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1. 什么是MES？

MES（Manufacturing Execution System，制造執(zhí)行系統(tǒng)），起源于上世紀(jì)90年代，是面向車間層的信息管理系統(tǒng)，它位于上層計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層工業(yè)控制系統(tǒng)之間，為操作人員和管理人員提供生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有生產(chǎn)相關(guān)資源（人、設(shè)備、物料、工藝、客戶需求等）的當(dāng)前狀態(tài) 。

當(dāng)前，在工業(yè)4.0的時(shí)代背景下，隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，MES被賦予了新的內(nèi)涵。工業(yè)4.0時(shí)代的MES，是企業(yè)為了應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化、滿足客戶個(gè)性化需求，實(shí)時(shí)響應(yīng)和調(diào)整生產(chǎn)過程、快速分析和協(xié)同決策的制造執(zhí)行與運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，它可與企業(yè)的其它管理系統(tǒng)無縫銜接，實(shí)現(xiàn)從市場(chǎng)需求、工藝及流程設(shè)計(jì)，到產(chǎn)品生產(chǎn)、交付的全過程閉環(huán)管理；實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)計(jì)劃到生產(chǎn)執(zhí)行過程中，對(duì)人員、設(shè)備、物料、質(zhì)量、資源和能源的管控。

2. 為什么需要MES？

隨著市場(chǎng)環(huán)境的變化和現(xiàn)代生產(chǎn)管理理念的不斷更新，一個(gè)制造型企業(yè)能否良性運(yùn)營(yíng)，關(guān)鍵是使“計(jì)劃”與“生產(chǎn)”密切配合，企業(yè)和車間管理人員可以在最短的時(shí)間內(nèi)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的變化，作出準(zhǔn)確的判斷和快速的應(yīng)對(duì)措施，保證生產(chǎn)計(jì)劃得到合理而快速修正。雖然ERP和現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了非常成熟的程度，但由于其服務(wù)對(duì)象是企業(yè)管理的上層，對(duì)車間層的管理流程不提供直接和詳細(xì)的支持。而現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能主要在于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和工藝參數(shù)的監(jiān)控，它雖可以向管理人員提供現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但無法給出針對(duì)車間的整體管理信息。

所以，ERP系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)之間出現(xiàn)了管理信息方面的“斷層”，對(duì)于用戶車間層面的調(diào)度和管理要求，它們往往顯得束手無策或功能薄弱。比如面對(duì)以下車間管理的典型問題，它們就難以給出完善的解決手段：

1、生產(chǎn)線和加工設(shè)備有多少時(shí)間在生產(chǎn)，多少時(shí)間在停轉(zhuǎn)和空轉(zhuǎn)？影響設(shè)備生產(chǎn)潛能的最主要原因是：設(shè)備故障？調(diào)度失誤？材料供應(yīng)不及時(shí)？工人培訓(xùn)不夠？還是工藝指標(biāo)不合理？

2、能否對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，精確區(qū)分產(chǎn)品質(zhì)量的隨機(jī)波動(dòng)與異常波動(dòng)，將質(zhì)量隱患消滅于萌芽之中？

3、傳統(tǒng)人工報(bào)表費(fèi)時(shí)費(fèi)力誤差大，能否自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每個(gè)過程的生產(chǎn)數(shù)量、合格率和缺陷代碼？

而MES的定位，是處于計(jì)劃層和現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)車間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺(tái)上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量控制、設(shè)備故障分析等管理功能，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接可以同時(shí)為生產(chǎn)部門、質(zhì)檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息服務(wù)。系統(tǒng)通過強(qiáng)調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實(shí)時(shí)化的信息體系。

3. 我們的ForceCon-MES能做什么？

實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部各種生產(chǎn)資源的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，制定合理、有效的生產(chǎn)計(jì)劃。

實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程、裝置及設(shè)備運(yùn)行情況、產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)成本的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

實(shí)現(xiàn)各部門在生產(chǎn)管理方面的業(yè)務(wù)協(xié)同，加快計(jì)劃的下達(dá)、物料的供應(yīng)、生產(chǎn)異常情況的反饋與處理。

通過規(guī)范化的管理流程，落實(shí)并跟蹤生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行情況，減少損失和消耗。

實(shí)現(xiàn)物料數(shù)據(jù)的完整性、一致性、準(zhǔn)確性管理，有效監(jiān)控物料平衡，并降低生產(chǎn)成本。

實(shí)現(xiàn)從原材料進(jìn)廠、到生產(chǎn)過程中的半成品，到最終產(chǎn)品出廠的全過程的質(zhì)量檢驗(yàn)，嚴(yán)格控制產(chǎn)品批次及質(zhì)量管理。

根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃制定有效的設(shè)備檢維修計(jì)劃，做好設(shè)備日常維護(hù)與保養(yǎng)，提高設(shè)備的生產(chǎn)能力和綜合效率。

提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳遞的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，并且通過對(duì)大量生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析，為生產(chǎn)過程改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐。

4. ForceCon-MES功能模塊簡(jiǎn)介（以化工行業(yè)舉例）

5. 我們的技術(shù)方案（以化工行業(yè)舉例）

5.1. 系統(tǒng)部署架構(gòu)

MES系統(tǒng)的部署架構(gòu)如下圖所示：

整個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的信息系統(tǒng)劃分為三層，過程控制層、生產(chǎn)執(zhí)行層、企業(yè)管理層，其中MES作為生產(chǎn)執(zhí)行層的核心系統(tǒng)，在整個(gè)企業(yè)信息集成系統(tǒng)中承上啟下，是企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)與管理活動(dòng)信息溝通的橋梁。

5.2. 系統(tǒng)功能架構(gòu)

MES系統(tǒng)功能架構(gòu)如下圖所示：

整個(gè)MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，遵守流程行業(yè)生產(chǎn)及安全管理業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、遵守中國(guó)電子行業(yè)MES標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、遵守信息化建設(shè)與信息安全及信息集成接口的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

5.3. 系統(tǒng)集成方案

MES系統(tǒng)支持與第三方系統(tǒng)的集成，集成方案如下圖所示：

MES與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫接口，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為MES系統(tǒng)提供生產(chǎn)裝置的溫度、壓力、液位等工藝運(yùn)行參數(shù)，關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，物料投用量及水、電、氣等公用工程的用量，生產(chǎn)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、環(huán)境在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等；MES在獲取生產(chǎn)相關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)之后，可以通過工藝流程圖、物料流向及平衡圖、能流圖、報(bào)警監(jiān)控圖等進(jìn)行展現(xiàn)；MES還可以通過餅圖、柱狀圖、儀表盤、趨勢(shì)圖等，對(duì)生產(chǎn)核心數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析及展現(xiàn)。

MES與ERP接口，MES與ERP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的雙向交互，ERP根據(jù)客戶的訂單信息下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)到MES系統(tǒng)；MES系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)制定生產(chǎn)計(jì)劃，并確定物料需求計(jì)劃，上傳給ERP系統(tǒng)，根據(jù)庫存情況執(zhí)行物料的采購(gòu)。

MES與EMS接口，MES與EMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的雙向交互，MES根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)能源需求計(jì)劃給EMS系統(tǒng)；EMS系統(tǒng)把生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)、設(shè)備能耗數(shù)據(jù)、生產(chǎn)能耗分析等信息上傳到MES系統(tǒng)，為生產(chǎn)調(diào)度部門優(yōu)化生產(chǎn)工藝、節(jié)能降耗提供決策依據(jù)。

MES與LIMS接口，MES與LIMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的雙向交互，MES系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)原輔料及生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制的要求和最終產(chǎn)品的檢驗(yàn)要求，給LIMS系統(tǒng)下達(dá)檢驗(yàn)任務(wù)與計(jì)劃；LIMS系統(tǒng)則把原輔料、過程品、產(chǎn)品的檢驗(yàn)結(jié)果及生產(chǎn)環(huán)境的檢測(cè)結(jié)果上傳到MES系統(tǒng)，為生產(chǎn)管理部門控制產(chǎn)品質(zhì)量、安全環(huán)保部門控制生產(chǎn)排放提供數(shù)據(jù)支撐。

MES與SCM接口，MES與SCM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的雙向交互，SCM為MES系統(tǒng)提供原輔料的發(fā)貨狀態(tài)及物流信息；MES則根據(jù)訂單的生產(chǎn)進(jìn)展情況，為SCM提供生產(chǎn)狀態(tài)。

MES與CRM接口，MES與CRM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的雙向交互，CRM系統(tǒng)為MES系統(tǒng)提供客戶及其對(duì)產(chǎn)品的需求信息，以及對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量反饋；MES系統(tǒng)則針對(duì)客戶的需求及問題進(jìn)行分析并反饋。

5.4. 信息安全方案

MES系統(tǒng)安全防護(hù)方案如下圖所示：

工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)PSL，在關(guān)鍵的生產(chǎn)裝置及控制設(shè)備前端，部署工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)PSL，確保控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不同區(qū)域的安全性，以及控制網(wǎng)絡(luò)接入信息網(wǎng)絡(luò)的安全性。

工業(yè)采集網(wǎng)關(guān)ICG，在智能儀表前端部署工業(yè)采集網(wǎng)關(guān)ICG，針對(duì)不同種類的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議進(jìn)行采集及轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)具備工業(yè)防火墻的安全防護(hù)功能。

工業(yè)防火墻ISG，在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)之間部署工業(yè)防火墻ISG，主要針對(duì)來自網(wǎng)絡(luò)的病毒傳播、黑客攻擊等不安全行為進(jìn)行過濾及防護(hù)，避免對(duì)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的影響，確保生產(chǎn)活動(dòng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

安全管理平臺(tái)，部署在生產(chǎn)執(zhí)行層，全面監(jiān)控控制及安全設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)運(yùn)行指標(biāo)異常或發(fā)現(xiàn)攻擊行為或違規(guī)訪問時(shí)，能夠及時(shí)進(jìn)行多種方式的報(bào)警，幫助管理員迅速定位故障點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)高危安全事件，及時(shí)采取有效措施，保障生產(chǎn)活動(dòng)連續(xù)、正常運(yùn)行。

6. 我們的優(yōu)勢(shì)