车间生产计划与实时调度,在未应用计算机信息系统之前,都是通过有经验的计划员或调度员手工完成的。
随着计算机和信息技术的发展,20世纪60年代末,传统科学管理方法开始与计算机信息系统相结合,约瑟芬·奥利基等设计开发了物资需求计划,实现了计算机信息系统在生产控制领域的大规模应用。20世纪70年代末,物资需求计划融入财务系统、需求预测等功能,逐渐发展成为制造资源计划(Manufacturing Resource Planning,MRP-Ⅱ);到20世纪80年代末,又逐渐扩展演变为企业资源规划;同时,制造企业车间层所应用的专业化生产管理系统,如作业计划和实时生产调度系统,则逐渐演变为制造执行系统。
制造执行系统的概念是由美国先进制造研究协会(Advanced Manufacturing Research,AMR)在1990年首次提出的,旨在加强物资需求计划的执行功能,把物资需求计划与车间作业现场控制,通过执行系统联系起来。这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。制造执行系统设置了必要的接口,与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。
制造执行系统能够帮助企业实现生产计划管理、生产过程控制、产品质量管理、车间库存管理、项目看板管理和人力资源管理等,以提高企业的制造执行能力。
AMR将制造企业分成3层体系结构,企业资源规划系统位于企业上层计划层,制造执行系统位于上层的企业资源规划系统与底层的控制系统之间。它为操作人员、管理人员提供计划的执行、跟踪信息以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态。
制造执行系统国际联合会(Manufacturing Execution System Association International,MESA)于1997年开始陆续发表制造执行系统白皮书,给出了制造执行系统的描述性定义。MESA对制造执行系统下的定义为:“制造执行系统能通过信息传递,对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时,制造执行系统能对此及时作出反应和报告,并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使制造执行系统能够减少企业内部没有附加值的活动,有效地指导工厂的生产运作过程,从而既能提高工厂的及时交货能力,改善物料的流通性,又能提高生产回报率。制造执行系统还通过双向的直接通信,在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”
因此,制造执行系统的特点主要体现在以下4个方面:(www.daowen.com)
(1)制造执行系统对整个车间生产过程进行优化,而不是单一地解决某个生产瓶颈。
(2)制造执行系统提供实时收集生产过程数据的功能,并作出相应的分析和处理。
(3)制造执行系统与计划层和控制层进行信息交互,通过企业的连续信息流实现企业信息全集成。
(4)制造执行系统实现生产过程的透明化和实时监控。
德国提出的“工业4.0”强调工业生产的数字化,使制造执行系统的重要性引起了广泛的关注。“中国制造2025”明确提出,在开展智能制造和数字化工厂的研究和示范过程中,企业必须使用制造执行系统。
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