1 MES的簡介

    制造執(zhí)行系統(tǒng)（manufacturing execution system ，簡稱MES）能通過信息傳遞對從訂單下達到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠發(fā)生實時事件時，MES 能對此及時做出反應(yīng)、報告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對它們進行指導(dǎo)和處理。有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運作過程，從而使其既能提高工廠及時交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報率。MES 還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息。

    工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是近10年來在國際上迅速發(fā)展、面向車間層的電子商務(wù)生產(chǎn)管理技術(shù)與實時信息系統(tǒng)。MES 可以為用戶提供一個快速反應(yīng)、有彈性、精細(xì)化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)減低成本、按期交貨、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和提高服務(wù)質(zhì)量。從本質(zhì)上講，它并不是高深的理論，且具有很強的可操作性。

    MES 系統(tǒng)主要由工序詳細(xì)調(diào)度、資源分配和狀態(tài)管理、生產(chǎn)單元分配、文檔控制、產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理、性能統(tǒng)計分析、人力資源管理、維護管理、過程管理、質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)采集等多個功能模塊構(gòu)成。

2 國內(nèi)MES 系統(tǒng)研究發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)

    近幾年，國內(nèi)對MES 系統(tǒng)得研究與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用都有了比較大的發(fā)展，但是國內(nèi)的研究開發(fā)和技術(shù)應(yīng)用都與國外有較大的差距，主要表現(xiàn)在以下兩個方面。

    MES 系統(tǒng)很重要的部分是生產(chǎn)過程管理，其中必然要涉及生產(chǎn)計劃，包括產(chǎn)品的質(zhì)量計劃、消耗計劃、成本計劃等等，這些計劃最終通過調(diào)度指令、生產(chǎn)活動。過程優(yōu)化是我國MES 系統(tǒng)研究發(fā)展中的弱項。

    MES 系統(tǒng)的智能化也是我國MES 系統(tǒng)研究與國外有較大差距的一個方面。過去，生產(chǎn)過程的管理基本憑借操作人員與管理人員的經(jīng)驗。我國MES 系統(tǒng)僅僅提供了一個替代經(jīng)驗管理方式的操作系統(tǒng)平臺，但是，如何將生產(chǎn)管理者的經(jīng)驗固化在MES 系統(tǒng)中，在我國MES 系統(tǒng)研究開發(fā)中還未有所涉及。MES 系統(tǒng)智能化是我國MES 系統(tǒng)研究實現(xiàn)跨越發(fā)展的主要方向。

3 生產(chǎn)異常防范在MES 系統(tǒng)的實現(xiàn)

    下面著重以生產(chǎn)過程（以蒙昆公司為例）中異常防范為重點闡述對MES 系統(tǒng)的構(gòu)建方案。

    需求：工段在生產(chǎn)A 牌號煙絲時先由帶班領(lǐng)導(dǎo)在車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)中安排生產(chǎn)任務(wù)，向中控操作人員下達工單，中控操作人員再按照工單要求選擇工藝路線，選擇柜的號別進行存儲，選擇執(zhí)行的工藝標(biāo)準(zhǔn)。確認(rèn)后交由現(xiàn)場操作工進行現(xiàn)場生產(chǎn)操作，并及時與中控人員溝通。至此生產(chǎn)的先期操作基本完成，之后的時間由生產(chǎn)設(shè)備自動完成，如無故障或參數(shù)異常不需人工干預(yù)。生產(chǎn)結(jié)束后由中控人員確認(rèn)生產(chǎn)完成，并存入車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

    煙絲生產(chǎn)過程中要分階段對原料進行回潮、切片、加水、加料、加溫，由于原料自身的特性及環(huán)境的變化，導(dǎo)致加水、汽、料的多少是一個變化的值。圍繞工藝標(biāo)準(zhǔn)會生成一條接近標(biāo)準(zhǔn)的曲線，在物料添加波動大的情況下，就會產(chǎn)生異常。

    （1）MES 的目標(biāo)、功能模塊、總體構(gòu)架。設(shè)計MES 系統(tǒng)時，在保證系統(tǒng)的完整性的同時，突出通過MES 系統(tǒng)實現(xiàn)對生產(chǎn)過程異常狀況的防范。

    （2）先來解釋生產(chǎn)過程異常：生產(chǎn)過程是由操作者和所操作的設(shè)備共同對操作的對象進行自動或手動加工的操作，在操作過程中必然會由于人的操作問題、設(shè)備自身運轉(zhuǎn)問題、被加工物料自身特性以及添加輔料等多方因素造成所加工物品低于或高于產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而產(chǎn)生生產(chǎn)質(zhì)量的波動，我們將這種波動稱為生產(chǎn)過程異常。

    （3）異常的分級。按照異常影響的嚴(yán)重程度，可將異常分為紅、橙、黃三個級別。分別給予三個不同級別異常以不同的響應(yīng)的時間，紅色的最高級別具有最短的響應(yīng)時間，如為1分鐘。橙色稍弱，響應(yīng)時間可以稍長，3～5分鐘。黃色最低，響應(yīng)時間也相應(yīng)最長，10分鐘。

    （4）通過對生產(chǎn)過程異常的解釋，我們可以發(fā)現(xiàn)造成異常產(chǎn)生的情況可以歸納有：人的操作失誤或錯誤。人的差錯又可分為：人為技能差錯、人為規(guī)則差錯；設(shè)備的運行異常。設(shè)備的異常通常會通過設(shè)備運行時的電流、電壓、機體溫度、機械振動等多個方面表現(xiàn)出來。被加工物料與輔料的自身特性及添加量，有時也被稱為工藝過程異常。工藝流程的異常指加工的物料、水、蒸汽、壓縮空氣、香料的比例。

    （5）異常處理方式包括了智能化處理與人工處理兩種方式。智能化即從數(shù)據(jù)的采集、比對、分析、提出應(yīng)對方案的全過程均由MES 系統(tǒng)完成，降低人的參與，提高效率；在了解了生產(chǎn)過程中異常產(chǎn)生的三個方面后，我們希望能夠找到及時判斷異常產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)、依據(jù)和處理方法；不可避免的錯誤需要提供可逆的操作既然我們承認(rèn)，即使用戶是專家也會出現(xiàn)錯誤，那么，系統(tǒng)就應(yīng)該寬容用戶錯誤。特別是應(yīng)該提供用戶操作的可逆性，就像我們熟悉的臺式機系統(tǒng)，它們都支持“取消”命令；針對人為造成的生產(chǎn)過程異常紛繁復(fù)雜，我們對整個生產(chǎn)過程中可以進行人工干預(yù)的點或生產(chǎn)工序進行統(tǒng)計匯總，并在每次人為操作時進行警示，確認(rèn)無誤，系統(tǒng)才會允許操作被執(zhí)行。對于重點工序或整個流程的操作，我們對操作人員進行權(quán)限分級，以保證低權(quán)限的人員無法對高權(quán)限動作進行操作。從這兩個方面對人為操作進行確認(rèn)和保證，將人為的異常發(fā)生降到最低；對于設(shè)備運行的異常判斷，由于生產(chǎn)線上設(shè)備眾多，不能對每一臺套設(shè)備進行監(jiān)控，可以對影響產(chǎn)品質(zhì)量的重點設(shè)備進行重點監(jiān)控，在MES 系統(tǒng)中建立相應(yīng)設(shè)備空運行、負(fù)載運行、過載運行時的電流、電壓等特征數(shù)據(jù)曲線，并以此為依據(jù)，對設(shè)備運行參數(shù)進行采集、比對、分析，如在正常的負(fù)載運行階段出現(xiàn)持續(xù)的過載或空載信號，系統(tǒng)會先將采集數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比對，在出現(xiàn)持續(xù)接近臨界值的情況下，向操作者提出黃色警示，如果采集值達到臨界值將會向操作者提出橙色警示，如果超出臨界值，便提出紅色警示，請操作人員對出現(xiàn)的這種嚴(yán)重異常情況做出判斷，是否繼續(xù)生產(chǎn)，是否停車維修。系統(tǒng)對所采集的數(shù)據(jù)進行比對分析，并依照工藝標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)提出處理方案，將危害程度最高的異常交由有相關(guān)權(quán)限的操作人員決定處置的方法。

4 方案存在的風(fēng)險及風(fēng)險的控制

    （1）人為風(fēng)險：慣性思維，真實異常發(fā)生時反而不被重視、方案的目的沒有實現(xiàn)、方案實施周期長、操作人員對警示的錯誤操作，如不應(yīng)停機時，錯誤操作使設(shè)備停機。規(guī)避：嚴(yán)格管理與培訓(xùn)、重點突出，逐步完善、實行分級管理，對操作人員實行權(quán)限分級，不同權(quán)限的人員對系統(tǒng)和生產(chǎn)
過程可以進行不同的操作。

    （2）對工藝過程及重點設(shè)備的異常防范可以按照損害程度進行分級，不同級別的異常狀態(tài)可以由不同的操作人員執(zhí)行或有系統(tǒng)自主決定損害程度小的異常處理方式。

    （3）目前MES 系統(tǒng)多是為操作人員提供事后的數(shù)據(jù)與報表，大量的分析工作是需要由操作人員或管理人員來完成的。而且，在操作人員或管理人員拿到數(shù)據(jù)時情況已經(jīng)發(fā)生完成。可能已對生產(chǎn)造成影響。

    （4）由于生產(chǎn)線上的數(shù)據(jù)采集點眾多，現(xiàn)場操作人員及中控操作人員有限，不可能隨時觀察到每個點的生產(chǎn)情況，并對每個點的數(shù)據(jù)進行及時的分析處理。針對這種情況，我們希望MES 系統(tǒng)能夠?qū)�實時采集的數(shù)據(jù)進行較多的分析和比對，實現(xiàn)在一定程度上的智能化，或延長MES 系統(tǒng)智能化鏈條。盡可能減少生產(chǎn)過程中出現(xiàn)異常狀況時人的參與，提高生產(chǎn)效率。

    （5）仍以我們前面提到的生產(chǎn)流程為例，在生產(chǎn)過程中，需對物料進行水、汽、香料等的添加。在添加過程中系統(tǒng)會實時采集添加的數(shù)值，并與系統(tǒng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)之進行比對，在所采集的一組數(shù)據(jù)持續(xù)接近標(biāo)準(zhǔn)值的邊界，但尚未超過邊界時，MES 系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)統(tǒng)計的分析，會向操作人員提出一個層級較低，危險程度較低的警報信息，如黃色報警。如果采集數(shù)據(jù)繼續(xù)向邊界靠近，MES 系統(tǒng)會將警報的級別提高，如橙色警報。如果采集數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)邊界，系統(tǒng)將會出現(xiàn)最高級別警告，如紅色警報。

    （6）以往的系統(tǒng)中只是對超出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)邊界范圍的情況進行報警，出現(xiàn)這種情況時，生產(chǎn)過程中應(yīng)該就已經(jīng)出現(xiàn)錯誤，而不是異常了，已經(jīng)對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。我們所要做的就是在出現(xiàn)這種絕對錯誤前，對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進行分析比對，做出先期防范。

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