制造执行系统(MES)的功能与实践

第 1章　绪论………………………………………………………………………………1
1．1　MES的产生背景……………………………………………………………………………　1
1．2　MES的定义及标准…………………………………………………………………………　2
1．2．1　MES的定义 …………………………………………………………………………　2
1．2．2　MES的标准 …………………………………………………………………………　4
1．3　MES的发展历程……………………………………………………………………………　5
1．4　流程制造行业和离散制造行业中的MES…………………………………………………　7
1．4．1　流程制造行业和离散制造行业的差异 ……………………………………………　8
1．4．2　流程制造行业和离散制造行业对MES要求的区别 ………………………………　9
1．5　MES的标准体系架构………………………………………………………………………　11
1．5．1　ISA-SP95企业运作模型 ……………………………………………………………　11
1．5．2　ISA-SP95 MES流程模型 ……………………………………………………………13
小　结 ………………………………………………………………………………………17
练习题　………………………………………………………………………………………17
第　2章 MES功能模块…………………………………………………………………　19
2．1　制造BOM …………………………………………………………………………………19
2．1．1　设计BOM与制造BOM的集成 ………………………………………………………19
2．1．2　制造BOM的组织 ……………………………………………………………………23
2．1．3　制造BOM从ERP到MES的传递 ……………………………………………………25
2．2　生产计划与生产排产 ………………………………………………………………………26
2．2．1　滚动的生产计划 ……………………………………………………………………27
2．2．2　生产排产的约束与优化 ……………………………………………………………28
2．2．3　生产延迟策略对生产排产的影响 …………………………………………………30
2．3　生产执行 ……………………………………………………………………………………31
2．3．1　生产订单下达和生产指示 …………………………………………………………31
2．3．2　数据采集 ……………………………………………………………………………33
2．3．3　生产跟踪及控制 ……………………………………………………………………39
2．3．4　MES与PLC接口 ……………………………………………………………………41
2．4　质量管理系统 ………………………………………………………………………………42
2．4．1　追溯管理系统 ………………………………………………………………………42
2
制造执行系统（MES）的功能与实践
2．4．2　防错系统 ……………………………………………………………………………46
2．4．3　质量检查系统 ………………………………………………………………………48
2．5　物料配送系统 ………………………………………………………………………………50
2．5．1　场内物料配送组织方式 ……………………………………………………………51
2．5．2　现场物料叫料及配送管理 …………………………………………………………55
2．5．3　零件排序区管理 ……………………………………………………………………57
2．5．4　Kitting捡料区管理 …………………………………………………………………59
2．6　安灯系统 ……………………………………………………………………………………60
2．6．1　安灯系统的定义 ……………………………………………………………………60
2．6．2　安灯系统的分类 ……………………………………………………………………60
2．6．3　安灯系统的架构 ……………………………………………………………………63
2．7　产线管理与工厂维护系统 …………………………………………………………………65
2．7．1　产线管理系统 ………………………………………………………………………65
2．7．2　工厂维护系统 ………………………………………………………………………68
2．8　MES与其他系统的接口……………………………………………………………………73
2．8．1　MES与上游系统的接口 ……………………………………………………………74
2．8．2　MES与下游生产线的接口 …………………………………………………………75
小　结 ………………………………………………………………………………………76
练习题　………………………………………………………………………………………76
第3章　MES项目实施…………………………………………………………………　78
3．1　项目实施准备 ………………………………………………………………………………78
3．1．1　MES项目实施思考 …………………………………………………………………78
3．1．2　MES成本构成 ………………………………………………………………………79
3．1．3　MES项目实施风险和挑战 …………………………………………………………80
3．1．4　MES项目实施步骤 …………………………………………………………………82
3．2　项目实施组织架构 …………………………………………………………………………85
3．3　项目实施过程管理 …………………………………………………………………………88
3．3．1　项目实施范围文档 …………………………………………………………………88
3．3．2　项目实施计划制定与控制 …………………………………………………………91
3．3．3　项目风险控制 ………………………………………………………………………93
3．3．4　系统验证跟踪 ………………………………………………………………………94
3．3．5　项目变更管理 ………………………………………………………………………96
3．3．6　项目成本管理 ………………………………………………………………………97
3．4　项目交付过程管理 …………………………………………………………………………97
3．4．1　项目阶段性总结 ……………………………………………………………………98
3．4．2　明确维护职责 ………………………………………………………………………99
3．4．3　MES异常情况处理 ………………………………………………………………　100
3．4．4　交付文档列表 ……………………………………………………………………　101
3
目录
小　结 ……………………………………………………………………………………　103
练习题　……………………………………………………………………………………　103
第4章　项目实战：一家小型机械加工企业的系统设计…………………………　104
4．1　生产流程及生产线布局 …………………………………………………………………　104
4．1．1　毛坯入库 …………………………………………………………………………　106
4．1．2　毛坯自动化上线 …………………………………………………………………　106
4．1．3　轴端面铣、打孔 …………………………………………………………………　107
4．1．4　零件打标 …………………………………………………………………………　107
4．1．5　零件中间细轴加工及一端螺纹加工 ……………………………………………　108
4．1．6　零件中间细轴及一端螺纹智能测量、切屑残留检测 …………………………　108
4．1．7　零件另一端螺纹加工 ……………………………………………………………　109
4．1．8　零件另一端螺纹智能测量、切屑残留检测 ……………………………………　110
4．1．9　中心孔研磨 ………………………………………………………………………　111
4．1．10　轴中段、圆弧精磨 ………………………………………………………………　111
4．1．11　螺纹精磨 …………………………………………………………………………　111
4．1．12　产品全检 …………………………………………………………………………　112
4．1．13　成品自动化下线 …………………………………………………………………　113
4．2　用户需求定义 ……………………………………………………………………………　113
4．3　系统功能设计 ……………………………………………………………………………　114
4．3．1　生产数据管理 ……………………………………………………………………　115
4．3．2　生产计划及排产 …………………………………………………………………　126
4．3．3　订单管理 …………………………………………………………………………　129
4．3．4　生产控制 …………………………………………………………………………　132
4．3．5　物料拉动 …………………………………………………………………………　133
4．3．6　刀具管理 …………………………………………………………………………　136
4．3．7　设备维护管理 ……………………………………………………………………　137
4．3．8　设备监控报表 ……………………………………………………………………　142
4．3．9　安灯系统 …………………………………………………………………………　147
4．3．10　系统监控电子看板 ………………………………………………………………　148
4．3．11　库存管理 …………………………………………………………………………　149
小　结 ……………………………………………………………………………………　152
练习题　……………………………………………………………………………………　152
第5章　项目实战：一家大型汽车生产企业的制造运行模式及应用……………　154
5．1　汽车制造的工艺流程 ……………………………………………………………………　154
5．1．1　冲压工艺 …………………………………………………………………………　155
5．1．2　焊装工艺 …………………………………………………………………………　155
5．1．3　涂装工艺 …………………………………………………………………………　156
4
制造执行系统（MES）的功能与实践
5．2　冲压车间的生产计划、控制和库存管理 ………………………………………………　157
5．2．1　生产计划与库存管理 ……………………………………………………………　158
5．2．2　生产执行与控制 …………………………………………………………………　158
5．3　焊装车间的计划和控制系统 ……………………………………………………………　160
5．3．1　生产排产的工时平衡 ……………………………………………………………　160
5．3．2　生产执行与控制 …………………………………………………………………　161
5．4　涂装车间的车身调度系统 ………………………………………………………………　163
5．4．1　车身存储区域与自动化立体仓库 ………………………………………………　163
5．4．2　车辆调度过程 ……………………………………………………………………　164
5．5　总装车间的上线物流系统 ………………………………………………………………　165
5．5．1　物流模式设计 ……………………………………………………………………　165
5．5．2　JIS …………………………………………………………………………………　167
5．5．3　JIT …………………………………………………………………………………　168
5．5．4　小车物流 …………………………………………………………………………　172
5．5．5　自动配载 …………………………………………………………………………　172
5．6　车辆跟踪系统 ……………………………………………………………………………　174
5．7　车辆检测系统 ……………………………………………………………………………　176
5．8　质量管理系统 ……………………………………………………………………………　177
5．8．1　追溯管理系统 ……………………………………………………………………　177
5．8．2　防错系统 …………………………………………………………………………　178
5．8．3　合格证系统 ………………………………………………………………………　179
小　结 ……………………………………………………………………………………　181
练习题　……………………………………………………………………………………　181
习题参考答案………………………………………………………………………　183
参考文献……………………………………………………………………………　187