如何打造一个成功的MES系统

MES强调车间级的过程集成、控制和监控，以及合理地配置和组织所有资源。

满足车间信息化需要，提高车间对随机事件的快速响应和处理能力，有力地促进企业信息化进程向车间层拓展。

通过构建以“精益生产、智能制造”为特点的车间管理系统，建立数字化车间，从而实现了精益生产和智能制造。

慧都MES制造执行系统可视化界面截图

MES体系架构

数字化车间将信息、网络、自动化、现代管理与制造技术相结合，在车间形成数字化制造平台，改善车间的管理和生产等各环节，从而实现了敏捷制造。MES是数字化车间的核心。MES通过数字化生产过程控制，借助自动化和智能化技术手段，实现车间制造控制智能化、生产过程透明化、制造装备数控化和生产信息集成化。车间MES主要包括车间管理系统、质量管理系统、资源管理系统及数据采集和分析系统等，由技术平台层、网络层以及设备层实现。

MES执行系统构成

MES由车间资源管理、生产任务管理、车间计划与排产管理、生产过程管理、质量过程管理、物料跟踪管理、车间监控管理和统计分析等功能模块组成，涵盖了制造现场管理等方面。MES是一个可自定义的制造管理系统，不同企业的工艺流程和管理需求可以通过现场定义实现。

车间资源管理

车间资源是车间制造生产的基础，也是MES运行的基础。车间资源管理主要对车间人员、设备、工装、物料和工时等进行管理，保证生产正常进行，并提供资源使用情况的历史记录和实时状态信息。

生产任务管理

生产任务管理包括生产任务接收与管理、任务进度展示和任务查询等功能。提供所有项目信息，查询指定项目，并展示项目的全部生产周期及完成情况。提供生产进度展示，以日、周和月等展示本日、本周和本月的任务，并以颜色区分任务所处阶段，对项目任务实施跟踪。

车间计划与排产管理

生产计划是车间生产管理的重点和难点。提高计划员排产效率和生产计划准确性是优化生产流程以及改进生产管理水平的重要手段。

车间接收主生产计划，根据当前的生产状况（能力、生产准备和在制任务等），生产准备条件（图纸、工装和材料等），以及项目的优先级别及计划完成时间等要求，合理制订生产加工计划，监督生产进度和执行状态。

高级排产工具（APS）结合车间资源实时负荷情况和现有计划执行进度，能力平衡后形成优化的详细排产计划。其充分考虑到每台设备的加工能力，并根据现场实际情况随时调整。在完成自动排产后，进行计划评估与人工调整。在小批量、多品种和多工序的生产环境中，利用高级排产工具可以迅速应对紧急插单的复杂情况。

生产过程管理

生产过程管理实现生产过程的闭环可视化控制，以减少等待时间、库存和过量生产等浪费。生产过程中采用条码、触摸屏和机床数据采集等多种方式实时跟踪计划生产进度。生产过程管理旨在控制生产，实施并执行生产调度，追踪车间里工作和工件的状态，对于当前没有能力加工的工序可以外协处理。实现工序派工、工序外协和齐套等管理功能，可通过看板实时显示车间现场信息以及任务进展信息等。

质量过程管理

生产制造过程的工序检验与产品质量管理，能够实现对工序检验与产品质量过程追溯，对不合格品以及整改过程进行严格控制。其功能包括：实现生产过程关键要素的全面记录以及完备的质量追溯，准确统计产品的合格率和不合格率，为质量改进提供量化指标。根据产品质量分析结果，对出厂产品进行预防性维护。

生产监控管理

生产监控实现从生产计划进度和设备运转情况等多维度对生产过程进行监控，实现对车间报警信息的管理，包括设备故障、人员缺勤、质量及其他原因的报警信息，及时发现问题、汇报问题并处理问题，从而保证生产过程顺利进行并受控。结合分布式数字控制DNC系统、MDC系统进行设备联网和数据采集。实现设备监控，提高瓶颈设备利用率。

物料跟踪管理

通过条码技术对生产过程中的物流进行管理和追踪。物料在生产过程中，通过条码扫描跟踪物料在线状态，监控物料流转过程，保证物料在车间生产过程中快速高效流转，并可随时查询。

库存管理

库房管理针对车间内的所有库存物资进行管理。车间内物资有自制件、外协件、外购件、刀具、工装和周转原材料等。其功能包括：通过库存管理实现库房存贮物资检索，查询当前库存情况及历史记录；提供库存盘点与库房调拨功能，对于原材料、刀具和工装等库存量不足时，设置告警；提供库房零部件的出入库 *** 作，包括刀具／工装的借入、归还、报修和报废等 *** 作。

统计分析

能够对生产过程中产生的数据进行统计查询，分析后形成报表，为后续工作提供参考数据与决策支持。生产过程中的数据丰富，系统根据需要，定制不同的统计查询功能，包括：产品加工进度查询；车间在制品查询；车间和工位任务查询；产品配套齐套查询；质量统计分析；车间产能（人力和设备）利用率分析；废品率／次品率统计分析等。

MES与其他数字化系统关系

通过MES、ERP系统、PDM／工艺管理（CAPP）系统、数控机床联网（DNC）／机床监控与数据采集（MDC）系统的集成，实现从设计／工艺、管理和制造等多层次数据的充分共享和有效利用。

慧都MES制造执行系统可视化界面截图

ERP系统利用从PDM／CAPP系统中获取的信息制订主生产计划。主生产计划传递给MES，用于车间级排产和车间生产准备。与物料相关的信息需传递给数字化立体仓库，用于指导仓库管理。数字化立体仓库中物料的存储信息以及财务信息反馈给ERP系统，用于指导采购与财务管理。

MES从ERP系统中获得主生产计划及物料、供应、采购和库存等生产准备相关信息后，进行车间计划排产，并将生产任务下发给DNC系统安排数控加工，将检验任务下发给质量系统用于质量跟踪。同时，MES通过数据采集系统获得生产过程中的任务执行、加工、物料、工时、设备、工装和人员等信息，用于生产过程监控和车间事件处理。

QMS从CAPP系统中获取物料、结构、工艺、工具和设备等信息，从ERP系统中获取生产计划等信息，获取的质量记录、报告和修正信息等向PDM／CAPP／MES反馈以指导后续的质量管理过程。并利用数字化检测与测量仪对检测信息进行质量监控和分析。

数据采集和数据分析系统利用DNC系统提供的机床联网自动采集功能和触摸屏、扫描q等手工采集方式进行车间数据采集，这些数据传递给MES系统用于生产监控，与质量相关的信息则传递给QMS，用于质量跟踪、问题处理及统计分析。

基于网络与信息化的制造技术是未来先进制造技术发展方向之一。以MES为核心的数字化车间，利用计算机软、硬件及网络环境，实现产品数字化制造，可提高产品制造能力，缩短产品制造周期，降低制造成本，从而提高企业竞争能力。

基于Web的MES系统安全架构设计及分析

322基于角色的访问控制

在对MES系统业务功能、业务流程及其干系人分析整理的基础上，能够抽象出系统的各种用户角色，每种角色通过一组系统功能完成一定的业务处理，需要将这一组系统功能赋予该角色，使其具有完成这一业务的能力，也就形成了允许访问控制表，包括菜单的允许访问列表和功能的允许 *** 作列表。

为了构成系统的完全访问边界，需要明确禁止某类 *** 作。因此设计了禁止访问控制表，包括：菜单的禁止访问列表和功能的禁止 *** 作列表。

323用户及权限管理

构建了角色的访问控制，将角色赋予用户，用户即具备了相应的访问权限。在企业的MES应用中，每个企业用户都具有一个系统访问账号，这个账号是用户身份的唯一标识。为保证系统账号的合法性，所有用户的账号只能由系统的账号管理员进行分配和管理。同时，每个用户在企业承担着某个岗位的职责，对应于MES系统来说，这个用户就具备着一个或者多个系统角色，通过角色权限的控制形成用户的权限控制。本着最小权限的原则，应当合理分配和控制角色权限，并通过禁止访问控制表限制用户的`访问范围，构成系统的安全访问边界。

33 安全运行管理

多数MES系统都采用单一管理员(甚至是超级用户)对系统进行管理。虽然简单易行，但却存在巨大安全隐患。一旦管理员账号信息泄露，其他安全措施将形同虚设。因此必须进行系统权限的分割，使其相互制约，避免权限过分集中。本架构的划分策略：首先是用户管理员，只负责企业用户账号的分配、锁定和吊销，用户岗位角色的分配，以及用户密码的复位 *** 作;其次是安全管理员，负责菜单与功能矩阵的维护，以及角色访问控制列表的制定。

用户管理员和安全管理员相互制约，只有协调一致才能够完成用户的权限分配。同时又可以分级管理，按照分厂、车间等组织架构，或者依据业务范围，划分出不同层级、不同范围的用户管理员和安全管理员，他们只能在自己的权限范围内行使权力。由此形成了可集中管理也可分化管理的技术模型，企业可以依据自身规模和管理模式灵活组织设计。

34 系统安全审计

本架构设计了完备的行为捕获和记录系统，对系统关键执行动作留有记录，对用户的 *** 作和行踪留有日志，同时记录了非法用户的入侵尝试，且满足不可抵赖性，形成可靠证据。尤其是用户和安全管理员的所有 *** 作，是系统监控的重点。企业安全审计人员可以随时调取这些记录，进行审计，一旦发现有违反安全策略的行为，即可对行为后果进行调查，采取相应处理措施。

35 会话安全策略

>物联网智能网关要接入MES系统，需要从下面几个方面讨论：
1、多种采集协议的适配：车间设备一般具有多种接口和多种自动化协议，常见的有modbus、PPI、MPI、Profinet、hostlink等，接口一般为RS485、以太网、can口等。
2、具备边缘计算能力：物联网智能网关必须具备边缘计算能力，而不是傻瓜式的透传。可以对数据进行本地化预处理，然后再与MES服务器交互，这样能极大减轻MES服务器的压力。
3、与MES服务器间的通信规约和数据格式：物联网网关与MES服务器见需要支持实时性非常强的通信规约，如MQTT、DICP等，而不是普通的自动化协议。同时约定好传输的数据格式，以被MES服务器解析。
帝图数据采集器适合于用在MES系统的数据采集，比如汽车生产线的数据采集、变电站的数据采集等。

mes系统使用是有一套方法的。
众所周知的是MES系统是当代企业中应用相对较多的一个生产管理软件，其主要作用于企业中生产进度的跟踪，便于企业管理者及时掌控着各种 *** 作管理的相关信息，而一个成熟的MES系统是企业信息集成的纽带，在企业发展过程中有着重要意义。而对于一个制造业企业来说，MES的运行至关重要，因企业管理控制上还需mes系统能够和企业资源计划系统ERP进行有效地协同整合，来更好地引导企业持续长期的发展利益，所以MES系统将企业计划落实到执行的利器。因此企业用户想要对MES系统怎么使用，就需了解MES系统的发展趋势和系统功能两方面。

MES制造执行系统成功实施的最终目的是实现智能制造，其中物联网建设及数据的采集、分析、推送对企业的智能决策至关重要，MES的上马不能一蹴而就，要在对企业现状及行业发展趋势、智能制造技术进行充分而翔实的调研基础上循序渐进、量力而行，切忌大而空和直接嫁接或剽窃其他企业成果，要做到有所为而有所不为，MES实施必须量身定做、量体裁衣，适合的才是最好的。
1整体规划、分步实施
要建立一个灵活度高、可扩展性强、集成性良好和适合公司未来发展的网络拓扑总体架构。任何方案的制定都存在由粗到细的渐进过程，MES实施前期也不可能面面俱到，整体规划的同时要聚焦试点项目的开展，随着项目的深耕细作和对MES的深入理解，可以对未实施项目进行纠偏和不断完善，因此MES项目一定要分步实施、稳步推进。
2MES建设不能“乱言堂”
MES的定位、功能、给企业可带来的作用以及可实现性，项目参与者必须要做到心知肚明，要在哪些环节推进？要采集哪些信息？实现哪些功能？要输出哪些报表？要具备哪些资源？方案中必须清晰明了。并且MES建设之初就应紧密围绕数据采集和信息传递这一主线进行策划论证，任何偏离MES功能需求的提议都是不可取的，换言之，MES的参与者或推进者必须要真正了解MES。
3不应过分依赖MES开发商
企业的管理难点、痛点和实际需求唯有自身清楚，不同行业或处于同一行业的不同企业都有可能大相径庭，况且不同公司的企业文化和管理理念都存在明显的差异，无实施目标、无指导思想、无匹配框架的MES方案是空虚的、乏力的，也不会有可借鉴的实质性内容。企业在要求MES开发商出具技术方案时，应有所导向和聚焦，使其在限定的框架范围内“精工细作”，不能天马行空任其发挥。MES开发商可能接触的案例或业绩较多，但在企业具体运作和实际需求上不甚了解，难免会在企业诊断层面出现“张冠李戴”现象，从而影响MES的落地执行，因此在MES开发商引导过程中一定要严格把控是否与自身企业相适应。
4业务部门融合很重要
网络架构、服务器及网络建设、软件开发与集成是IT部门的专项，IT部门需提供强有力的后盾支持与基础保障。但真正地将MES落地，并使其功能发挥最佳，各业务需求部门（研发、工艺、质量、设备、车间）必须主导并且要深度融合，包括成立MES联合推进项目部，同时应由熟悉车间工艺流程、作业内容、质控要求、计划安排的部门担纲。
5计划模块要慎重
MES的主要定位是执行而不是计划，实施过程中不能“喧宾夺主”，并且计划要依赖于多种资源的制约和牵绊，前期要注重基础保障资源的开发，譬如物料追溯管理、制造过程透明化、ERP计划功能的开发与完善等。
6全厂级单一模块开发存在弊端
全厂范围内的MES需求调研和系统开发需协调的资源多且极为分散，并且要兼顾其他模块的拓展，不仅实施周期长、难度大、风险高，而且因项目推行初期方案成熟度不高，影响整体模块最终实现的概率较大，同时推行单一模块会造成设备硬件的综合利用水平低，投入产出比差。
7MES推进“由上至下”非常关键
作为企业“涉猎”最广的智能化项目，要统筹很多部门，要说服众多人员，要改变诸多观念，本身就是一个艰难的挑战。人心齐、泰山移，只有凝心聚力，项目才可能获得圆满成功，当然这里面不排除技术层面的争论，公司高层的顶层设计和清晰导向非常关键，要引导全员树立正确的工作目标，并对“尚方宝剑”进行充分授权和提供强有力的资源支持。
总之，MES项目的实施应根据企业自身情况进行合理规划，路线清晰、目标明确、政令统一，由简入繁、由易入难，先试点后扩展，初期切不可去尝试难啃的“骨头”，尤其是离散型明显的制造企业。

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