MES的生產(chǎn)管控活動是從車間接到生產(chǎn)訂單開始，直到制成品入庫結(jié)束。中間需要經(jīng)歷計劃調(diào)度、制定物料需求計劃、作業(yè)分派、生產(chǎn)線準備、生產(chǎn)線執(zhí)行以及制成品入庫等過程，同時需要從技術(shù)支持部門獲取工藝資料、接受質(zhì)量管控部門的物料及產(chǎn)品質(zhì)檢、與設備管理部門配合完成設備管理與維護工作，可能還需要與研發(fā)部門共同解決生產(chǎn)技術(shù)問題。歸納起來，生產(chǎn)車間的運行管理活動包括四個范疇：生產(chǎn)管理、物料管理、質(zhì)量管理、設備管理，SP95將其分別規(guī)范為生產(chǎn)運行管理、庫存運行管理、質(zhì)量運行管理和維護運行管理。圖1所示為上述四大范疇質(zhì)檢及其與車間外部的交互全景，構(gòu)成了整個工廠的制造運行管理模型。由圖1可以看出，工廠制造運行管理是以車間生產(chǎn)運行管理為主線展開的，其他三個范疇以及車間外的管理活動都是為車間生產(chǎn)運行管理提供支持。

「 1.生產(chǎn)管理 」

制造車間的生產(chǎn)管理活動可以概括為解決如下4個方面問題：一是“如何生產(chǎn)”？該問題主要通過對待生產(chǎn)產(chǎn)品的產(chǎn)品定義來回答，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料、工藝等。二是“可以生產(chǎn)什么”？該問題主要通過車間生產(chǎn)能力信息的獲取來回答，包括車間設備、設施、人力等制造資源。三是“在什么時間生產(chǎn)什么”？該問題主要通過車間生產(chǎn)計劃調(diào)度、生產(chǎn)分派與生產(chǎn)執(zhí)行管理等來回答。四是“在什么時間已經(jīng)生產(chǎn)什么”？該問題主要通過數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)跟蹤與生產(chǎn)績效分析來回答。

針對上述制造車間運作活動的4個方面，根據(jù)SP95規(guī)范建立如圖2所示的制造車間生產(chǎn)運行管理活動模型。該模型描述了車間生產(chǎn)管控系統(tǒng)所具有的生產(chǎn)資源管理、產(chǎn)品定義管理、詳細生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)分派與生產(chǎn)執(zhí)行、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與生產(chǎn)跟蹤、生產(chǎn)績效分析等8大基本活動與管理功能，以及這些功能如何支持“產(chǎn)品定義”“生產(chǎn)能力”“生產(chǎn)進度”“生產(chǎn)績效”等4大車間生產(chǎn)問題的解決。

（1）生產(chǎn)資源管理：提供關(guān)于生產(chǎn)資源的一切信息，包括人員、物料、設備和過程段（process segment），并向企業(yè)業(yè)務管理系統(tǒng)（如ERP）報告當前資源的可用狀態(tài)。

（2）產(chǎn)品定義管理：定義和管理制造產(chǎn)品所需的一切必要信息，包括用于指導產(chǎn)品制造工作的產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則，如物料清單、生產(chǎn)配方等。

（3）詳細生產(chǎn)調(diào)度：根據(jù)業(yè)務系統(tǒng)下達的生產(chǎn)訂單，基于人員、物料、設備等資源情況和當前任務狀態(tài)，制定工序級作業(yè)排程，使得本地資源獲得最佳利用率。

（4）生產(chǎn)分派：將生產(chǎn)作業(yè)計劃分解成作業(yè)任務后分派給人員或設備，啟動產(chǎn)品生產(chǎn)過程，并控制工作量。

（5）生產(chǎn)執(zhí)行管理：通過一組指導工作執(zhí)行的活動（如通過生產(chǎn)運轉(zhuǎn)次序的合理安排來選擇、啟動和移動工作單元）來保證分派的作業(yè)任務得以完成，包括生產(chǎn)過程的可視化。

（6）生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集：為特定工作流程或特定生產(chǎn)要求收集、編輯和管理生產(chǎn)數(shù)據(jù)。如從PCS自動采集傳感器讀數(shù)、設備狀態(tài)等數(shù)據(jù)，或通過鍵盤、觸摸屏、掃描槍等方式人工采集操作工動作等數(shù)據(jù)。

（7）生產(chǎn)績效分析：為業(yè)務系統(tǒng)分析和匯報績效信息，包括生產(chǎn)單位活動周期、資源利用、設備使用、設備績效、程序效率以及生產(chǎn)可變性等方面的信息，用于完善KPI報告，不斷優(yōu)化生產(chǎn)過程和資源利用效率。

（8）生產(chǎn)跟蹤：跟蹤生產(chǎn)過程，包括物料移動、過程段的啟停時間等，總結(jié)和匯報關(guān)于產(chǎn)品生產(chǎn)中人員和設備的實際使用、物料消耗、成本與績效分析結(jié)果的有關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的信息。

在上述模型中（圖2），生產(chǎn)資源管理提供關(guān)于制造系統(tǒng)資源的相關(guān)信息，包括設施、設備、物料等，并向企業(yè)計劃系統(tǒng)（如ERP）報告當前哪些資源可用，從而回答車間生產(chǎn)能力的問題。產(chǎn)品定義管理提供關(guān)于如何生產(chǎn)一個產(chǎn)品的信息，管理與產(chǎn)品制造相關(guān)的活動。詳細排產(chǎn)則根據(jù)計劃系統(tǒng)下達的生產(chǎn)訂單，基于車間資源和當前生產(chǎn)任務的狀況，制定詳細的排產(chǎn)計劃（包括生產(chǎn)順序和生產(chǎn)時間），從而回答車間在什么時間生產(chǎn)什么的問題。生產(chǎn)分派是將生產(chǎn)作業(yè)計劃分解成作業(yè)任務后派發(fā)給相應的人員或設備，啟動產(chǎn)品生產(chǎn)過程；而生產(chǎn)執(zhí)行則是保證分派的作業(yè)任務得以完成。生產(chǎn)跟蹤是指跟蹤車間生產(chǎn)過程，包括物料移動、設備或過程段的啟停時間、生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵性能指標（KPI）等，向企業(yè)計劃系統(tǒng)報告在生產(chǎn)時間生產(chǎn)了什么。生產(chǎn)績效分析是通過對采集到的車間數(shù)據(jù)進行分析，確認生產(chǎn)過程完成及其績效情況。生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集是從現(xiàn)場控制系統(tǒng)（PCS）通過自動、半自動或人工方式（如RFID、掃描槍、鍵盤等）采集生產(chǎn)事件、設備狀態(tài)等信息，為生產(chǎn)執(zhí)行、生產(chǎn)跟蹤和生產(chǎn)績效分析提供數(shù)據(jù)與信息來源。

「 2.庫存管理 」

庫存管理即物料管理，是企業(yè)在生產(chǎn)中使用的各種物料的采購、保管和領(lǐng)用發(fā)放環(huán)節(jié)進行計劃和控制等管理活動的總稱。物料管理是企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行的對象和基礎，它接收來自生產(chǎn)執(zhí)行層的物料請求，通過一系列物料管理活動的執(zhí)行，對生產(chǎn)執(zhí)行層進行及時的物料響應，生產(chǎn)執(zhí)行層再根據(jù)物料響應結(jié)果做進一步的生產(chǎn)執(zhí)行決策。物料管理主要實現(xiàn)收料管理、物料倉儲管理和發(fā)料管理3個基本功能。

企業(yè)的生產(chǎn)活動是把物料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的活動，在轉(zhuǎn)化過程中還會有中間產(chǎn)品或在制品產(chǎn)生。所以，物料管理的對象包括：原材料或初始物料、中間產(chǎn)品或在制品、最終產(chǎn)品或制成品。

參照SP95標準，庫存運行管理被定義為四大生產(chǎn)活動管理范疇之一。根據(jù)該標準庫存運行管理活動的描述，庫存運行管理包含庫存資源管理、庫存定義管理、詳細庫存調(diào)度、庫存分派、庫存執(zhí)行管理、庫存數(shù)據(jù)收集、庫存跟蹤和庫存分析等8個活動所組成。

（1）庫存資源管理：管理物料儲存和移動中使用的資源。

（2）庫存定義管理：管理與物料移動和儲存相關(guān)的規(guī)則和信息，這些規(guī)則可能是特定位置、特定設備或特定物料。

（3）庫存詳細調(diào)度：獲得庫存請求和生成詳細庫存調(diào)度。

（4）庫存分派：根據(jù)庫存定義和庫存調(diào)度，分配和發(fā)送庫存工作指令給適當?shù)膸齑尜Y源。

（5）庫存執(zhí)行管理：根據(jù)庫存分配單的基礎內(nèi)容指導庫存工作的實行。

（6）庫存數(shù)據(jù)收集：收集和匯報有關(guān)庫存運行和物料操作的數(shù)據(jù)。

（7）庫存跟蹤：管理有關(guān)庫存請求和庫存運行報告信息，包括產(chǎn)生或更新物料轉(zhuǎn)移和物料儲存的記錄。

（8）庫存分析：分析庫存效率和資源使用情況以改善庫存運行。

MES主要關(guān)注車間內(nèi)部的庫存運行管理，即物料在車間內(nèi)的轉(zhuǎn)移和使用，亦即與具體生產(chǎn)訂單對應的物料轉(zhuǎn)移活動。

「 3.質(zhì)量管理 」

MES質(zhì)量管理聚焦于車間制造過程的質(zhì)量管理，是對車間生產(chǎn)節(jié)點進行質(zhì)量管控，目標是建立一個控制狀態(tài)下的生產(chǎn)系統(tǒng)，力求把車間的制造水平持續(xù)保持在最佳狀態(tài)，確保車間能穩(wěn)定、持續(xù)地生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。MES通過采集車間信息，跟蹤、分析和控制加工過程的質(zhì)量，實現(xiàn)從原材料入庫到成品出車間的全制造過程的質(zhì)量管理。

制造車間的質(zhì)量管理活動涵蓋檢驗、分析和控制3個環(huán)節(jié)。參照SP95標準對制造運行管理中質(zhì)量管理活動的描述，質(zhì)量管理活動由質(zhì)檢前（質(zhì)檢資源管理、質(zhì)檢定義管理）、質(zhì)檢中（質(zhì)檢調(diào)度、質(zhì)檢分派、質(zhì)檢執(zhí)行）和質(zhì)檢后（質(zhì)檢數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計分析、質(zhì)檢跟蹤追溯）3部分共8個活動所組成。

提供質(zhì)檢所需的人員、根據(jù)和材料等。當分派質(zhì)檢任務時，MES自動將可以派工的人員、工具等列入計劃管管理人員安排。

（2）質(zhì)檢定義管理：提供檢驗項管理，可以為工序輸出的成品設定檢驗項目、檢驗類型和檢驗標準等，確定各工序生產(chǎn)出來的成品所要達到的質(zhì)量要求。

（3）質(zhì)檢調(diào)度：制訂詳細的質(zhì)檢計劃，根據(jù)生產(chǎn)排程和資源，確定檢驗人、檢驗時間、檢驗批次和抽檢數(shù)量等。

（4）質(zhì)檢分派：將質(zhì)檢計劃下達至工位，通知工位執(zhí)行質(zhì)檢任務的內(nèi)容、時間等。

（5）質(zhì)檢執(zhí)行：對原料、半成品及成品進行檢驗并獲取質(zhì)檢數(shù)據(jù)，對比判定標準并判斷是否合格。檢驗可以是生產(chǎn)線上的在線檢測，也可以是在實驗室的離線檢測。

（6）質(zhì)檢數(shù)據(jù)收集：通過人工錄入或設備的半自動、自動方式獲取和保存質(zhì)檢數(shù)據(jù)。

（7）統(tǒng)計分析：對檢驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，找出問題，改進質(zhì)量保證措施。

（8）質(zhì)量跟蹤追溯：當發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題時，追溯在制造環(huán)節(jié)的問題根源、責任工位和原材料批次等，排除解決生產(chǎn)系統(tǒng)中的問題或故障。

按照質(zhì)量檢驗的時機和提取樣品的方式，質(zhì)檢主要由首檢、巡檢、全檢和抽檢等四種類型。按照質(zhì)檢作業(yè)環(huán)節(jié)，MES質(zhì)檢作業(yè)管理功能分為來料檢驗、上料檢驗、成品入庫檢驗和成品出庫檢驗。

「 4.維護管理 」

生產(chǎn)設備處在車間生產(chǎn)活動的中心地位。設備的運轉(zhuǎn)情況會影響產(chǎn)量和質(zhì)量，設備發(fā)生故障停機檢修將影響生產(chǎn)調(diào)度?？梢哉f，設備管理是企業(yè)生產(chǎn)活動的物質(zhì)技術(shù)基礎，決定著企業(yè)的生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量，要維持正常的生產(chǎn)活動就離不開對設備的管理與維護。

參照SP95標準中對維護運行管理活動的描述，設備維護管理活動包括維護準備（維護資源管理，維護定義管理）、維護中（維護調(diào)度、維護分派、維護執(zhí)行管理）、維護后（維護跟蹤、維護數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計分析）3個部分、共8項基本活動組成。

（1）維護資源管理：提供對設備、工具和人員等維護資源的管理。

（2）維護定義管理：提供對設備資料的管理，用于指導對維護人員的維護活動。

（3）維護調(diào)度：根據(jù)維護請求以及當前的生產(chǎn)計劃、可用資源等制訂維護計劃，明確維護執(zhí)行主體及執(zhí)行時間等。

（4）維護分派：發(fā)出維護通知單，把維護請求分派到維護人員。維護通知單的主要內(nèi)容包括分配的維護人員、分配的優(yōu)先級以及分配狀態(tài)等。

（5）維護執(zhí)行管理：對維護請求進行響應，產(chǎn)生維護工作通知單。維護響應的主要內(nèi)容包括響應日期和時間、響應人、處理結(jié)果以及響應描述等。

（6）維護跟蹤：反映維護活動，形成維護活動報告。

（7）維護數(shù)據(jù)收集：收集設備維護請求時間、估計用時、實際用時、當前狀態(tài)以及維護人員等。

（8）統(tǒng)計分析：通過收集維護數(shù)據(jù)進行問題分析,制訂措施并進行改進,還包括對維護成本和績效的分析。

設備維護活動可以分成如下4種類型：基于設備故障響應的維護、基于時間或周期的循環(huán)維護、基于設備狀態(tài)的預防性維護，以及資源運行績效和效率的優(yōu)化，即對生產(chǎn)設備進行優(yōu)化以提高運行效率。

「 5.MES典型應用場景 」

根據(jù)上述對MES生產(chǎn)管控活動的描述，我們提出一個如下圖所示針對離散制造業(yè)的MES典型應用場景。

上述MES典型應用場景簡述如下：MES接收ERP下達客戶生產(chǎn)訂單后，庫存管理子系統(tǒng)根據(jù)訂單產(chǎn)品的BOM信息查詢庫存缺料情況，進行物料準備。同時生產(chǎn)管理子系統(tǒng)對客戶訂單進行分解，生成工序作業(yè)排產(chǎn)計劃，同時將生產(chǎn)計劃發(fā)送給相關(guān)部門人員，包括生產(chǎn)調(diào)度員、倉庫管理員、設備維護管理員等。物料部門根據(jù)生產(chǎn)計劃將相關(guān)物料配送到物料待檢區(qū)，質(zhì)檢人員對物料進行檢驗，如判斷合格則物料被轉(zhuǎn)至相應工位。同時設備維護部門在收到生產(chǎn)計劃信息后，開始安排相關(guān)的設備維護與檢修工作，保證產(chǎn)線設備狀態(tài)正常。

上述工作完成后，生產(chǎn)準備就緒。生產(chǎn)管理子系統(tǒng)將分解后的生產(chǎn)任務分派到相應工位，各工位根據(jù)工藝規(guī)范進行相應工序操作，在此過程中對生產(chǎn)過程進行跟蹤監(jiān)控，并通過質(zhì)量管控確保產(chǎn)品合格。同時MES根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行績效分析，獲取重要KPI指標，據(jù)此對生產(chǎn)系統(tǒng)不斷改進和優(yōu)化。上述生產(chǎn)運行管控活動可通過一個全局生產(chǎn)管控平臺進行指揮和協(xié)調(diào)。

通過上述MES典型應用場景的分析可知，MES是一個以生產(chǎn)計劃與執(zhí)行跟蹤為主線，以物料配套、質(zhì)量管控、設施維護為三條輔線，基于統(tǒng)一平臺，實現(xiàn)計劃、執(zhí)行、現(xiàn)場、物流、質(zhì)量、設備、資源的全面集成與協(xié)同管控系統(tǒng)，以達到企業(yè)生產(chǎn)過程全局運行優(yōu)化的目的。

來源：《制造執(zhí)行系統(tǒng)技術(shù)及應用》（作者：饒運清）