制造执行系统(MES)标准的综述
本文提出遵照 S95 标准,结合我国制造企业生产车间的特点,深入研究车间生产控制中各具休活动对象,
用 UML 建立活动对象模型,将活动对象下的常用功能模块开发为组件,开发二层架构下的管控系统集成
框架和平台,推动我国制造业信息化向上向下得到延伸。
在以 ERP(Enterprise Resource Planning,企业资源计划)为代表的企业信息化深
入发展中,许多企业特别是商业企业受益匪浅。然而众多的制造企业却没有那么圭运,甚
至遭遇不同程度的失败。这一现象并非我国独有,在工业发达国家也是如此美国 ARC 公司
调查结果显示,53%的客户反映 ERP 在企业生产中存在以下问题:重复投入、高成本、信
息冗余、“信息孤岛”、各系统的信息无法相互理解。仔细分析这些现象的原因,可以发现:
以 ERP 为代表的企业管理信息系统缺乏车间生产现场实时数据的支持,从车问底层到企业
上层信息是脱节旅部分企业甚至没有生产现场的信息,即使有其信息也是滞后或失真的;
并且上下层系统的信息数据结构不同,描述方法小一致,各系统之间数据无法相互理解,
不适应企业信息系统集成的需要。应此需要将信息化工程向生产车间推进,实现企业管控
系统集成,制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)的实施为解决
这一问题提供了可能。
1 MES 简介
MES 在 1990 年由 AMR(Advanced Manufacturing Research)组织提出并使用,
是将制造业管理系统(例如 MRPⅡ/ERP/SCM 等)和控制系统(例如 DCS、SCADA、PLC
等)集成在一起的中间层,是位于管理层与控制层之间的执行系统。MES 是一个特定集合
的总称包括些特定功能的集合以及实现这些特定功能的产品。MES 也不是一个特定行业的
概念,而且应用于各种制造业的重要信息系统。MES 的任务是把管理系统的指令传达到生
产现场,并将生产现场的信息及时收集、上传和处理,是上下两层之间信息的传递系统。
根据标准化、功能组件化、模块化的原则,MESA(Manufacturing Execution
System Association International,制造执行系统国际联盟组织)于 1997 年提出了著
名的 MES 功能组件和集成模型。该模型主要为 11 个功能模块:(1)生产资源分配与监
控;(2)作业计划和排产;(3)上艺规格标准管理;(4)数据采集;(5)作业员工管
理;(6)产品质量管理;(7)过程管理;(8)设备维护;(9)绩效分析;(10)生
产单元调度;(11)产品跟踪。AMR 组织把遵照这 11 个功能模块的整体解决方案称为
MESⅡ(Manufacturing Execution Scrlution)。
MES 是一个庞大的系统,在实施过程中难度大,成本高,成功率低,没有成熟的基木
理论支持,主要表现在:没有统一的管控系统集成技术术语、信息对象模型、活动对象模
型和信息流的基本使用方法,用户、设各供应商、系统集成商三者间的需求交流困难,不
同的硬件、软件系统集成困难,集成后的维护困难。针对这些问题,还需要在 MESA 功能
模型的基础上,研究和开发相应的 MES 应用技术标准,用于描述和标准化这类软件系统。
2 OAGIS 标准
OAGIS 是由 OAG(Open Applications Group)为企业信息系统集成而提出的商务
语言标准:OAG 是一个由企业应用软件开发商和用户所组成的开放式非盈利性组织,其成
员包括 Oracle,PeopleSoft,Boeing 等公司。OAGIS 定义了一系列业务对象及应用场
景,满足 OAGIS 标准的企业应用系统之间可以方便地实现集成和互操作,提高了软件的
即插即用能力。OAGIS 是世界上应用最多的商务语言标准,它也包含了 MES 与
WORD.