1 MES的简介
制造执行系统（manufacturing execution system ，简称MES）能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES 能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES 还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。
工厂制造执行系统MES是近10年来在国际上迅速发展、面向车间层的电子商务生产管理技术与实时信息系统。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。从本质上讲，它并不是高深的理论，且具有很强的可操作性。
MES 系统主要由工序详细调度、资源分配和状态管理、生产单元分配、文档控制、产品跟踪和产品清单管理、性能统计分析、人力资源管理、维护管理、过程管理、质量管理、数据采集等多个功能模块构成。
2 国内MES 系统研究发展的薄弱环节
近几年，国内对MES 系统得研究与产业化应用都有了比较大的发展，但是国内的研究开发和技术应用都与国外有较大的差距，主要表现在以下两个方面。
MES 系统很重要的部分是生产过程管理，其中必然要涉及生产计划，包括产品的质量计划、消耗计划、成本计划等等，这些计划最终通过调度指令、生产活动。过程优化是我国MES 系统研究发展中的弱项。
MES 系统的智能化也是我国MES 系统研究与国外有较大差距的一个方面。过去，生产过程的管理基本凭借操作人员与管理人员的经验。我国MES 系统仅仅提供了一个替代经验管理方式的操作系统平台，但是，如何将生产管理者的经验固化在MES 系统中，在我国MES 系统研究开发中还未有所涉及。MES 系统智能化是我国MES 系统研究实现跨越发展的主要方向。
3 生产异常防范在MES 系统的实现
下面着重以生产过程（以蒙昆公司为例）中异常防范为重点阐述对MES 系统的构建方案。
需求：工段在生产A 牌号烟丝时先由带班领导在车间生产管理系统中安排生产任务，向中控操作人员下达工单，中控操作人员再按照工单要求选择工艺路线，选择柜的号别进行存储，选择执行的工艺标准。确认后交由现场操作工进行现场生产操作，并及时与中控人员沟通。至此生产的先期操作基本完成，之后的时间由生产设备自动完成，如无故障或参数异常不需人工干预。生产结束后由中控人员确认生产完成，并存入车间生产管理系统。
烟丝生产过程中要分阶段对原料进行回潮、切片、加水、加料、加温，由于原料自身的特性及环境的变化，导致加水、汽、料的多少是一个变化的值。围绕工艺标准会生成一条接近标准的曲线，在物料添加波动大的情况下，就会产生异常。
（1）MES 的目标、功能模块、总体构架。设计MES 系统时，在保证系统的完整性的同时，突出通过MES 系统实现对生产过程异常状况的防范。
（2）先来解释生产过程异常：生产过程是由操作者和所操作的设备共同对操作的对象进行自动或手动加工的操作，在操作过程中必然会由于人的操作问题、设备自身运转问题、被加工物料自身特性以及添加辅料等多方因素造成所加工物品低于或高于产品质量标准的要求，从而产生生产质量的波动，我们将这种波动称为生产过程异常。
（3）异常的分级。按照异常影响的严重程度，可将异常分为红、橙、黄三个级别。分别给予三个不同级别异常以不同的响应的时间，红色的最高级别具有最短的响应时间，如为1分钟。橙色稍弱，响应时间可以稍长，3～5分钟。黄色最低，响应时间也相应最长，10分钟。
（4）通过对生产过程异常的解释，我们可以发现造成异常产生的情况可以归纳有：人的操作失误或错误。人的差错又可分为：人为技能差错、人为规则差错；设备的运行异常。设备的异常通常会通过设备运行时的电流、电压、机体温度、机械振动等多个方面表现出来。被加工物料与辅料的自身特性及添加量，有时也被称为工艺过程异常。工艺流程的异常指加工的物料、水、蒸汽、压缩空气、香料的比例。
（5）异常处理方式包括了智能化处理与人工处理两种方式。智能化即从数据的采集、比对、分析、提出应对方案的全过程均由MES 系统完成，降低人的参与，提高效率；在了解了生产过程中异常产生的三个方面后，我们希望能够找到及时判断异常产生的标准、依据和处理方法；不可避免的错误需要提供可逆的操作既然我们承认，即使用户是专家也会出现错误，那么，系统就应该宽容用户错误。特别是应该提供用户操作的可逆性，就像我们熟悉的台式机系统，它们都支持“取消”命令；针对人为造成的生产过程异常纷繁复杂，我们对整个生产过程中可以进行人工干预的点或生产工序进行统计汇总，并在每次人为操作时进行警示，确认无误，系统才会允许操作被执行。对于重点工序或整个流程的操作，我们对操作人员进行权限分级，以保证低权限的人员无法对高权限动作进行操作。从这两个方面对人为操作进行确认和保证，将人为的异常发生降到最低；对于设备运行的异常判断，由于生产线上设备众多，不能对每一台套设备进行监控，可以对影响产品质量的重点设备进行重点监控，在MES 系统中建立相应设备空运行、负载运行、过载运行时的电流、电压等特征数据曲线，并以此为依据，对设备运行参数进行采集、比对、分析，如在正常的负载运行阶段出现持续的过载或空载信号，系统会先将采集数据与标准数据进行比对，在出现持续接近临界值的情况下，向操作者提出黄色警示，如果采集值达到临界值将会向操作者提出橙色警示，如果超出临界值，便提出红色警示，请操作人员对出现的这种严重异常情况做出判断，是否继续生产，是否停车维修。系统对所采集的数据进行比对分析，并依照工艺标准或标准数据提出处理方案，将危害程度最高的异常交由有相关权限的操作人员决定处置的方法。
4 方案存在的风险及风险的控制
（1）人为风险：惯性思维，真实异常发生时反而不被重视、方案的目的没有实现、方案实施周期长、操作人员对警示的错误操作，如不应停机时，错误操作使设备停机。规避：严格管理与培训、重点突出，逐步完善、实行分级管理，对操作人员实行权限分级，不同权限的人员对系统和生产
过程可以进行不同的操作。
（2）对工艺过程及重点设备的异常防范可以按照损害程度进行分级，不同级别的异常状态可以由不同的操作人员执行或有系统自主决定损害程度小的异常处理方式。
（3）目前MES 系统多是为操作人员提供事后的数据与报表，大量的分析工作是需要由操作人员或管理人员来完成的。而且，在操作人员或管理人员拿到数据时情况已经发生完成。可能已对生产造成影响。
（4）由于生产线上的数据采集点众多，现场操作人员及中控操作人员有限，不可能随时观察到每个点的生产情况，并对每个点的数据进行及时的分析处理。针对这种情况，我们希望MES 系统能够对实时采集的数据进行较多的分析和比对，实现在一定程度上的智能化，或延长MES 系统智能化链条。尽可能减少生产过程中出现异常状况时人的参与，提高生产效率。
（5）仍以我们前面提到的生产流程为例，在生产过程中，需对物料进行水、汽、香料等的添加。在添加过程中系统会实时采集添加的数值，并与系统内的标准之进行比对，在所采集的一组数据持续接近标准值的边界，但尚未超过边界时，MES 系统通过对数据统计的分析，会向操作人员提出一个层级较低，危险程度较低的警报信息，如黄色报警。如果采集数据继续向边界靠近，MES 系统会将警报的级别提高，如橙色警报。如果采集数据超出标准数据边界，系统将会出现最高级别警告，如红色警报。
（6）以往的系统中只是对超出标准数据边界范围的情况进行报警，出现这种情况时，生产过程中应该就已经出现错误，而不是异常了，已经对产品质量造成影响。我们所要做的就是在出现这种绝对错误前，对生产过程中的数据进行分析比对，做出先期防范。
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本文标题：制造执行系统MES在企业中的应用
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