MES：数控车间的信息化报告

作者：    来源：《机电商报》

欢迎访问e展厅 展厅 3 CIO信息化管理展厅 电子商务/企业门户, IT运维管理, 制造执行系统MES, 流程管理BPR/BPM, SOA/SaaS/云计算, ... 信息化带动工业化是中国制造业的发展战略。如果说CAX、PLM带动的是工业化技术创新，ERP带动管理上台阶推进工业化管理，那么MES的作用就是提升制造过程的工业化水平。所以，MES是制造业信息化发展的必然，也是信息化带动工业化的重要构件。“十一五”科技部提出了“双甩”的工作目标， “甩图纸”要通过CAX、PLM实现设计制造一体化， “甩帐表” 要通过ERP实现经营管理一体化，而“双甩”要见实效，还必须有MES在生产执行环节的鼎力支持。“十一五”期间，MES将成为信息化发展的一个重点，在制造业中得到更广泛、更深入的应用。让MES在制造业全面发挥作用，实现我们的制造强国之梦，是数控车间信息化普及的新命题。 大王棕、印度紫檀、台湾海枣、南洋杉、铁树……这些热带植物被别具匠心地装点出各种奇妙的景致，让人不禁慨叹绿色生命之神韵，这里就是海南海口市寰岛泰得大酒店宽阔的生态型花园，而这里正在如火如荼地上演着一场产业界、学术界和工程界的年终盛会——于2006年12月23日举办的“2006中国制造执行系统(MES)技术高级研讨会”。据组委会曹宏博介绍，本次会议是由全国工业自动化系统与集成标准化技术委员会和中国自动化学会制造技术专业委员会主办，是一次高层次的应用技术型会议，意欲提高我国工业企业利用信息化的技术手段，提升企业的自主创新能力，推广制造执行系统MES在工业企业中的应用。 据记者了解，本次研讨会的内容涉及中国制造业信息化的发展与研究热点，MES全球应用现状与展望，中国制造执行系统MES的应用现状分析与发展趋势，有关MES的标准和规范的发展概况，国内外MES应用的成功实例以及实施MES带来的效益分析，MES的总体结构与MES在机械制造、化工、汽车制造、电力等不同行业的具体实现结构，MES在制造业、流程工业和批量过程工业的解决方案、实施策略和选型方法，等等诸般议题。 MES的应用现状 据华中科技大学饶运清介绍，“MES在发达国家已实现了产业化，其应用覆盖了离散与流程制造领域，并给企业带来了巨大的经济效益。”MESA曾分别在1993年和1996年以问卷方式对若干典型企业进行了2次有关MES应用情况的调查，这些典型企业覆盖七大行业：医疗产品、塑料与化合物、金属制造、电气／电子、汽车、玻璃纤维、通讯等。调查表明，企业使用MES后，可有效地缩短制造周期时间，缩短生产提前期，减少在制品，减少或消除数据输入时间，减少或消除作业转换中的文书工作，改进产品质量。 据权威咨询公司AMR最新完成的一项市场调查显示：2004年，全球MES市场营收为10.6亿美元，与2001年相比，增长超过50%；2006年全球制造业在管理软件方面的投资，MES居第二位，仅次于ERP。在国外很多行业应用中MES已和ERP相提并论，而且MES已经成为目前世界工业自动化领域的重点研究内容之一。 国内在“十五”期间，流程工业领域MES成为技术研究的突破口，重点面向钢铁和石化两个典型流程制造行业。目前，MES已在钢铁、石化等行业得到成功应用并开发完成了若干自主产权的MES系统，如上海宝信MES、中国石化MES等。根据中国电子信息产业发展研究院的一份报告，到2003年底，共有110套MES应用于国内的钢铁企业。“十五”期间还对离散制造MES进行了探索性研究，并取得初步成效(如西飞MES等)，国内市场上也出现一些针对离散制造业的MES产品，如ICON-MES、OrBit-MES、天为MES等。“十一五”期间，随着我国制造业信息化建设的深入开展，MES有望在我国获得更广泛和深入的应用。 展望 “MES软件弥合了企业计划层和生产车间过程控制系统之间的间隙，为企业提供了一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业降低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量，使企业能在全球化的竞争中立于不败之地。”饶运清如是品评。 鉴于MES的重要性，我国将其列为“十一五”期间信息化方面重点发展的方向之一，将集中国内MES及相关领域的优势力量，争取MES核心关键共性技术突破，形成MES软件研发及重大行业应用能力，解决长期制约我国制造业信息化发展的瓶颈问题，实现我国制造业制造执行能力的跨越式发展：一是综合利用成熟理论和技术，形成可适应、可重构、可集成的MES框架体系，为提高MES软件系统的跨行业通用性、适应性和协同能力提供支持；二是在已有研究的基础上，突破制造系统性能分析利优化、制造过程监控与管理、智能化生产计划调度以及信息和过程可视化等MES关键技术，开发出符合我国离散制造业和流程工业特点及需求的MES软件系统、相关工具和构件库；三是围绕MES在航空航天、汽车、机车、石化、冶金等典型行业中的应用特点，形成适合其行业特点的典刑MES应用模式、解决方案和技术标准。通过MES在上述行业的应用，最终形成支撑整个离散和流程制造业的MES技术体系、方法和系统，为未来MES系统的大规模推广应用奠定基础。 装备制造业MES应用的成功案例 在装备制造业基于制造执行过程管理的实践要远早于MES在流程生产中的应用，而且这些实践都是以数控技术为核心展开的，只是当年没有MES这样明晰的理念，也不具备大面积普及推广的需求。 早在80年代就开展的FMC单元和FMS系统的试点，其中的执行过程管理就有MES的雏形；而后，90年代的CIMS样板工程中也不乏制造执行管理技术的支撑。尽管FMS、CIMS仅起到示范工程的作用，不具备大面积的推广条件，但从技术路线上、从工程实践上用信息技术打通了生产现场控制环节，为装备制造业在数控生产领域应用MES铺平了道路。 以成飞CIMS项目为例，在国家CIMS示范工程中，成飞CIMS被公认是最实用的，其核心部分是3C系统与FA控制器，FA是管理信息、工程信息和底层设备信息的汇集点，与3C系统、工艺文件管理系统紧密集成，在数控中心担起了MES的重任。在成飞14000平方米的数控厂房建立了FDNC生产线、物料立体库和刀具立体库，FA的车间控制器和单元控制器实现了车间生产计划和调度的计算机管理，物料工作站、刀具工作站和工艺准备工作站取代了手工管理；建立了数控车间网络集成环境，在计算机网络和分布式数据库支持下实现了车间计划、管理、控制信息反馈、统计和查询等信息集成；以MES应用为核心的生产管理体系，实现了基于零件订单的制造管理。 成飞CIMS的运行取得了良好的效益：生产作业计划编制周期明显缩短，计划合理性明显提高；作业计划与资源管理的集成，使资源准备向集中配送方式转变，减少了机床停工时间；生产现场由DNC应用逐步向网络化制造数据管理阶段过渡，生产现场的快速响应能力和传输的准确性有了很大的提高；生产管理的进步大大提高了数控设备利用率。 从某种意义上讲，成飞CIMS是“九五” 期间采用MES的成功案例，“十五”期间也涌现出北一大隈、宁夏小巨人等一批高度数字化的工厂，成为在数控方面成功实践MES的典范。 以小巨人公司为例，这是一个生产数控机床的工厂，其生产模式就是一个完全数字化的生产车间，万米现代化厂房中仅有200多名职工，运转着几十台数控机床、近10条生产加工线，若没MES系统的支持，很难想象企业如何运转。所有的机床设备都连接在网络上，每台设备都是一个信息节点，承接生产任务、接受加工数据、反馈制造过程信息。小巨人的刀具管理系统由一台对刀仪和刀具管理软件、刀具库组成，采用RFID射频编码定义、管理和调用每一把刀具。小巨人的生产管理通过网络将日工作安排发送到每台机床控制器和每个现场终端，使每个加工单元、加工工位实现实时、精确的作业调度；同时每台机床、每个工位的加工状态通过网络实时反馈到管理部门，自动完成工作量的统计。所有这些信息处理工作通过4个软件支撑着小巨人的生产运行和现场管理：CAMWARE编程系统、CYBER SCHEDULER管理系统、CYBERTOOL MANAGER刀具系统、CYBERMONITOR监控系统，构成了小巨人公司MES制造执行系统的整体解决方案。 当然，我们也应该看到小巨人的成功得益于先天条件的优越，小巨人公司的数控加工线全部采用MAZAK设备，控制系统统一为MAZATROL，而MAZATROL由PC+CNC组成，即数控机床的控制系统包括了计算机的全部功能。这种得天独厚的单一体系、集成结构极大地简化了联网通讯和管理工作，对实施MES、推行数字化制造非常有利。小巨人的成功体现了现代信息技术与传统制造技术的完美结合，实现了信息技术实实在在地为企业创造效益、创造财富。 顶级PLM厂商瞄准MES市场 离散型行业的MES市场是一块颇大的蛋糕，现在国际、国内已有专业公司开发面向离散型制造的MES软件系统，值得注意的是，面对MES软件的巨大潜在市场已有国际顶级软件厂商的加盟，足以证明这块蛋糕的诱人之处。 PLM领域全球三大顶级厂商——达索公司、UGS公司与PTC公司，在引领装备制造业数字化技术、推进CAX、PDM/PLM应用中发挥了巨大的作用，在新一轮的角逐中，三大厂商同时把目标锁定在数字化制造和生产过程的信息化上。达索公司首先拥有了Delmia系统，UGS 公司也将Tecnomatix系统收于麾下，PTC公司行动最迟，终于在2006年成功收购了Polyplan 系统，三大厂商都拥有了完整的数字化制造解决方案，在又一轮竞争中达成了新的平衡。号称数字化工厂(eMPower)和制造过程管理(MPM)的软件Delmia、Tecnomatix、Polyplan都把制造执行系统MES作为重要的组成部分，三大厂商的参与显而易见要拉动装备制造业MES市场新的格局。 对于离散制造业来讲，有全球三大PLM厂商作后盾当然是好事，离散型行业MES的应用与发展有了可靠的保障。三大PLM厂商都有非常成熟的CAD、CAM产品，都深深地涉足数控加工领域，所以用各自拥有的MES产品推进数控车间信息化是顺理成章的事。(end)

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