车间制造执行系统.ppt

,MES,车间制造执行系统,(MESManufacturing Execution System),邵新宇 教授,专题报告,MES,内容提要,专题报告,基本概念国内外现状趋势及问题我们的对策实施方案应用系统开发效益评估,MES,专,题,报,告,什么是MES?,MES是位于企业上层生产计划和底,层工业控制之间，面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。,基本概念,MES,专,题,报,告,MES的定义,MES汇集了车间中用以管理和优化从下定单到产,成品的生产活动全过程的相关硬件或软件组件，它控制和利用实时准确的制造信息来指导、传授、响应并报告车间发生的各项活动，同时向企业决策支持过程提供有关生产活动的任务评价信息。,MESA International,基本概念,MES,n,n,n,n,n,n,n,n,n,n,n,专,题,报,告,MES的功能,资源分配与状态（Resource Allocation and Status）操作/细节调度（Operations/Detail Scheduling）分派生产单位（Dispatching Production Units）文档控制（Document Control）,数据采集/获取（Data Collection/Acquisition）人力管理（Labor Management）质量管理（Quality Management）过程管理（Process Management）,产品跟踪和谱系（Product Tracking and Genealogy）维护管理（Maintenance Management）性能分析（Performance Analysis）,基本概念,MES,专,题,报,告,MES填补了计划与控制之间的横沟,基本概念,MES,专,题,报,告,MES填补了计划与控制之间的横沟,基本概念,MES,专,题,报,告,企业数据流中的MES,基本概念,MES,专,题,报,告,MRPII/ERP到MES的数据流,基本概念,MES,专,题,报,告,MES到控制层的数据流,基本概念,MES,国内外现状与趋势,集成MES(Integrated MES),可集成的MES(Integratable MES)智能第二代MES解决方案(MESII)敏捷化MES,国内MES现状,专题报告,MES,国内外现状与趋势集成MES(Integrated MES)可集成的MES(Integratable MES)智能第二代MES解决方案(MESII)敏捷化MES,国内MES现状,通过更精确的过程状态跟踪和更,完整的数据记录以获取更多的数据来更方便地进行生产管理，它通过分布在设备中的智能来保证车间生产的自动化。专题报告,MES,国内外现状与趋势,集成MES(Integrated MES),可集成的MES(Integratable MES)智能第二代MES解决方案(MESII)敏捷化MES,国内MES现状,现有MES系统多从软件开发的角度研究其敏捷性，缺乏对车间真实信息环境、生产决策机制及其信息运动规律的深入研究，导致MES运行敏捷性和智能性不足，没有从本质上解决MES的敏捷化问题。,专题报告,MES,国内外现状与趋势,集成MES(Integrated MES),可集成的MES(Integratable MES)智能第二代MES解决方案(MESII)敏捷化MES,国内MES现状,主要停留在MES思想、内涵及体系结构研究上；多从软件建模和开发的角度研究MES结构敏捷性；应用系统开发一般局,限于MES单一功能。,专题报告,MES,存在的问题（1）,v,可集成性差,集成化MES（Integrated MES）可实现 MES 功能的应用集成，但开放性、模块化和可重构性差，缺乏柔性，不易修改、扩充，难以适应敏捷制造环境的需求。可集成MES（Integrated MES）采用基于分布式对象技术，只是从软件建模及开发的角度来构造 MES 集成框架，缺乏从整个制造车间及生产系统的角度研究 MES 本身的功能集成与信息集成，不能从本质上解决MES的集成问题。专题报告,MES,v,存在的问题（2）,v,可集成性差,缺乏智能性和敏捷性MES中存在着大量决策，车间生产过程实质上是完成一系列决策的过程。MES中所涉及的信息及决策过程非常复杂，由于缺乏智能机制，现有MES不能保证生产过程的自适应、自组织与鲁棒性。智能性的缺乏直接导致了敏捷性不足，具体体现在MES对来自外部的不可预测的变化（如订单计划变更、急件加入等）和内部扰动（如进料阻塞、设备故障等）缺乏自适应和快速反应能力。专题报告,MES,v,v,存在的问题（3）,v,可集成性差,缺乏智能性和敏捷性缺乏非常规信息条件下的科学决策方法国内外现有的 MES 技术及系统由于没有充分考虑车间制造信息中大量存在的不确定性、不精确性、不完备性等非常规特点，缺乏在这些非常规信息条件下的科学决策方法，而片面地去追求车间信息的数量或精确性，不仅增加了车间信息成本，而且造成车间信息集成困难和决策效率不高，大大增加了MES的开发及使用成本。专题报告,MES,系统。,采 用 构件 及分布式,我们的对策,开发敏捷化智能MES!,运用软决策理论，找到与车间生产实际更相符合的新的决策理论与方法，从根本上解决MES,的运行敏捷性。对象,技术解决MES的结构敏捷 性，开 发具有可 重构能力的敏捷化MES应用,开发新一代敏捷化、智能化、集成化MES工具型应用系统，促进企业车间生产管理自动化水平,产生可量化的经济效益。,专题报告,MES,系统。,采 用 构件 及分布式,我们的对策开发敏捷化智能MES!,MES运行敏捷性,运用软决策理论，找到与车间,生产实际更相符合的新的决策理论与方法，从根本上解决MES的运行敏捷性。对象技术解决MES的结构敏捷 性，开 发具有可 重构能力的敏捷化MES应用开发新一代敏捷化、智能化、集成化MES工具型应用系统，促进企业车间生产管理自动化水平,产生可量化的经济效益。专题报告,MES,系统。,采 用 构件 及分布式,我们的对策开发敏捷化智能MES!,MES运行敏捷性MES结构敏捷性,运用软决策理论，找到与车间生产实际更相符合的新的决策理论与方法，从根本上解决MES,的运行敏捷性。对象技术解决MES的结构敏捷 性，开 发具有可 重构能力的敏捷化MES应用开发新一代敏捷化、智能化、集成化MES工具型应用系统，促进企业车间生产管理自动化水平,产生可量化的经济效益。专题报告,MES,采 用 构件 及分布式,系统。,我们的对策开发敏捷化智能MES!,MES运行敏捷性 MES结构敏捷性 工具型应用系统,运用软决策理论，找到与车间生产实际更相符合的新的决策理论与方法，从根本上解决MES的运行敏捷性。对象技术解决MES的结构敏,捷 性，开 发具有可 重构能力的敏捷化MES应用开发新一代敏捷化、智能化、集成化MES工具型应用系统，促进企业车间生产管理自动化水平,产生可量化的经济效益。专题报告,MES,实施方案,系统需求分析,MES框架结构设计,功能构件的设计与实现,MES应用程序的构建、测试与试运行,专题报告,MES,Agent,Agent,Agent,Agent,Agent,Agent,1.系统需求分析,MRPII/ERPMES功能实体,车间数据库,CAPP,订单管理Agent,系统管理Agent,调度管理Agent,设备管理Agent,物料管理Agent,人力资源管理Agent,CORBA中间件企业内部网络,专题报告,实施方案,MES,2.框架结构设计,应用程序1,应用层,构件层 其它构件,订单管理构件,生产调度构件,系统管理构件,设备管理构件,物料管理构件,人力资源构件,MES框架层,对象请求代理（ORB）,专题报告,基本对象服,公共服务程企业内部网络,CORBA层实施方案,MES,3.功能构件的设计与实现 功能构件 Agent 统一对象建模与结构设计 基于CORBA的Agent应用程序开发 编写调用具体服务功能的客户端代码，编译链接产生客户程序,专题报告,实施方案,MES,Hub的网线均为RJ45双,4.MES应用程序的构建与试运行机械学院,网络中心Hub,中国教育科研网华中结点,Internet,Hub服务器制造单元2Agent,系统管理（Agent）,生产调度（Agent）现场控制计算机,资源管理（Agent）,制造单元1Agent,机床20Agent,Hub,.,Hub,20#机床,.,15#机床,12#机床,10#机床,串口线,注：图中凡一端接入Hub的网线均为RJ45双绞线，而另一端则接入计算机的网卡上；,专题报告,实施方案,MES,专,题,报,告,应用系统开发合作伙伴管理协作Agent生产协作管理,软件模块划分,车间管理控制原型系统,任务Agent过程Agent单元Agent,制定、调整生产计划生产过程控制与协调车间生产过程监控计划与调度图形仿真单元内生产调度与调整单元内生产控制与协调车间资源管理,资源Agent车间生产文档管理车间在制品管理,在制品Agent,产品质量跟踪管理,MES,系统配置,CAD/CAPP/CAM系统,ERP,MES数据库服务器,车间,制造服务器(Web),Ethernet,单元Agent,资源Agent,重构,任务Agent,Ethernet,单元Agent,单元Agent,单元Agent,设备Agent,设备Agent,NC,NC,普通机床,DNC,专题报告,FMS/FMC,机床混合,应用系统开发,MES,单元,Agent,系统配置,CAD/CAPP/CAM系统,ERP,MES数据库服务器,车间,制造服务器(Web),Ethernet,单元Agent自动,资源AgentEthernet,重构,任务Agent,单元Agent,化设备单,单元Agent,设备Agent,设备Agent,元,NC,NC,普通机床,DNC,专题报告,FMS/FMC,机床混合,应用系统开发,MES,系统配置,CAD/CAPP/CAM系统,ERP,MES数据库服务器,车间,制造服务器(Web),Ethernet,单元Agent,资源Agent,重构,任务Agent,Ethernet,普通设备,单元Agent,单元Agent,单元Agent,设备Agent,设备Agent,单元,NC,NC,普通机床,DNC,专题报告,FMS/FMC,机床混合,应用系统开发,MES,系统配置,CAD/CAPP/CAM系统,ERP,MES数据库服务器,车间,制造服务器(Web),Ethernet,单元Agent,资源Agent,重构,任务Agent,Ethernet,单元Agent,单元Agent,单元Agent,混合设备,设备Agent,设备Agent,单元,NC,NC,普通机床,DNC,专题报告,FMS/FMC,机床混合,应用系统开发,MES,系统基本运行流程1)访问主页，填写并提交定单19)对外招标18)信息反馈,客户,协作管理Agent,11)请求任务协作,2)接收定单,7)反馈异常信息4)资源使用计划,过程管理Agent12）过程信息,6)生产过程仿真10)请求任务协作,任务管理Agent,5)资源信息反馈17),资源管理Agent,3)任务分解，车间内子任务招标，形成生产计划，构造和管理单元管理Agent。,13),14),15),8）任务，资源状况,16),9)设备异常信息,单元管理Agent,8）管理设备，协调生产,单元管理Agent,在制品管理Agent13)现场资源信息14)资源管理信息15)在制品信息,专题报告,生产设备,生产设备,生产设备,16)在制品管理信息17)在制品查询结果,MES,系统基本运行流程负责本车间与外界的协作1)访问主页，填写并提交定单19)对外招标18)信息反馈,客户,协作管理Agent,11)请求任务协作,2)接收定单,7)反馈异常信息4)资源使用计划,过程管理Agent12）过程信息,6)生产过程仿真10)请求任务协作,任务管理Agent,5)资源信息反馈17),资源管理Agent,3)任务分解，车间内子任务招标，形成生产计划，构造和管理单元管理Agent。,13),14),15),8）任务，资源状况,16),9)设备异常信息,单元管理Agent,8）管理设备，协调生产,单元管理Agent,在制品管理Agent13)现场资源信息14)资源管理信息15)在制品信息,专题报告,生产设备,生产设备,生产设备,16)在制品管理信息17)在制品查询结果,MES,9)设备异常信息,系统基本运行流程1)访问主页，填写并提交定单19)对外招标18)信息反馈,客户,协作管理Agent,11)请求任务协作,2)接收定单,7)反馈异常信息4)资源使用计划,过程管理Agent12）过程信息,6)生产过程仿真10)请求任务协作,任务管理Agent,5)资源信息反馈17),资源管理Agent,负责任务的接收，,3)任务分解，车间内子任务招标，形成生产计划，构造和管理单元管理Agent。,13),14),15),8）任务，资源状况,专题报告,分解，并根据招单元管理Agent标结果组织相应的生产过程生产设备,8）管理设备，协调生产生产设备,单元管理Agent生产设备,16),在制品管理Agent13)现场资源信息14)资源管理信息15)在制品信息16)在制品管理信息17)在制品查询结果,MES,系统基本运行流程1)访问主页，填写并提交定单19)对外招标18)信息反馈,客户,协作管理Agent,7)反馈异常信息,11)请求任务协作,2)接收定单4)资源使用计划,管理本加工单元内的各个设备,过程管理Agent12）过程信息,6)生产过程仿真10)请求任务协作,任务管理Agent,5)资源信息反馈17),资源管理Agent,3)任务分解，车间内子任务招标，形成生产计划，构造和管理单元管理Agent。,13),14),15),8）任务，资源状况,16),9)设备异常信息,单元管理Agent,8）管理设备，协调生产,单元管理Agent,在制品管理Agent13)现场资源信息14)资源管理信息15)在制品信息,专题报告,生产设备,生产设备,生产设备,16)在制品管理信息17)在制品查询结果,MES,客,户,系统基本运行流程,监控车间当前生产过程,1)访问主页，填写并提交定单18)信息反馈,协作管理Agent,19)对外招标,11)请求任务协作,2)接收定单,7)反馈异常信息4)资源使用计划,过程管理Agent12）过程信息,6)生产过程仿真10)请求任务协作,任务管理Agent,5)资源信息反馈17),资源管理Agent,3)任务分解，车间内子任务招标，形成生产计划，构造和管理单元管理Agent。,13),14),15),8）任务，资源状况,16),9)设备异常信息,单元管理Agent,8）管理设备，协调生产,单元管理Agent,在制品管理Agent13)现场资源信息14)资源管理信息15)在制品信息,专题报告,生产设备,生产设备,生产设备,16)在制品管理信息17)在制品查询结果,MES,8）管理设备，,协调生产,系统基本运行流程1)访问主页，填写并提交定单19)对外招标18)信息反馈,客户,协作管理Agent,11)请求任务协作,2)接收定单,7)反馈异常信息4)资源使用计划,过程管理Agent12）过程信息,6)生产过程仿真10)请求任务协作,任务管理Agent,5)资源信息反馈17),资源管理Agent,3)任务分解，车间内子任务招标，形成生产计划，构造和管理单元管理Agent。,13),14),15),8）任务，资源状况,16),单元管理Agent,单元管理Agent,在制品管理Agent,9)设备异常信息管理车间内部各,13)现场资源信息14)资源管理信息,专题报告,生产设备,种资源生产设备,生产设备,15)在制品信息16)在制品管理信息17)在制品查询结果,MES,信息,17)在制品查询,系统基本运行流程1)访问主页，填写并提交定单19)对外招标18)信息反馈,客户,协作管理Agent,11)请求任务协作,2)接收定单,7)反馈异常信息4)资源使用计划,过程管理Agent12）过程信息,6)生产过程仿真10)请求任务协作,任务管理Agent,5)资源信息反馈17),资源管理Agent,3)任务分解，车间内子任务招标，形成生产计划，构造和管理单元管理Agent。,13),14),15),8）任务，资源状况,16),9)设备异常信息,单元管理Agent,8）管理设备，协调生产,单元管理Agent,在制品管理Agent13)现场资源信息14)资源管理信息15)在制品信息,专题报告,生产设备,生产设备,生产设备,16)在制品管理跟踪管理车间里结果的各种在制品,MES,专,题,报,告,系统主页,应用系统开发,MES,专,题,报,告,系统主页,Web页面的三大功能：,1、发布车间的相关信息；,2、接收访问者的关于生产合作的信息；3、基于Web的车间远程管理与控制。,应用系统开发,MES,专,题,报,告,协作定单接收,应用系统开发,MES,专,题,报,告,协作定单接收,客户提交任务信息,应用系统开发,MES,专,题,报,告,定单处理,应用系统开发,MES,专,题,报,告,定单处理,定单属性编辑：其目的主要是将客户递交的订单改造成车间内部的格式，特别是对订单进行编号。,应用系统开发,MES,专,题,报,告,定单分解,应用系统开发,MES,专,题,报,告,定单分解,当前定单,应用系统开发,MES,专,题,报,告,定单分解,定单中的工件列表,应用系统开发,MES,专,题,报,告,定单分解,当前工件的工,序列表,应用系统开发,MES,专,题,报,告,任务招标,应用系统开发,MES,专,题,报,告,任务招标,参与招标,的任务,应用系统开发,MES,专,题,报,告,任务招标,投标者,列表,应用系统开发,MES,专,题,报,告,任务招标,标书评价权值,设置,应用系统开发,MES,专,题,报,告,任务招标,分值最小,者中标,应用系统开发,MES,专,题,报,告,制定作业计划,应用系统开发,MES,专,题,报,告,制定作业计划,0：周日7：周六,应用系统开发,MES,专,题,报,告,制定作业计划,采用基于最小加工时间优先调度原则的启发式排序算法，优化目标是使最大通过时间最小。,应用系统开发,MES,仿真,专,题,报,告,生产过程仿真,过程仿真的两个目的：,1、为计划与调度结果提供仿真；2、通过从设备和操作者那里采集,数据，对车间当前生产流程进行,应用系统开发,MES,专,题,报,告,作业计划调整,车间调度员可以根据过程仿真结果或实际生产的需要，对生产计划进,行调整。,应用系统开发,MES,专,题,报,告,在制品调度与管理,应用系统开发,MES,专,题,报,告,在制品调度与管理,应用系统开发,MES,专,题,报,告,在制品调度与管理,在制品跟,踪查询,应用系统开发,MES,专,题,报,告,制造资源管理,应用系统开发,MES,专,题,报,告,制造资源管理,资源,Agent,存储管理各类资源数,据。,应用系统开发,MES,专,题,报,告,制造资源管理,刀具管理信息,应用系统开发,MES,专,题,报,告,制造资源管理,工具管理信息,应用系统开发,MES,专,题,报,告,制造资源管理,夹具管理信息,应用系统开发,MES,专,题,报,告,制造资源管理,量检具管理信息,应用系统开发,MES,专,题,报,告,制造资源管理,设备管理信息,应用系统开发,MES,专,题,报,告,单元管理,应用系统开发,MES,专,题,报,告,单元管理,单元内设备列,表,应用系统开发,MES,专,题,报,告,单元管理,单元内当前任务列表,应用系统开发,MES,专,题,报,告,系统运作管理,应用系统开发,MES,专,题,报,告,系统运作管理,实时监视各个Agent是否在线应用系统开发,MES,专,题,报,告,系统运作管理,各个Agent,间相互发送的消息,监视,应用系统开发,MES,专,题,报,告,系统运作管理,各个Agent,间相互发送的消息,查询,应用系统开发,MES,专,题,报,告,系统运作管理,车间数据库管,理,应用系统开发,MES,效益评估可量化的经济效益,专题报告,可获益项目缩短产品制造周期 增强整个企业敏捷制造能力减少或消除数据输入时间 提升车间自动化水平减少在制品 满足客户要求的高质量响应减少或消除作业转换中的文书工作 均衡企业资源的利用率缩短产品交付周期 缩短企业投资回报周期改进产品质量/减少次品 提高企业员工的工作能力消除损失的文书工作,平均获益45%75%17%56%32%15%57%,MES,可获益项目,效益评估可量化的经济效益,专题报告,不可量化的间接效益缩短产品制造周期 增强整个企业敏捷制造能力减少或消除数据输入时间 提升车间自动化水平减少在制品 满足客户要求的高质量响应减少或消除作业转换中的文书工作 均衡企业资源的利用率缩短产品交付周期 缩短企业投资回报周期改进产品质量/减少次品 提高企业员工的工作能力消除损失的文书工作,平均获益45%75%17%56%32%15%57%,MES,致谢,谢谢各位！,专题报告,