摘要：
制造執(zhí)行MES(Manufacturing Execution System)系統(tǒng)是制造業(yè)信息化系統(tǒng)的重要組成部分，是企業(yè)全面實(shí)現(xiàn)信息化管理的關(guān)鍵。作業(yè)計(jì)劃管理模塊是離散制造業(yè)MES系統(tǒng)的核心所在。本文以某制造企業(yè)(機(jī)匣廠)為例，重點(diǎn)介紹了MES系統(tǒng)作業(yè)計(jì)劃管理模塊的體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)作業(yè)計(jì)劃管理模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法、優(yōu)化排產(chǎn)方法、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了探討，同時(shí)分析了所使用的關(guān)鍵技術(shù)。
1 引 言
MES是制造企業(yè)為其核心業(yè)務(wù)一產(chǎn)品的形成過程所建立的集成的信息技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)。制造企業(yè)利用MES可以對(duì)它的產(chǎn)品形成過程實(shí)現(xiàn)透視現(xiàn)狀、理順管理、提高資源利用、加快在制品流轉(zhuǎn)、降低成本、提高質(zhì)量和保證交付。近2年來，隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，制造企業(yè)急需建設(shè)一個(gè)滿足按定單生產(chǎn)和精益生產(chǎn)的經(jīng)營(yíng)策略、適應(yīng)制造專業(yè)化生產(chǎn)線生產(chǎn)特點(diǎn)的信息化制造平臺(tái)。MES系統(tǒng)根據(jù)行業(yè)和企業(yè)管理模式不同所包含的內(nèi)容與國(guó)際MES協(xié)會(huì)(MESA International)提出的MES功能模型都可能存在一定的差異。但是，無論如何都是緊密圍繞標(biāo)準(zhǔn)而實(shí)現(xiàn)的。作業(yè)計(jì)劃管理模塊是MES系統(tǒng)的核心模塊之一，是MES系統(tǒng)的靈魂所在，通過它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)在制品(Work In Process，WIP)的情況進(jìn)行全面跟蹤管理，優(yōu)化排產(chǎn)以縮短交貨期和減少庫(kù)存數(shù)量。及時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況，為精益生產(chǎn)和改進(jìn)經(jīng)營(yíng)策略提供可靠依據(jù)。
2 機(jī)匣MES的框架模型
機(jī)匣MES的框架模型是依據(jù)“企業(yè)-控制系統(tǒng)的集成”標(biāo)準(zhǔn)的第三部分ISA95-3所包含的部分模型和離散制造的特點(diǎn)演變而成的。其框架模型如圖1所示：
圖1 機(jī)匣MES的總體框架
3 機(jī)匣MES包含的功能
機(jī)匣MES包括如下功能模塊：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理(包括產(chǎn)品、工藝路線和及其工序計(jì)劃數(shù)據(jù)管理，工作中心的資源配置，現(xiàn)場(chǎng)文件和本地工藝路線的管理和編輯)，作業(yè)計(jì)劃管理(含計(jì)劃接收管理、車間工部級(jí)計(jì)劃管理和設(shè)備級(jí)作業(yè)排序，完工和交付管理等內(nèi)容)，作業(yè)過程管理(主要執(zhí)行各種數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量記錄和依從性的例外記錄等)，質(zhì)量作業(yè)管理，工具工裝管理，設(shè)備維修管理，機(jī)床監(jiān)視與控制(在DNC數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)處理)，可視化管控，系統(tǒng)管理。系統(tǒng)還包括幾個(gè)重要接口：與PDM的產(chǎn)品和工藝數(shù)據(jù)接口，與ERP目前的工單數(shù)據(jù)接口、庫(kù)存數(shù)據(jù)接口，與DNC的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集接口。
4 作業(yè)計(jì)劃管理模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)說明
4.1 機(jī)匣廠MES作業(yè)計(jì)劃管理的環(huán)境
設(shè)計(jì)之前必須了解機(jī)匣廠作業(yè)計(jì)劃管理環(huán)境。機(jī)匣廠的生產(chǎn)，除了面向復(fù)雜產(chǎn)品對(duì)象以外，還處于復(fù)雜計(jì)劃來源和復(fù)雜需求模式的環(huán)境中。按照公司給定的計(jì)劃環(huán)境，機(jī)匣廠接到的生產(chǎn)任務(wù)有以下幾種：
(1)ERP發(fā)出的推式零組件生產(chǎn)計(jì)劃；
(2)由裝試廠發(fā)出的零組件拉式需求看板；
(3)由MES發(fā)出的相鄰制造廠發(fā)出的輔制件生產(chǎn)計(jì)劃；
(4)由制造部根據(jù)臨時(shí)協(xié)作需求編制的計(jì)劃外單工序需求計(jì)劃；
(5)機(jī)匣廠內(nèi)部各個(gè)車間(或稱為工部)之間的單工序協(xié)作計(jì)劃；
(6)機(jī)匣廠要向各個(gè)相鄰制造廠發(fā)出協(xié)作件的工序周轉(zhuǎn)計(jì)劃(對(duì)其它制造廠就稱為“輔制件生產(chǎn)計(jì)劃”)。
這些計(jì)劃有些是重復(fù)的，如ERP的推式計(jì)劃和裝試廠的拉式看板；有些是重疊的，如在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)要求多種產(chǎn)出。作為機(jī)匣廠的計(jì)劃科，即便是不考慮生產(chǎn)能力約束，也必須對(duì)同時(shí)涌來的這許多計(jì)劃作出如何執(zhí)行的決策。指導(dǎo)機(jī)匣廠作出決策的規(guī)則有些是簡(jiǎn)單的，如公司規(guī)定了看板優(yōu)先、輔制件優(yōu)先和周轉(zhuǎn)件優(yōu)先等等。但是更深入一層的規(guī)則則是復(fù)雜的，與當(dāng)時(shí)的具體情況關(guān)系密切。
機(jī)匣廠面臨的計(jì)劃執(zhí)行還存在著更為復(fù)雜的環(huán)境制約，如毛料是否及時(shí)到位、設(shè)備和工裝的狀態(tài)、因?yàn)橘|(zhì)量和工藝處理造成的延誤，等等。
4.2 機(jī)匣MES的作業(yè)計(jì)劃管理框架
框架結(jié)構(gòu)如圖2所示。按照公司二級(jí)計(jì)劃的規(guī)定，機(jī)匣廠的計(jì)劃管理只有工序作業(yè)計(jì)劃一級(jí)。特做了適應(yīng)性改變。
圖2 機(jī)匣MES的計(jì)劃管理框架
(1)對(duì)企業(yè)級(jí)和相鄰MES的需求計(jì)劃的接收；
(2)對(duì)企業(yè)級(jí)和相鄰MES的計(jì)劃下達(dá)；
(3)下達(dá)的需求計(jì)劃編制車間的工序作業(yè)計(jì)劃，匯總成對(duì)設(shè)備和工人的派工列表，并下達(dá)；
(4)在編制工序作業(yè)計(jì)劃的同時(shí)，生成車間級(jí)的生產(chǎn)準(zhǔn)備計(jì)劃并下達(dá)。
其中車間工序作業(yè)計(jì)劃的編制和下達(dá)以在車間完成最為合適。其它計(jì)劃接收、計(jì)劃下達(dá)等作業(yè)可以在分廠做，也可以在車間做。由公司根據(jù)生產(chǎn)指揮部的控制能力自己確定。控制能力強(qiáng)，則設(shè)置制造部門多(部門分散)，控制能力弱，則設(shè)置制造部門少，管理相對(duì)集中。對(duì)于MES系統(tǒng)僅僅是設(shè)置幾個(gè)制造部門和幾十個(gè)制造部門的事。
