1 MES的簡介
制造執行系統（manufacturing execution system ，簡稱MES）能通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。當工廠發生實時事件時，MES 能對此及時做出反應、報告，并用當前的準確數據對它們進行指導和處理。有效地指導工廠的生產運作過程，從而使其既能提高工廠及時交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產回報率。MES 還通過雙向的直接通訊在企業內部和整個產品供應鏈中提供有關產品行為的關鍵任務信息。
工廠制造執行系統MES是近10年來在國際上迅速發展、面向車間層的電子商務生產管理技術與實時信息系統。MES 可以為用戶提供一個快速反應、有彈性、精細化的制造業環境，幫助企業減低成本、按期交貨、提高產品的質量和提高服務質量。從本質上講，它并不是高深的理論，且具有很強的可操作性。
MES 系統主要由工序詳細調度、資源分配和狀態管理、生產單元分配、文檔控制、產品跟蹤和產品清單管理、性能統計分析、人力資源管理、維護管理、過程管理、質量管理、數據采集等多個功能模塊構成。
2 國內MES 系統研究發展的薄弱環節
近幾年，國內對MES 系統得研究與產業化應用都有了比較大的發展，但是國內的研究開發和技術應用都與國外有較大的差距，主要表現在以下兩個方面。
MES 系統很重要的部分是生產過程管理，其中必然要涉及生產計劃，包括產品的質量計劃、消耗計劃、成本計劃等等，這些計劃最終通過調度指令、生產活動。過程優化是我國MES 系統研究發展中的弱項。
MES 系統的智能化也是我國MES 系統研究與國外有較大差距的一個方面。過去，生產過程的管理基本憑借操作人員與管理人員的經驗。我國MES 系統僅僅提供了一個替代經驗管理方式的操作系統平臺，但是，如何將生產管理者的經驗固化在MES 系統中，在我國MES 系統研究開發中還未有所涉及。MES 系統智能化是我國MES 系統研究實現跨越發展的主要方向。
3 生產異常防范在MES 系統的實現
下面著重以生產過程（以蒙昆公司為例）中異常防范為重點闡述對MES 系統的構建方案。
需求：工段在生產A 牌號煙絲時先由帶班領導在車間生產管理系統中安排生產任務，向中控操作人員下達工單，中控操作人員再按照工單要求選擇工藝路線，選擇柜的號別進行存儲，選擇執行的工藝標準。確認后交由現場操作工進行現場生產操作，并及時與中控人員溝通。至此生產的先期操作基本完成，之后的時間由生產設備自動完成，如無故障或參數異常不需人工干預。生產結束后由中控人員確認生產完成，并存入車間生產管理系統。
煙絲生產過程中要分階段對原料進行回潮、切片、加水、加料、加溫，由于原料自身的特性及環境的變化，導致加水、汽、料的多少是一個變化的值。圍繞工藝標準會生成一條接近標準的曲線，在物料添加波動大的情況下，就會產生異常。
（1）MES 的目標、功能模塊、總體構架。設計MES 系統時，在保證系統的完整性的同時，突出通過MES 系統實現對生產過程異常狀況的防范。
（2）先來解釋生產過程異常：生產過程是由操作者和所操作的設備共同對操作的對象進行自動或手動加工的操作，在操作過程中必然會由于人的操作問題、設備自身運轉問題、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品質量標準的要求，從而產生生產質量的波動，我們將這種波動稱為生產過程異常。
（3）異常的分級。按照異常影響的嚴重程度，可將異常分為紅、橙、黃三個級別。分別給予三個不同級別異常以不同的響應的時間，紅色的最高級別具有最短的響應時間，如為1分鐘。橙色稍弱，響應時間可以稍長，3～5分鐘。黃色最低，響應時間也相應最長，10分鐘。
（4）通過對生產過程異常的解釋，我們可以發現造成異常產生的情況可以歸納有：人的操作失誤或錯誤。人的差錯又可分為：人為技能差錯、人為規則差錯；設備的運行異常。設備的異常通常會通過設備運行時的電流、電壓、機體溫度、機械振動等多個方面表現出來。被加工物料與輔料的自身特性及添加量，有時也被稱為工藝過程異常。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。智能化即從數據的采集、比對、分析、提出應對方案的全過程均由MES 系統完成，降低人的參與，提高效率；在了解了生產過程中異常產生的三個方面后，我們希望能夠找到及時判斷異常產生的標準、依據和處理方法；不可避免的錯誤需要提供可逆的操作既然我們承認，即使用戶是專家也會出現錯誤，那么，系統就應該寬容用戶錯誤。特別是應該提供用戶操作的可逆性，就像我們熟悉的臺式機系統，它們都支持“取消”命令；針對人為造成的生產過程異常紛繁復雜，我們對整個生產過程中可以進行人工干預的點或生產工序進行統計匯總，并在每次人為操作時進行警示，確認無誤，系統才會允許操作被執行。對于重點工序或整個流程的操作，我們對操作人員進行權限分級，以保證低權限的人員無法對高權限動作進行操作。從這兩個方面對人為操作進行確認和保證，將人為的異常發生降到最低；對于設備運行的異常判斷，由于生產線上設備眾多，不能對每一臺套設備進行監控，可以對影響產品質量的重點設備進行重點監控，在MES 系統中建立相應設備空運行、負載運行、過載運行時的電流、電壓等特征數據曲線，并以此為依據，對設備運行參數進行采集、比對、分析，如在正常的負載運行階段出現持續的過載或空載信號，系統會先將采集數據與標準數據進行比對，在出現持續接近臨界值的情況下，向操作者提出黃色警示，如果采集值達到臨界值將會向操作者提出橙色警示，如果超出臨界值，便提出紅色警示，請操作人員對出現的這種嚴重異常情況做出判斷，是否繼續生產，是否停車維修。系統對所采集的數據進行比對分析，并依照工藝標準或標準數據提出處理方案，將危害程度最高的異常交由有相關權限的操作人員決定處置的方法。
4 方案存在的風險及風險的控制
（1）人為風險：慣性思維，真實異常發生時反而不被重視、方案的目的沒有實現、方案實施周期長、操作人員對警示的錯誤操作，如不應停機時，錯誤操作使設備停機。規避：嚴格管理與培訓、重點突出，逐步完善、實行分級管理，對操作人員實行權限分級，不同權限的人員對系統和生產
過程可以進行不同的操作。
（2）對工藝過程及重點設備的異常防范可以按照損害程度進行分級，不同級別的異常狀態可以由不同的操作人員執行或有系統自主決定損害程度小的異常處理方式。
（3）目前MES 系統多是為操作人員提供事后的數據與報表，大量的分析工作是需要由操作人員或管理人員來完成的。而且，在操作人員或管理人員拿到數據時情況已經發生完成。可能已對生產造成影響。
（4）由于生產線上的數據采集點眾多，現場操作人員及中控操作人員有限，不可能隨時觀察到每個點的生產情況，并對每個點的數據進行及時的分析處理。針對這種情況，我們希望MES 系統能夠對實時采集的數據進行較多的分析和比對，實現在一定程度上的智能化，或延長MES 系統智能化鏈條。盡可能減少生產過程中出現異常狀況時人的參與，提高生產效率。
（5）仍以我們前面提到的生產流程為例，在生產過程中，需對物料進行水、汽、香料等的添加。在添加過程中系統會實時采集添加的數值，并與系統內的標準之進行比對，在所采集的一組數據持續接近標準值的邊界，但尚未超過邊界時，MES 系統通過對數據統計的分析，會向操作人員提出一個層級較低，危險程度較低的警報信息，如黃色報警。如果采集數據繼續向邊界靠近，MES 系統會將警報的級別提高，如橙色警報。如果采集數據超出標準數據邊界，系統將會出現最高級別警告，如紅色警報。
（6）以往的系統中只是對超出標準數據邊界范圍的情況進行報警，出現這種情況時，生產過程中應該就已經出現錯誤，而不是異常了，已經對產品質量造成影響。我們所要做的就是在出現這種絕對錯誤前，對生產過程中的數據進行分析比對，做出先期防范。
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本文標題：制造執行系統MES在企業中的應用
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