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制造运行管理系统与智能制造

2018-09-23 10:52
Smartrobot
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信息模型应定义三个层面的内容:要描述哪些对象和数据,如何组织对象和数据。规定智能制造装备信息模型描述格式(如:XML),加上通讯方式,即:信息模型+描述格式+通信驱动就形成通用集成方案。

制造运行管理系统与智能制造

智能制造的分层结构如上图所示,其中MES位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的信息管理系统,这也是本文讨论的重点。

三,从MES到MOM

实施智能制造,数据是基础,采集大量生产现场数据,是实现精准运行管理和企业协同制造的前提。管理软件与智能制造装备之间的互联互通,数据传输,对数据进行一致解析,多年来采用的传统生产过程的特点是“由上而下”按计划生产。简单的说是从计划层到生产控制层,企业根据订单或市场等情况制定生产计划――生产计划到达生产现场――组织生产――产品派送。企业管理信息化建设的重点也大都放在计划层,以进行生产规划管理及一般事务处理。MES系统就是为了解决ERP系统和现场自动化控制系统之间出现了管理信息方面的“断层”而出现的。

MES系统即“制造执行系统”,是制造业生产车间和生产现场可视化的管理方案,MES制造执行系统可通过生产计划管理、工艺管理、工序管理、生产排配、品质管理、生产设备管理、生产现场数据采集和分析等让生产信息可视化,从而监控、协同、调度、分析、预警制造执行过程,实现管控一体化。

MES可以概括为一个宗旨――制造怎样执行,两个核心数据库――实时数据库、关系数据库,两个通信接口――与控制层接口和与业务计划层接口,四个重点功能――生产管理、工艺管理、过程管理和质量管理等。

简单说,MES系统主要是针对生产制造执行中的一系列活动的管理和监控。与制造有关,与执行有关,它强调了三点:

1、MES是对整个车间制造过程的优化,而不是单一的解决某个生产瓶颈;

2、MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能,并作出相应的分析和处理;

3、MES需要与计划层和控制层进行信息交互,通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。

MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境,帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。通过对生产过程中人、物料、设备、时间等资源的管控达到优化生产,降低风险,质量管控,问题追溯等目的。

我们知道方法论说的是如何解决问题,认识论说的是如何发现问题。人类对事务的认识是随着应用的广泛而不断提升,实践中总结出理论,理论反过来指导实践,然后不断丰富理论。对制造领域的认识也体现这个行为逻辑,从方法论升华到认识论是理论与实践结合的必然路径。简单说,就是“从下到上看问题”与“从上到下看问题”的综合考量。

MES系统从提出发展到现在已有近三十年历史,MES日益成为当下制造的转型升级的焦点之一。但遗憾的是,MES近年来的发展与演进却似乎略嫌滞后,传统的MES已经难以完全满足数字化、智能化制造的需求。在这样的背景下,近些年来MOM(Manufacturing Operations Management)制造运行管理系统的概念再次被提出。

从执行到运行虽只是一词之差,但其实反映的是人们对生产制造过程规律认识的巨大变化。MOM与MES、ERP等软件系统之间的异同主要体现在这几个方面。

从本质上看,MES是一种用于解决具体问题的标准软件产品和软件系统的概念;而MOM应该是一个对象范畴的概念,是一种由多种软件构成的制造管理集成平台。其中不仅包括MES软件系统及与制造管理相关的各种功能,而且包含MES主体之外的用于解决具体问题的功能延伸与价值增值部分。

从覆盖范围上看,MES所涉及的范围,会因为其所针对的下游行业、软件系统的设计理念、功能模块的设置等影响因素而各有不同。没有明确的界限这就使MES和其他管理与控制系统之间的边界往往很难清晰地界定,各个软件产品间、功能模块间常常存在较多的重叠,交互关系也很不清晰,使得不同厂商的MES产品难以有效地实现集成与共享。而MOM则实现对整个制造运行过程中的一切活动进行管理,是一个抽象化了的,并且相对固定的区域。MOM的提出避免了MES边界的争论,提供了一个更为广义并抽象化了的边界范围和一个更为明确的统一框架。ERP中的生产管理更加偏重于企业战略管理,而MOM则更注重对具体生产过程的实时管理。

从责任对象上看,MES主要针对生产运行,对生产以外的其他环节运营管理功能相对较弱,无法满足当今制造企业日益增长的对于生产质量、安全、效率的诉求。而MOM则主张使用与生产运行统一的框架,并对维护运行、质量运行和库存运行管理进行强化和提升,还对模型内部主要功能及其关联关系进行了细化,以求更有效地提升制造企业的整个制造管理体系。

从功能上看,MOM作为一种集成软件平台,在集成标准化、开放性等方面都强于MES,而且能够实现云部署,是未来制造运营管理软件发展的方向。

总体来看,MES可以视为针对MOM问题的一种具体实现方式,或是一种为解决某一类MOM问题而设计开发的软件产品实例。MOM的提出并不是要替代MES,而是要为该领域确立一个通用的、明确的研究对象和研究内容、并提供一个主题框架;而MES依然会作为该领域最常见的软件产品和软件系统,基于MOM确立的主体框架、进一步向集成化、标准化的方向发展,从而更易于实现集成和共享,更便于维护和升级 。

四,制造运行管理(MOM)体系

如同前文所说的:根据CIM公共信息管理模型,以面向对象的分析和设计方法,建立通用的信息模型,统一的数据结构,模块化、标准化功能或组件等是建立企业信息化及生产过程自动化最有效的思路。相比之前的MES系统统一后的MOM模型平台具有以下几个特点:

1,重新架构的可配置、可扩展平台

2,与ERP有标准的接口

3,与下层自动化设备有标准的接口

4,标准的生产模型

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