理，如计划、质量、设备维护等，多是人工数据；
- 生产过程管理：使用采集数据，数据量大，来自控制系统集成
企业模型
企业模型是基于ISA-95的企业层次模型，工厂中的所有生产单元将会被分为五个层次：企业（Enterprise,中烟公司）、卷烟企业（Site，烟草有限责任公司）、制造部（Area、卷烟厂）、工作中心（Work center，生产线）、工段和设备（Work unit）。
企业层次模型如下图所示：
