1 MES的簡(jiǎn)介

    制造執(zhí)行系統(tǒng)（manufacturing execution system ，簡(jiǎn)稱MES）能通過(guò)信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES 能對(duì)此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程，從而使其既能提高工廠及時(shí)交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。MES 還通過(guò)雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個(gè)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(lái)在國(guó)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(shí)時(shí)信息系統(tǒng)。MES 可以為用戶提供一個(gè)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(qiáng)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(jì)分析、人力資源管理、維護(hù)管理、過(guò)程管理、質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)采集等多個(gè)功能模塊構(gòu)成。

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

    近幾年，國(guó)內(nèi)對(duì)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(guó)內(nèi)的研究開(kāi)發(fā)和技術(shù)應(yīng)用都與國(guó)外有較大的差距，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

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

    MES 系統(tǒng)的智能化也是我國(guó)MES 系統(tǒng)研究與國(guó)外有較大差距的一個(gè)方面。過(guò)去，生產(chǎn)過(guò)程的管理基本憑借操作人員與管理人員的經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)MES 系統(tǒng)僅僅提供了一個(gè)替代經(jīng)驗(yàn)管理方式的操作系統(tǒng)平臺(tái)，但是，如何將生產(chǎn)管理者的經(jīng)驗(yàn)固化在MES 系統(tǒng)中，在我國(guó)MES 系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)中還未有所涉及。MES 系統(tǒng)智能化是我國(guó)MES 系統(tǒng)研究實(shí)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(shí)現(xiàn)

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

    需求：工段在生產(chǎn)A 牌號(hào)煙絲時(shí)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(dá)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(hào)別進(jìn)行存儲(chǔ)，選擇執(zhí)行的工藝標(biāo)準(zhǔn)。確認(rèn)后交由現(xiàn)場(chǎng)操作工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)操作，并及時(shí)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(shí)間由生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)完成，如無(wú)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(guò)程中要分階段對(duì)原料進(jìn)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(gè)變化的值。圍繞工藝標(biāo)準(zhǔn)會(huì)生成一條接近標(biāo)準(zhǔn)的曲線，在物料添加波動(dòng)大的情況下，就會(huì)產(chǎn)生異常。

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

    （2）先來(lái)解釋生產(chǎn)過(guò)程異常：生產(chǎn)過(guò)程是由操作者和所操作的設(shè)備共同對(duì)操作的對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)加工的操作，在操作過(guò)程中必然會(huì)由于人的操作問(wèn)題、設(shè)備自身運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)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(dòng)，我們將這種波動(dòng)稱為生產(chǎn)過(guò)程異常。

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

    （4）通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)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(cuò)誤。人的差錯(cuò)又可分為：人為技能差錯(cuò)、人為規(guī)則差錯(cuò)；設(shè)備的運(yùn)行異常。設(shè)備的異常通常會(huì)通過(guò)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的電流、電壓、機(jī)體溫度、機(jī)械振動(dòng)等多個(gè)方面表現(xiàn)出來(lái)。被加工物料與輔料的自身特性及添加量，有時(shí)也被稱為工藝過(guò)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(duì)、分析、提出應(yīng)對(duì)方案的全過(guò)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(guò)程中異常產(chǎn)生的三個(gè)方面后，我們希望能夠找到及時(shí)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(cuò)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(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么，系統(tǒng)就應(yīng)該寬容用戶錯(cuò)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(tái)式機(jī)系統(tǒng)，它們都支持“取消”命令；針對(duì)人為造成的生產(chǎn)過(guò)程異常紛繁復(fù)雜，我們對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中可以進(jìn)行人工干預(yù)的點(diǎn)或生產(chǎn)工序進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，并在每次人為操作時(shí)進(jìn)行警示，確認(rèn)無(wú)誤，系統(tǒng)才會(huì)允許操作被執(zhí)行。對(duì)于重點(diǎn)工序或整個(gè)流程的操作，我們對(duì)操作人員進(jìn)行權(quán)限分級(jí)，以保證低權(quán)限的人員無(wú)法對(duì)高權(quán)限動(dòng)作進(jìn)行操作。從這兩個(gè)方面對(duì)人為操作進(jìn)行確認(rèn)和保證，將人為的異常發(fā)生降到最低；對(duì)于設(shè)備運(yùn)行的異常判斷，由于生產(chǎn)線上設(shè)備眾多，不能對(duì)每一臺(tái)套設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，可以對(duì)影響產(chǎn)品質(zhì)量的重點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，在MES 系統(tǒng)中建立相應(yīng)設(shè)備空運(yùn)行、負(fù)載運(yùn)行、過(guò)載運(yùn)行時(shí)的電流、電壓等特征數(shù)據(jù)曲線，并以此為依據(jù)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集、比對(duì)、分析，如在正常的負(fù)載運(yùn)行階段出現(xiàn)持續(xù)的過(guò)載或空載信號(hào)，系統(tǒng)會(huì)先將采集數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，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(dá)到臨界值將會(huì)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(qǐng)操作人員對(duì)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(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)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(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)的控制

    （1）人為風(fēng)險(xiǎn)：慣性思維，真實(shí)異常發(fā)生時(shí)反而不被重視、方案的目的沒(méi)有實(shí)現(xiàn)、方案實(shí)施周期長(zhǎng)、操作人員對(duì)警示的錯(cuò)誤操作，如不應(yīng)停機(jī)時(shí)，錯(cuò)誤操作使設(shè)備停機(jī)。規(guī)避：嚴(yán)格管理與培訓(xùn)、重點(diǎn)突出，逐步完善、實(shí)行分級(jí)管理，對(duì)操作人員實(shí)行權(quán)限分級(jí)，不同權(quán)限的人員對(duì)系統(tǒng)和生產(chǎn)
過(guò)程可以進(jìn)行不同的操作。

    （2）對(duì)工藝過(guò)程及重點(diǎn)設(shè)備的異常防范可以按照損害程度進(jìn)行分級(jí)，不同級(jí)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(bào)表，大量的分析工作是需要由操作人員或管理人員來(lái)完成的。而且，在操作人員或管理人員拿到數(shù)據(jù)時(shí)情況已經(jīng)發(fā)生完成�？赡芤褜�(duì)生產(chǎn)造成影響。

    （4）由于生產(chǎn)線上的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)眾多，現(xiàn)場(chǎng)操作人員及中控操作人員有限，不可能隨時(shí)觀察到每個(gè)點(diǎn)的生產(chǎn)情況，并對(duì)每個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的分析處理。針對(duì)這種情況，我們希望MES 系統(tǒng)能夠?qū)��?shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行較多的分析和比對(duì)，實(shí)現(xiàn)在一定程度上的智能化，或延長(zhǎng)MES 系統(tǒng)智能化鏈條。盡可能減少生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)異常狀況時(shí)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(guò)程中，需對(duì)物料進(jìn)行水、汽、香料等的添加。在添加過(guò)程中系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)采集添加的數(shù)值，并與系統(tǒng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)之進(jìn)行比對(duì)，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(guò)邊界時(shí)，MES 系統(tǒng)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的分析，會(huì)向操作人員提出一個(gè)層級(jí)較低，危險(xiǎn)程度較低的警報(bào)信息，如黃色報(bào)警。如果采集數(shù)據(jù)繼續(xù)向邊界靠近，MES 系統(tǒng)會(huì)將警報(bào)的級(jí)別提高，如橙色警報(bào)。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(huì)出現(xiàn)最高級(jí)別警告，如紅色警報(bào)。

    （6）以往的系統(tǒng)中只是對(duì)超出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)邊界范圍的情況進(jìn)行報(bào)警，出現(xiàn)這種情況時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該就已經(jīng)出現(xiàn)錯(cuò)誤，而不是異常了，已經(jīng)對(duì)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(duì)錯(cuò)誤前，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，做出先期防范。

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