（中国汽车工业工程有限公司天津300113）
摘要：从上世纪80年代开始，客户对产品的需求越来越多样化，制造业的生产方式也由过去的大批量生产转向多品种、小批量的柔性制造。为了适应这一形势，多数企业都在进行企业信息化建设工作，但不少企业收效甚微。为此，美国先进制造研究中心AMR在1990年首次提出了MES（制造执行系统)的概念。基于此，本文主要对MES的整体架构及在汽车行业的应用进行分析探讨。
关键词：MES整体架构；汽车行业；应用
1、前言
MES国际联合会对MES进行了如下定义：“MES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，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。
2、适合我国制造企业的MES标准体系架构
在我国制造型企业日常业务管理中，最困难的要数面向现场的制造管理系统，这是由生产制造过程的复杂性与多样性所决定的，例如：财务管理与采购管理等业务管理大多是按照事前制定的公司规则来执行，其最终结论也是一一对应的，因此答案只有一个；而在制造管理体系中，虽然输入端的生产计划只有一个，但由于生产过程中出现的情况千变万化，产生的结果可能有无数个，事前无法预料。随着市场竞争的激烈化，企业在产品质量、成本、交货期等方面提出越来越高的要求，这就要求制造管理体系中必须对包括成本、物流、质量、排产计划、在库管理、订单跟踪、终判放行、成品出厂在内的各种应用要素进行统一的集成管理。同时，由于不同行业其生产形态、管理对象、企业管理方式也存在很大的差异性，都使得构建制造管理系统成为一项非常大的复杂工程。
2.1抽象制造企业的制造模型，构建MES制造模型
根据美国ARC公司企业协同制造管理模型扩充后形成了图1所示的企业制造模型。
图2MES制造模型
●产品模型：主要包括产品规范(产品构造、产品清单、详细操作路径）、工艺技术规程(技术规程、工艺规程、KPI指标)、制造规范(控制规程)、操作规程；
●生产过程模型：主要包括生产制造模型(详细排产、作业指派、实绩收集、绩效分析）、质量控制模型(检验计划、检验执行、实绩收集、质量分析）、设备维护模型(维修资源、维修计划、维修调度、作业收集、维修分析）、库存操作模型(库存计划、库存分配、实绩收集、库存跟踪、库存分析）；
●资源使用模型：主要包括人力资源模型(组织、人员、考勤、技能资质）、设备能力模型(设备属性、设备能力）、能源管理模型(能源平衡计划、调度、实绩、绩效分析）、材料资源模型(原材料、消耗性材料）；
●生产事件模型：主要包括物流类事件、质量控制类事件、仓储类事件、成本类事件、设备维护类事件、非消耗资源的使用事件等；
●工厂模型：主要包括组成制造企业的单元企业、工厂、车间、工作中心、工作单元等。通过以上这五个模型可以定义所有行业的制造过程。
2.2站在企业信息化系统整体集成的角度，考虑MES标准体系
从图1、图2可以看出，MES是整个制造型企业信息系统的重要组成部分，它必须与周边的系统进行紧密地集成才能发挥作用，因此在考虑MES标准体系时，要站在企业经营管理的高度，由顶向下地规划MES的功能架构及企业信息化整体架构体系。
3、MES在汽车行业的应用
广汽乘用车的生产要求主要是：第一，体现精益生产的思想理念，实现均衡生产。不断缩短物流供应周期、提高物流效率、降低物流成本，谋求零部件采购、生产供应、整车销售整个供应链效益最大化；第二，通过MES系统的实施，使生产线具有柔性化生产制造的功能，既可实现多种车型、多种配置的批量同时排产和混线生产，最大限度的提高设备，人力的使用合理性和效率，实现企业的柔性化生产制造能力；第三，提高生产效率，通过MES系统的使用，大幅度减少因操作不当而造成的停线，系统可迅速发现整个生产过程的瓶颈，为相关管理人员提供不断改进的依据，从而在现有设备和人员基础上提高单班日产量；第四，计划推动/生产拉动式、精益化物流。以总装拉动上游各工序的生产，通过同步供货与半同步供货方式拉动零部件需求。第五，将生产、物流、质量等过程中的各种设备和工控系统与MES系统进行结合，做到数据传输与控制，也要将MES系统与ERP系统做数据集成，从而加强工业系统与信息系统的整合。
为达到以上目标，罗克韦尔自动化为广汽乘用车有限公司提供的车辆制造执行系统，由四个部分组成MES系统群。
（1）范围涵盖冲压、焊装、涂装、总装四大工艺车间生产线，包括部分发动机车间，以及与生产线关联的设备，生产作业一系列内容的管理。
（2）厂内物流系统。四大车间的物流管理。配合生产进度，侧重于从仓库到生产线边的批次、SPS、同步、ANDON等物流模式实现。总装一部分零件要实现从供应商到组装线的直接配送。以及外物流部分的入厂物流的零件订单发布、订单接收、库存管理、取货物流等功能。
（3）质量系统。实现零件/整车的质量管理。包括零件受入品质，制造中的零件/整车品质，以及安全件追溯，检测安全信息的管理，以及相应数据分析、统计和报表生成等功能。
（4）AVI/Andon系统。工厂生产信息可视化，设备监控，以及物料拉动管理。
这其中最大难点在于要确保MES及其关联系统（比如网络，数据库等）在生产过程中不能出现任何异常，系统一旦上线并且融入生产，系统的异常将导致生产的停线，其损失巨大。为了保证系统的稳定性，系统设计初期就要充分考虑整体系统架构的稳定性，系统代码开发的规范性及其优化。除此之外，由于广汽乘用车公司此次是ERP、DMS、MES三个大型系统一起实施统一规划，因此跨系统跨部门的业务流程的梳理亦是一个很大的挑战，例如系统功能边界的划分、数据接口的确认等。同时，项目组内部以及项目组与用户之间的沟通差异也不免造成时间的浪费，易导致项目延期。
除上面提到的难点，该项目亦融入了诸多创新之处。
（1）范围涉及广。该项目涵盖了焊、涂、总装和发动机四大车间，项目范围涉及到汽车生产、物流、质量、设备管理，是较全面的汽车MES解决方案。
（2）无缝集成，集中数据管理。结合罗克韦尔自动化的集成平台，与大量设备，如力矩系统、RFID系统、打刻系统等做了无缝数据集成，完善了数据集中管。
（3）FTPC平台实现建模。MES项目中，借助罗克韦尔自动化FTPC平台的先进性，对生产过程管理进行了建模，通过系统配置完成系统的开发，这种建模技术是罗克韦尔自动化全球团队开发完成的，在多个国家的诸多案例中得到广泛应用，代表了MES系统的先进水平。
4、结语
通过MES系统质量管理模块的实施，实现了生产全过程整车及零件质量进行采集、跟踪、预警、防错、分析、统计、追溯，并结合TS16949体系进行制造管理，到目前为止所有试制、量产各阶段生产的车辆都建立了一车一档式的完整质量档案，通过对质量数据的分析提高了整车制造一次合格率和供应商零件配送合格率，同时为售后质量追溯提供了精确数据，全厂质量系统管理精度达100%。
参考文献：
[1]贾峥，杨建军•制造执行系统模型研究[J]•新技术新工艺，2004（11）：23-25.
[2]肖力墉，苏宏业，苗宇,等.制造执行系统功能体系结构研究[C].中国过程系统工程年会暨中国MES年会.杭州2009.177-181