GB/T 25485-2010 工业自动化系统与集成 制造执行系统功能体系结构

　　ICS 35. 240. 50 J 07

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 25485—2010

　　工业自动化系统与集成

　　制造执行系统功能体系结构

　　Industrialautomation systemsand integration—

　　Functionalarchitectureofmanufacturing execution system

　　2010-12-01发布 2011-05-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 25485—2010

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 MES的定义 6

　　5 MES功能层次定义 6

　　5. 1 功能层次的描述 6

　　5. 2 制造执行层的主要活动 7

　　5. 3 各层次间生产信息的交互 7

　　6 MES功能体系结构 9

　　6. 1 功能体系结构模型 9

　　6. 2 生产管理模型 10

　　6. 3 影响生产的主要功能模型 19

　　6. 4 影响生产的其他功能模型 23

　　附录 A (资料性附录) AMR 的 MES体系结构 26

　　附录 B (资料性附录) MESA 的 MES体系结构 29

　　附录 C (资料性附录) MES功能的行业特点 32

　　附录 D (资料性附录) 离散行业 MES解决方案参考示例 36

　　附录 E (资料性附录) 流程行业 MES解决方案参考示例 44

　　参考文献 55

　　图 1 制造类企业功能层次 6

　　图 2 生产信息的交互 7

　　图 3 MES功能体系结构模型 9

　　图 4 生产管理模型 10

　　图 5 产品定义管理模块的信息交互 11

　　图 6 资源管理模块的信息交互 12

　　图 7 生产调度模块的信息交互 13

　　图 8 生产分派模块的信息交互 14

　　图 9 操作管理模块的信息交互 15

　　图 10 数据收集模块的信息交互 16

　　图 11 生产跟踪模块的信息交互 17

　　图 12 绩效分析模块的信息交互 18

　　图 13 生产统计模块的信息交互 19

　　图 14 “生产 、维护 、质量 、库存 ”间的信息交互 22

　　图 A. 1 MES的三层结构模型 26

　　图 A. 2 MES的集成系统模型 27

　　Ⅰ

　　GB/T 25485—2010

　　图 A. 3 REPAC模型 28

　　图 B. 1 MES的外部系统模型 29

　　图 B. 2 MES的功能模型 30

　　图 D. 1 A2 MES整体功能框架 36

　　图 D. 2 A2 MES系统拓扑结构图 36

　　图 D. 3 工厂建模与业务流程定义子系统功能框架图 37

　　图 D. 4 数据准备与维护子系统功能框架图 38

　　图 D. 5 生产管理子系统功能框架图 39

　　图 D. 6 生产装置物料管理子系统功能框架图 39

　　图 D. 7 数据采集管理子系统功能框架图 40

　　图 D. 8 生产过程监控子系统功能框架图 41

　　图 D. 9 质量信息管理子系统功能框架图 42

　　图 D. 10 生产装置设备管理子系统功能框架图 43

　　图 D. 11 系统管理功能框架图 43

　　图 E. 1 MES-Suite体系结构 44

　　图 E. 2 基础数据建模工具 45

　　图 E. 3 物料平衡技术实现架构 46

　　图 E. 4 运行绩效管理指标及分析架构 47

　　图 E. 5 生产质量管理功能框图 48

　　图 E. 6 设备维护管理功能框图 49

　　图 E. 7 能源计量管理功能框图 50

　　图 E. 8 物料移动示意图 51

　　图 E. 9 生产调度系统功能流程示意图 52

　　图 E. 10 产品调和系统架构图 53

　　Ⅱ

　　GB/T 25485—2010

　　前 言

　　本标准的附录 A、附录 B、附录 C、附录 D 和附录 E均为资料性附录 。

　　本标准由中国机械工业联合会提出 。

　　本标准由全国 自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归 口 。

　　本标准主要起草单位 :浙江大学智能系统与控制研究所 、北京机械工业自动化研究所 。

　　本标准参加起草单位 :浙江中控软件技术有限公司 、中科院软件研究所 、华中科技大学 、大连理工大学 、清华大学 CIMS工程技术研究中心 、石化盈科信息技术有限公司 。

　　本标准主要起草人 :苏宏 业 、肖 力 墉 、荣 冈 、王 宏 安 、苗 宇 、张 国 军 、刘 晓 冰 、沈 清 泓 、黄 双 喜 、吕 毅 、刘伟 、孙洁香 。

　　本标准为首次制定 。

　　Ⅲ

　　GB/T 25485—2010

　　引 言

　　本标准的目的是构建制造执行系统(以下简称 MES)的功能体系结构 ,说明制造执行系统与其他管理信息系统之间的关系 ,为 MES功能体系的构建提供依据 ,也为系统集成提供技术框架 。

　　本标准的主要内容包括 :第 1 章 范围 ;第 2 章 规范性引用文件 ;第 3 章 术语与定义 ;第 4章

　　MES的定义 ;第 5 章 MES功能层次定义 ;第 6章 MES功能体系结构 ; 以及 5个附录 ,分别介绍了其他组织的 MES体系结构 、MES功能的行业特点 , 以及实际企业 MES产品的参考示例 。

　　本标准是对现阶段关于 MES的理论资料及针对我国工业企业的实际应用资料的整合 ,符合国内工业自动化水平的现状和制造执行系统开发与实施的需求 。

　　建议本标准与另一个国家标准 GB/T 18757—2008《工业 自动化系统 企业参考体系结构与方法论的需求》配套使用 。这两个标准对于推动我国制造类企业信息化的标准化和企业建模有重要意义 。

　　Ⅳ

　　GB/T 25485—2010

　　工业自动化系统与集成

　　制造执行系统功能体系结构

　　1 范围

　　本标准明确了制造执行系统(以下简称 MES) 在整个制造类企业集成系统中的定义 、MES 的主要功能 、系统的层次划分 、MES通用的功能体系结构 ,并提供了实际企业 MES的参考示例 。本标准适用于指导 MES软件产品开发 、选型及与其他系统的集成 ,可作为企业选择或评价 MES系统 、系统实施和系统集成时的基础性依据 。

　　本标准的目标使用者包 括 : MES系 统 产 品 开 发 组 织 、MES系 统 应 用 组 织 、独 立 的 软 件 测 试 机 构 、 MES实施及咨询服务机构以及软件行业协会 、各地区信息产业主管部门等 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件 ,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准 ,然而 ,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本适用于本标准 。

　　GB/T 19892. 1—2005 批控制 第 1部分 :模型和术语(IEC 61512-1:1997,IDT)

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本标准 。

　　3. 1

　　抽象 abstraction

　　对于时间或空间的无损于感知的缩小 ,用于区分客观世界和客观世界模型 。

　　3. 2

　　活动 activity

　　功能的全部或一部分 。

　　注 : 企业活动由企业中执行的那些消耗输入 ,并配给时间与资源 , 以产生输出的基本任务组成 。

　　3. 3

　　区域(领域) area

　　由场所确定的物理的 、地理的 ,或逻辑的成组组合 。

　　注 : 它可包含过程单元 、生产单元 , 以及生产线 。

　　3. 4

　　属性 attribute

　　描述实体性质的一条信息 。

　　3. 5

　　可利用的产能 availablecapacity

　　可达到的生产能力部分 ,但不承诺用于目前或今后的生产 。

　　3. 6

　　行为 behavior

　　系统的整体或部分为完成某项功能而采取的行动或反应的方式 。

　　1

　　GB/T 25485—2010

　　3. 7

　　提单 billoflading

　　货物品的合同或收据 ,承运人同意将货物从一个地方运输到另一地方 ,然后送交给一位指定的人 ,或根据合同所述条件给予赔偿 。

　　3. 8

　　物料清单 billofmaterial

　　所有组装件 、零件和/或生 产 一 种 产 品 所 用 物 料 的 清 单 , 包 括 制 造 一 种 产 品 所 需 要 的 每 种 物 料 的数量 。

　　3. 9

　　资源清单 billofresources

　　所有资源以及在生产一种产品的生产过程中所需要的资源清单 。

　　注 : 它也是制造一种产品所需要的关键资源清单 ,组织形式与生产段相同 ,并经常用来预测主生产计划中活动改变对资源供应的影响 。

　　3. 10

　　业务过程 businessprocess

　　企业(或是企业的一部分)在追求给定目标过程中 ,为了实现某一期望的结果 ,所执行的企业活动的偏序集 。

　　3. 11

　　能力 capability

　　采取行动的能力 ,包括能力(与产能类似)的资格和度量方面的属性 。

　　3. 12

　　产能 capacity

　　采取行动的能力的度量 ,它是能力的一个子集 。

　　例如 : 生产率 、流速 、质量或体积的度量 。

　　3. 13

　　分析证书 certificateofanalysis

　　产品或物料符合质量标准或技术规范的证明 。

　　注 : 它可包括分析结果和过程信息的一张表或证明书 。它也往往需要物料的保管移交 。

　　3. 14

　　承担的产能 committed capacity

　　当前正在使用或计划中要使用的生产能力的一部分 。

　　3. 15

　　约束 constraint

　　来自系统内部或是外部的对该系统的约束 、限制或是限定条件 。

　　3. 16

　　消耗品 consumables

　　通常不包括在物料清单内的资源 ,或在具体的生产要求中并不个别地计量的资源 。

　　3. 17

　　决策 decision

　　在不同活动方案中作选择的结果 。

　　3. 18

　　详细生产调度 detailed production schedule

　　组织和构造生产工作命令的集合以及与生产单个或多个产品相关的先后顺序 。

　　2

　　GB/T 25485—2010

　　3. 19

　　企业 enterprise

　　一个或更多个组织共同分担一个明确的使命 、目标和目的 , 以提供一种诸如产品或服务等的输出 。

　　3. 20

　　设备类别 equipmentclass

　　为调度和计划的目的而描述一组有类似特性的设备的方法 。

　　3. 21

　　事件 event

　　代表一个经过请求或者未经请求的事实 ,它说明了企业中状态的改变 。

　　3. 22

　　制成品 finished goods

　　已完成所有处理和生产的最终物料 。

　　3. 23

　　有限产能调度 finitecapacity scheduling

　　按生产设备调度工作的调度方法 ,通过这种方法 ,生产设备的产能要求不会超出可利用的生产设备产能 。

　　3. 24

　　中间品放弃要求 in-processwaiverrequests

　　在保证标准的产品技术规范的场合 ,在正常生产过程中 , 由于物料 、设备 ,或质量度量标准偏离而提出的放弃要求 。

　　3. 25

　　库存管理 inventory management

　　制造执行层的制造设施在企业生产运行的过程中协调 、指导 、管理 、跟踪库存和物料移动的活动 。

　　3. 26

　　维护管理 maintenancemanagement

　　制造执行层的制造设施协调 、指导 、管理和跟踪维护设备 、工具和相关资产的功能的活动 ,其目的是保证制造正常运行 , 以及保证反应性的 、周期性的 、预防性的 ,或者先发性的维护调度 。

　　3. 27

　　制造设施 manufacturingfacility

　　场所的地点或区域 ,包括地点或区域内的资源 , 以及与资源使用有关的活动 。

　　3. 28

　　物料类别 materialclass

　　为调度和计划的目的而描述一组有类似特性的物料的方法 。

　　3. 29

　　物料批量 materiallot

　　唯一可确认的物料数量 。

　　注 : 它描述可利用物料的实际总量或数量 、它的当前状态及其特性值 。

　　3. 30

　　物料定义 materialdefinition

　　一种物质的性质和特性的定义 。

　　3. 31

　　物料分批量 materialsublot

　　唯一可确认的物料批量的子集 ,包括数量和地点 。

　　注 : 这可以是一个单独的术语 。

　　3

　　GB/T 25485—2010

　　3. 32

　　模型 model

　　以任何方式(包括数学 、物理 、符号 、图形或描述等方式)对现实事务某一方面进行的抽象描述 。

　　3. 33

　　人员类别 personnelclass

　　为调度和计划的目的而描述一组有类似特性的工作人员的方法 。

　　3. 34

　　过程段 processsegment

　　对一个生产段所需资源集合的视图 。在支持业务过程的细节层上 ,与任何特定的产品无关 ,该业务过程可能也与任何特定产品无关 。

　　注 : 它可能包括物料 、能源 、工作人员或设备 。

　　3. 35

　　生产的产能 production capacity

　　在企业内完成生产的各种资源的能力 。生产的产能包括这些资源的产能 ,并代表 :

　　a) 人员 、设备 、物料 , 以及过程段能力的汇集 ;

　　b) 目前承担的 、可利用的 , 以及生产设施难以达到的产能的总和 ;

　　c) 对给定的产 品 混 合 、原 材 料 、工 人 工 作 量 、工 厂 和 设 备 , 系 统 可 达 到 的 最 高 可 持 续 保 持 的 产出率 。

　　3. 36

　　生产控制 production control

　　在一个工场或区域内管理所有生产的功能的汇总 。

　　3. 37

　　生产分派清单 production dispatch list

　　特定生产工作命令的集合 ,这些命令按给定的地点 、时间 、活动开始或结束的事件来处理特定资源集合 。

　　注 1: 可以以机器指令设置 、连续过程运行状况 、物料移动指示 ,或者批系统批次启动的形式 。

　　注 2: 分派清单适用于其他运行管理领域 ,如维护分派清单 、质量测试分派清单 ,及库存分派清单 。

　　3. 38

　　生产线 production line

　　专用于生产特定数量产品或产品系列的一系列设备 。

　　3. 39

　　生产管理 production management

　　制造执行层的制造设施协调 、指导 、管理和跟踪在成本 、质量 、数量 、安全性和时效性要求下使用原料 、能源 、设备 、人员和信息来生产产品的功能的活动 。

　　3. 40

　　生产规则 production rules

　　用来指导制造过程中如何生产某种产品的信息 。

　　3. 41

　　生产单元 production unit

　　一组生产设备 。它用于一种或多种原料的转换 、分离或反应 ,生产出中间或最终产品 。

　　3. 42

　　生产工作命令 production work order

　　调度工作的单元 ,可能分派给某个工作中心 ,并且由低层元素组合而成 。

　　4

　　GB/T 25485—2010

　　3. 43

　　产品 product

　　要求的输出或者一个企业生产过程的副产品 。

　　注 1: 从商业观点来看 ,一个产品可能是中间产品或者最终产品 。

　　注 2: 在 ISO 10303-1标准中也将产品定义为 “由 自然或人工过程产出的物质 ”。

　　3. 44

　　特性 property

　　表示执行一个实体的细节特征的对象 。

　　3. 45

　　质量管理 quality management

　　制造执行层的制造设施协调 、指导 、管理和跟踪质量测量和汇报功能的活动 。

　　3. 46

　　资源 resource

　　企业实体 ,它提供执行企业活动和/或业务过程所需的一些或所有的能力(在本标准的内容中 ,是人员 、设备 ,和/或物料的集合) 。

　　3. 47

　　储存单元 storageunit

　　储存域的次级实体 , 由物料的储存 、移动 、条件和处理所需要的设备和信息组成 。

　　注 : 储存单元是设备层次的元素 。

　　3. 48

　　储存域 storagezone

　　资源的物流分组 ,定义了物流控制的范围 ,包括单个或多个物料的储存 、移动 、条件和处理所需要的设备和信息 。

　　注 : 储存域是设备层次的元素 。

　　3. 49

　　系统 system

　　为一定目的组织起来的真实世界事物的集合 。

　　3. 50

　　追溯 tracing

　　提供资源和产品使用的组织记录的活动 ,利用跟踪信息从任何节点 , 向前或向后 。

　　3. 51

　　跟踪 tracking

　　通过所有示例 ,使用 、更改和分派来记录资源和产品属性的活动 。

　　3. 52

　　不能达到的产能 unattainablecapacity

　　生产的产能中不能达到的部分 。

　　注 : 典型情况是由于诸如设备不可利用性 、非最优的调度 ,或资源有限等因素所致 。

　　3. 53

　　工段 work cell

　　一些不相似的机器组合在一起以生产一系列有相似制造要求的零件 。

　　3. 54

　　工作中心 work center

　　生产单元 、生产线 、流程段 、储存域 ,或其他同层的设备元素 ,定义为设备层次模型的扩展 。

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　　GB/T 25485—2010

　　4 MES的定义

　　本标准根据制造执行系统(MES)的功能特点 ,对其进行如下定义描述 :MES是针对企业整个生产制造过程进行管理和优化的集成运行系统 。它在接受订单开始到制成最终产品的全部时间范围内 ,采集各种数据信息和状态信息 ,与上层业务计划层和底层过程控制层进行信息交互 ,通过整个企业的信息流来支撑企业的信息集成 ,实现对工厂的全部生产过程进行优化管理 。MES提供实时收集生产过程数据的功能 , 当工厂发生实时事件时 ,MES能够对此及时做出反应 、报告 ,并使用当前的准确数据对其进行指导和处理 。这种对事件的迅速响应使得 MES能够减少企业内部无附加值的活动 ,有效指导工厂的生产运作过程 ,使其既能提高工厂及时交货能力 、改善物料的流通性能 ,又能提高生产回报率 。

　　5 MES功能层次定义

　　5. 1 功能层次的描述

　　本标准将制造类企业的信息集成划分为三个不同的功能层次等级 ,分别是 :业务计划层 、制造执行层 , 以及过程控制层(细分为 :连续控制 、批控制及离散控制) 。如图 1所示 。

　　注 : 本标准参考了 AMR对企业信息集成的 3层次划分 , 同时参考了 Purdue企业参考模型及 GB/T 20720的相关内容 ,并结合中国企业的实际情况 ,给出了该功能层次的描述 。

　　图 1 制造类企业功能层次

　　5. 1. 1 过程控制层

　　定义了感知 、监测和控制实际物理生产过程的活动 。按照实际生产方式的不同 ,可细分为 :连续控制 、批控制及离散控制 。控制层通常选用的控制系统包括 : DCS(分布式控制系统) 、DNC(分布式数控系统) 、PLC、SCADA等 。过程控制层的活动运行时限通常是 :小时 、分钟 、秒 、几分之几秒 ,甚至更快 。

　　5. 1. 2 制造执行层

　　介于业务计划层和过程控制层之间 ,定义了为了实现生产出最终产品的工作流的活动 。包括记录维护和过程协调等活动 。 主要面向制造型企业工厂管理的生产调度 、设备管理 、质量管理 、物料跟踪 、库存管理等等 。可以通过 MES实现这些功能 。制造执行层的活动运行时限通常是 : 日、轮班、小时和分钟 。

　　5. 1. 3 业务计划层

　　定义了制造型企业管理所需的相关业务类活动 。包括管理企业中的各种资源 、管理企业的销售和服务 、制定生产计划 、确定库存水平 , 以及确保物料能按时传送到正确的地点进行生产等 。通常会选用

　　6

　　GB/T 25485—2010

　　ERP(或 MRP II) 、SCM、CRM等系统 。业务计划层的活动运行时限通常是 :季度 、月 、旬 、周 、日 。

　　5. 2 制造执行层的主要活动

　　MES需要针对功能层次中制造执行层的活动进行定位与设计 ,关注制造执行层内部的制造运行和控制功能 , 以及与业务计划层 、过程控制层之间的信息交互 。

　　制造执行层的主要活动包括 :

　　a) 报告包括可变制造成本在内的区域生产情况 ;

　　b) 汇集并维护有关生产 、库存量 、人力 、原材料 、备件和能量使用等区域数据 ;

　　c) 完成按工程功能要求的数据收集和离线性能分析 ,这可能要包括统计质量分析和有关的控制功能 ;

　　d) 完成必要的人员管理功能 ,诸如 : 工作时间统计(例如时间 、任务) ,休假调度 , 劳动力调度 ,单位的晋升方针 , 以及公司内部的培训和人员的技术规范 ;

　　e) 为其自身的区域建立包括维护 、运输和其他与生产有关的需要在内的 、直接的详细的生产调度计划 ;

　　f) 为其各个生产区域局部优化成本 , 同时完成由业务计划层所制定的生产计划 ;

　　g) 修改生产计划以补偿在其负责区域可能会出现的工厂生产中断 。

　　MES通过第 6章所列举的功能模块实现对这些活动的管理与控制 。本标准规定只具备其中的某一个或几个功能 ,能实现对部分制造运行活动的管理与控制 ,也属于 MES系列的单一功能产品 。

　　5. 3 各层次间生产信息的交互

　　MES在企业集成运行系统中需起到连接业务计划层和过程控制层的作用 。业务计划层所制定的生产计划需要通过 MES传递给生产现场 ; 同时 ,来自过程控制层的实际生产状态也需要通过 MES报告给业务计划层 。

　　本标准在 GB/T 20720. 1—2006和 IEC/ISO 62264-3相关内容的基础上进行整合与完善 ,将业务计划系统和制造执行系统之间交互的生产信息归纳为 4类 ,分别是 :产品定义信息 、生产能力信息 、生产计划调度信息 、生产绩效统计信息 ; 同时 ,将过程控制系统和制造执行系统之间交互的生产信息也归纳为 4类 ,分别是 :设备和过程生产规则 、操作指令 、操作响应 、设备和过程数据 。如图 2所示 。

　　图 2 生产信息的交互

　　7

　　GB/T 25485—2010

　　5. 3. 1 产品定义信息

　　产品定义信息是产品生产规则 、物料清单 , 以及资源清单之间共享的信息 。描述了生产中 “应该如何制成产品 ”的信息 。

　　产品生产规则是用来指导如何生产一种产品的制造操作信息 。如在 GB/T 16656. 1 中定义的产品数据 AP(应用协议) 、标准操作程序(SOP) 、标准操作条件(SOC) 、例行工作 ,或基于所用生产策略的装配步骤 。

　　资源清单是生产一种产品所需要的所有资源的列表 。 资源可包括 :物料 、人员 、设备 、能源 ,及消耗品 。资源清单不包括特定的生产步骤 ,但是它可能以分层方式编制 , 以反映某些生产步骤 。

　　物料清单是表明为生产某种产品所需要的所有物料每种数量的列表 。这些物料可以是原材料 、中间物料 、分装配件 、零件 ,及消耗品 。这种表并不包含物料用于何处或何时需用等细节 ,但是它可能以分层方式组织 , 以反映某些生产步骤 。 物料清单通常包括与产品无关的物料 , 如发货用物料或相应的文件 。物料清单是资源清单的子集 。制造通知单是与生产有关的物料清单的子集 。

　　5. 3. 2 生产能力信息

　　生产能力信息是对生产(指定次数)的所有资源的信息的汇集 。它由有关的设备 、物料 、人员和过程段的信息组成 。描述了生产中 “什么资源是可用的 ”的信息 。

　　生产能力信息描述了制造控制系统已知的名字 、术语 、状态和数量 。生产能力信息包含用于产能调度和维护信息的词汇表 。一种生产能力是对于一个给定的时间段(目前或今后)的人员能力 、设备能力 、物料能力和过程段能力的汇集 ,并可分类为 “承担的 、可利用的和难以达到的 ”。

　　5. 3. 3 生产计划调度信息

　　对生产的请求可列为生产计划调度信息 。生产计划调度信息应由一个或者多个生产请求组成 。描述了生产中 “将要使用什么资源 ;将要制造什么产品 ”的信息 。

　　生产请求是指由生产规则标识的单一产品要求生产的请求 。生产请求包含为完成计划内生产制造所需要的信息 。在某些情况下 ,物料标识 、生产规则标识和物料数量可能就是制造所需的全部信息 。其他情况可能需要附加信息 。 附加信息可以用生产参数 、人员要求 、设备要求和物料要求来描述 。生产请求可以确认或引用相关的生产规则 。一个生产请求可能对应一个或多个生产响应 。

　　生产请求可包括 :

　　a) 何时开始生产 ,主要用于由调度系统控制调度的场合 ;

　　b) 何时结束生产 ,主要用于制造系统控制其内部调度以满足截止时间 ;

　　c) 请求的优先级 ,主要用于准确的生产顺序没有在外部计划的情况 ;

　　d) 包装的调度表 ;

　　e) 对被加工物料预先分派的批量标识 。

　　5. 3. 4 生产绩效统计信息

　　生产绩效统计信息是对所提出的制造请求的响应报告 ,是所有生产响应的汇集 。描述了生产中 “实际使用了什么资源 ;制成了什么产品 ”的信息 。

　　生产响应是指与生产请求相关联的制造响应 。如果生产设备需要将生产请求分解成几个更小的工作单元 ,那么对一个单独的生产请求可以有一个或多个生产响应 。

　　示例 : 对生产 200个齿轮的单一生产请求 , 由于制造条件所限 ,可以报告为 10个生产响应对象 ,每个响应对象为 20个齿轮。

　　生产结果可包括请求状况 ,诸如完成百分率 、完工状态 ,或中止状态 。

　　在生产结束或在生产过程中 ,生产响应包括了向业务系统回报的事项 。 由于生产物料或中间物料的成本核算 ,业务系统需要知道中间生产响应状态 ,而不是等待最终生产响应状态 。

　　5. 3. 5 设备和过程生产规则

　　设备和过程生产规则可以定义为基于特定分配任务的 、对过程控制层的专门说明 。

　　示例 : 针对特定产品的 CNC机械程序 ; 随着控制过程改变的 PLC程序 ; 或过程控制层中执行的单个配方 。可参见GB/T 15969. 3—2005,作为此数据类型的例子 。

　　8

　　GB/T 25485—2010

　　5. 3. 6 操作指令

　　操作指令定义为传递给过程控制层的请求信息 。它们是用来启动或完成一个操作的典型指令 。这些信息可以通过 SOP(标准操作程序)的方式呈现或者直接传递给操作员 , 比如调高机器或清洗机器的步骤 。

　　注 : 此信息交换与 GB/T 19892. 1—2005所定义的调制器 — 设备接口一致 。

　　5. 3. 7 操作响应

　　操作响应定义为从过程控制层接收的针对指令的响应信息 。这些信息与操作的完成情况或实际状况相对应 。

　　注 : 此信息交换与 GB/T 19892. 1—2005所定义的调制器 — 设备接口一致 。

　　5. 3. 8 设备和过程数据

　　设备和过程数据定义为从过程控制层接收的关于监测结果的信息 。这是关于被执行过程和相关资源的典型信息 。

　　6 MES功能体系结构

　　6. 1 功能体系结构模型

　　图 3详细描述了制造执行系统的功能体系结构模型 。

　　图 3 MES功能体系结构模型

　　该模型定义了 MES的基本功能体系结构 , 以 “生产管理 ”为中心 ,对制造执行层进行了功能结构的划分 ,给出了制造执行层内部的主要功能 , 以及功能之间传递的信息流 ,具体划分为以下三部分模型 ,并对其进行描述 。

　　生产管理模型(图 3 中制造执行层左侧虚线框内表示的部分) :是制造执行系统的核心部分 。 它又进一步细分为 9个相对独立的子功能 , 分别是 : 产品定义管理 、资源管理 、生产调度 、生产分派 、操作管理 、数据收集 、生产跟踪 、绩效分析 、生产统计 。 同时 ,本模型给出了这 9个子功能间的信息交互关系 , 以及特定功能模块与上层业务计划层和下层过程控制层之间的信息交互 , 明确地定义了信息流的走向 。本标准将在 6. 2进一步给出 “生产管理 ”内部的区域划分 、各子功能的详细定义 , 以及各个信息流的明确定义 。

　　9

　　GB/T 25485—2010

　　影响生产的主要功能模型(图 3 中制造执行层右侧虚线框部分) :定义了 “维护管理 ”、“质量管理 ”、 “库存管理 ”。它们都是制造类企业的制造执行层中必不可少的组成部分 ,它们对制造类企业的生产运行会产生极为重要的影响 ,有时甚至是决定性的影响 。本模型通过信息流的定义来表达它们之间 ,及它们与生产之间的相互影响关系 。本标准将在 6. 3进一步给出 “维护管理 ”、“质量管理 ”、“库存管理 ”的详细表述 ;并且给出它们与 “生产管理 ”之间主要的交互信息流 。

　　影响生产的其他功能模型(图 3 的制造执行层中右下脚方框) :它们并不是对于所有的制造类企业都是必需的 ,但是有时它们对生产也将会产生非常重要影响 ,或是可以对生产的管理提供非常有益的帮助 。 同时 ,对于不同的行业和不同企业的实际情况 ,需要这样的功能扩展也将会有所区别 。本标准将在6. 4进一步给出 “能源管理 ”、“安全管理 ”、“文档管理 ”、“系统仿真 ”这几个扩展功能的定义 ,它们对于大多数的制造类企业也将会产生较为重要影响 。 同时 ,本标准规定针对特定行业或特定企业的制造执行系统 ,可以根据具体行业和企业的实际情况 ,对这部分模型进行进一步的模块定义 、扩展和删减 。

　　6. 2 生产管理模型

　　“生产管理 ”可定义为一组满足成本 、质量 、数量 、安全性和实时性要求的活动 ,这组活动对关于利用原材料 、能源 、设备 、人员和信息来制造产品的诸多功能进行协调 、指导 、管理和跟踪 。包括 :

　　a) 收集和保存关于产品 、库存 、人力 、原材料 、剩余部分和能源使用的数据 。

　　b) 实现必需的人员管理功能 ,像工作时期统计表(例如 , 时间 、任务) 、休假时间表 、劳动强度统计表 、工会路线的进展 , 以及内部培训和人员资格认证 。

　　c) 为所辖区域内的维护 、运输 ,及其他与生产有关的请求建立及时的详细生产调度 。

　　d) 在完成业务计划层制定的生产调度的同时 ,对个别产品区域进行本地成本优化 。

　　e) 在职责范围内 ,修改生产调度 ,来补偿可能发生的生产中断行为 。

　　f) 提交含可变制造成本的生产报告 。

　　g) 按工程功能的要求进行数据收集和离线分析 。包括基于统计学的质量分析以及相关控制功能 。图 4详细描述了 “生产管理 ”内部的 9个子功能 ,并给出了各功能之间 , 以及特定功能模块与上层业

　　务计划层和下层过程控制层之间传递的信息流 。对应了图 3 中左侧虚线框内所表示的部分 ,是制造执行系统的核心 。

　　注 : 本条目参考了 IEC/ISO 62264-3的部分内容 ,并进行了修改和补充 ,给出该生产管理模型 。

　　图 4 生产管理模型

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　　GB/T 25485—2010

　　图 4 中的三个虚线框表示了三个不同性质的区域 。通过这三个区域的功能划分 ,可使得生产管理模型形成一个完整的逻辑闭环 ,从而可以有效控制整个生产运行的全过程 。这三个区域分别是 :

　　a) 基础静态信息定义区域 :包括产品定义管理模块和资源管理模块 ,主要功能是管理企业生产运行过程中必备的产品定义类信息和基础资源类信息 。 如 :产品生产规则(含 SOP、SOC等) 的确定与维护 ;生产方案 、资源清单及物料清单的定义与维护 ;人员 、设备和物料等基础信息的定义与维护 ;企业产能利用情况的信息管理等 。

　　b) 生产调度指令下达区域 :包括生产调度模块 、生产分派模块和操作管理模块 。 主要功能是将业务计划层传递下来的生产计划调度信息通过生产调度模块细化为详细生产计划调度信息 ,再经生产分派模块转化为生产分派清单 ,最后经过操作管理模块转化为操作命令下达给过程控制层 ,从而指导实际的生产运行过程 。

　　c) 生产绩效统计反馈区域 : 包括数据收集模块 、生产跟踪模块 、绩效分析模块 , 以及生产统计模块 。主要功能是将过程控制层中的生产和资源的过程数据通过数据收集模块采集上来 ,再传递给生产跟踪模块和绩效分析模块进行跟踪 、分析和处理 ,再将处理好的数据传递给生产统计模块 ,最终整理成为生产绩效统计信息反馈给业务计划层 。

　　6. 2. 1 产品定义管理

　　6. 2. 1. 1 功能定义

　　产品定义管理定义为 :制造执行层中管理所有关于制造所必需的产品信息的功能模块 ,包括产品生产规则 。

　　产品生产规则 、物料清单和资源清单共享产品定义信息 。产品生产规则包含了用于指导制造工作如何生产产品 的 信 息 。 在 具 体 企 业 中 , 这 可 被 称 为 通 用 配 方 、现 场 配 方 或 主 配 方 , 是 标 准 运 行 程 序(SOP) 、标准运行条件(SOC) 、生产路线安排 ,或基于生产策略使用的集中步骤 。产品定义信息的制定使制造执行层的其他功能和过程控制层的功能按要求实现 。

　　产品定义管理包含产品生产规则分配的管理 。 生产规则的某些部分可能存在于过程控制层设备中 。 当某种情形下 ,为了避免影响生产 ,此类信息的下载可以与其他功能相配合 。如当下载的是某操作管理活动的一部分时 ,这信息可以是操作指令的一个部分 。

　　6. 2. 1. 2 信息流传递

　　如图 5所示 ,描述了产品定义管理模块主要传递的信息流 。包括 :

　　a) 产品定义信息 : 由上层的业务计划层传递给产品定义管理模块的信息 。

　　b) 设备和过程的生产规则 : 由产品定义管理模块传递给下层的过程控制层的信息 。

　　c) 产品生产规则和生产路线 : 由产品定义管理模块分别传递给生产调度 、生产分派和操作管理模块的信息 。

　　d) 生产 KPI定义 : 由产品定义管理模块传递给绩效分析模块的信息 。

　　图 5 产品定义管理模块的信息交互

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　　GB/T 25485—2010

　　6. 2. 1. 3 详细任务定义

　　产品定义管理的任务包括 :

　　a) 管理文档 , 比如制造说明书 、配方 、产品结构图 、制造清单和产品变量定义 ;

　　b) 新产品定义的管理 ;

　　c) 产品定义变化的管理 ,包括路线设计和制造清单在批准过程中的可修改性 、翻译管理 、跟踪修改和信息的安全性控制 ;

　　d) 向工作人员或其他活动提供产品生产规则 ;

　　e) 例如 :制造步骤 、主要配方 、机器设置规则和过程流程图的形式 ;

　　f) 维持产品可行而详细的生产安排 ;

　　g) 在制造运行必需的细节上为制造运行提供产品的分割路线 ;

　　h) 在业务运行必需的细节上对产品定义管理的信息与业务计划层的功能之间的交流进行管理 ;

　　i) 基于过程分析和生产绩效分析的产品生产规则的优化 ;

　　j) 生成和维持与产品间接相关的本地生产规则集 , 比如清洁 、启动和关闭 ;

　　k) 与产品和生产有关的关键性能指示器的管理 。

　　注 : 在产品定义管理行为中存在一系列的工具来帮助完成产品定义管理 ,包括机械和电子计算机辅助设计(CAD) 、计算机辅助工程(CAE) 、计算机辅助软件工程(CASE) 、配方管理系统 、计算机辅助过程工程(CAPE) , 以及电子工作指示(EWIs) 。

　　6. 2. 2 资源管理

　　6. 2. 2. 1 功能定义

　　资源管理定义为 :一系列有关生产运行所必需的信息的资源管理的活动 。 这些资源包括机器 、工具 、劳动力(经过专门技术培训) 、原料和能源 。对这些资源进行直接控制是为了满足完成其他活动的生产要求 , 比如生产分配和生产执行管理 。

　　资源信息的管理可以由计算机系统完成 ,但也可能部分或完全由手工替代 。

　　资源管理可以包含为未来使用的本地资源预留系统的信息管理 。每种重要资源的管理应该有独立的预留系统 。每种资源都有独立的活动 ,或者一批资源有相互结合的活动 。在某些特定时期 ,资源信息必须为特定资源维持和提供承担的 、可利用的 、难以达到的活动信息 。

　　6. 2. 2. 2 信息流传递

　　如图 6所示 ,描述了资源管理模块主要传递的信息流 。包括 :

　　a) 生产能力信息 : 由上层的业务计划层传递给资源管理模块的信息 。

　　b) 资源能力信息 : 由资源管理模块传递给生产调度模块的信息 。

　　c) 资源可用性信息 : 由资源管理模块分别传递给生产分派和绩效分析模块的信息 。

　　图 6 资源管理模块的信息交互

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　　6. 2. 2. 3 详细任务定义

　　资源管理的任务包括 :

　　a) 提供人员 、物料和设备资源的定义 。这些信息以需求量或详细进度表的形式提供给人 、应用软件 ,或其他活动 。

　　b) 提供关于资源(物料 、设备 、人员) 能力(承担的 、可利用的 、难以达到的) 的信息 。 这些信息基于当前状况 、未来预留和未来需求(生产计划和详细生产调度中确定的) ,并且针对不同的资源 ,不同的时间范围和过程 。包括当前产品消耗损失的账目平衡 , 以需求量或详细进度表的形式提供给人 、应用软件或其他活动 。

　　c) 确保获得的资源满足未来操作能力的启动 。

　　d) 确保分配任务的设备是可用的;工作许可证是合适的 ;分配的人员是接受过培训的 。

　　示例 1: 在生产操作前 ,检查设备的杀菌状况是否合适(“干净 ”) 。

　　e) 提供资源所在地和分配给生产的资源所在地的信息 。

　　示例 2: 为一个可以在多区域使用的可移动检查机械提供一个场地 。

　　f) 收集人员 、设备和物料资源的当前信息 , 以及资源产能和能力的信息 。基于事件 、需求量和既定进度表收集 ,也可从设备 、人和应用软件中收集 。

　　g) 收集未来需求 , 比如从生产计划 , 当前生产 ,维护时间表 ,或者休假表收集 。

　　h) 维护人员资格测试结果的信息 。

　　i) 维护设备能力测试结果的信息 。

　　j) 未来使用资源的预留管理 。

　　6. 2. 3 生产调度

　　6. 2. 3. 1 功能定义

　　生产调度定义为 :一组满足生产要求的生产路线安排和最佳利用本地资源的活动 。 它基于业务计划层中生产计划的要求 、产品定义信息和资源能力信息 ,来解决生产的约束性和可用性 ; 同时利用生产跟踪模块的信息来解决过程中的实际工作 。包括对最少设备设置或清洗的要求进行排序 ,对设备最佳利用要求的协调 , 以及由于批量和有限产率所引起的拆分请求 。生产调度会考虑本地资源的情况和可用性 。

　　6. 2. 3. 2 信息流传递

　　如图 7所示 ,描述了生产调度模块主要传递的信息流 。包括 :

　　a) 生产计划调度信息 : 由上层的业务计划层传递给生产调度模块的信息 。

　　b) 产品生产规则和生产路线 : 由产品定义管理模块传递给生产调度模块的信息 。

　　c) 资源能力信息 : 由资源管理模块传递给生产调度模块的信息 。

　　d) 在制品信息和工作完成信息 : 由生产跟踪模块传递给生产调度模块的信息 。

　　e) 详细生产调度 : 由生产调度模块传递给生产分派模块的信息 。

　　图 7 生产调度模块的信息交互

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　　6. 2. 3. 3 详细任务定义

　　生产调度的任务包括 :

　　a) 创建和维护详细的生产进度表 。

　　b) 生产实际与生产计划的比较 。

　　c) 确定生产资源管理功能使用的每项资源的可靠性 。

　　d) 从维护管理 、质量管理和库存管理获取信息 。

　　e) 执行假设分析仿真 。包括 :为业务计划层提出的生产计划要求计算产品交货期和最终完成时间 ;为每个周期确定资源瓶颈 ; 以及保证未来生产的可用时间 。

　　f) 处理突发异常事件 。 比如设备损耗 、劳动力资源改变 、原料物性变化 ,生产调度需要重新进行计算 ,修改生产进度表 。

　　示例 : 生产调度可能强制执行调度策略 , 比如向前(推) 或 向 后(拉) 的 选 择 ; 每 个 工 序 的 优 先 分 配 ;应 用 在 生 产 装 置的特定限制 ;瓶颈资源的时间缓冲安置 ;等等 。

　　6. 2. 4 生产分派

　　6. 2. 4. 1 功能定义

　　生产分派定义为 :一组管理把生产任务分派给设备和人员的生产流的活动 。包括 :

　　a) 批控制系统中调度分批开始 。

　　b) 生产线上调度生产运转的开始 。

　　c) 在生产单位中指定标准操作条件的对象 。

　　d) 向工作中心传递工作顺序 。

　　e) 向人工操作发送工作顺序 。

　　示例 : 分派的工作可以是机器设置 、等级变化转换 、设备清洗 、运转速度设置 ,或者生产流设置 。

　　6. 2. 4. 2 信息流传递

　　如图 8所示 ,描述了生产分派模块主要传递的信息流 。包括 :

　　a) 详细生产调度 : 由生产调度模块传递给生产分派模块的信息 。

　　b) 产品生产规则和生产路线 : 由产品定义管理模块传递给生产分派模块的信息 。

　　c) 资源可用性信息 : 由资源管理模块传递给生产分派模块的信息 。

　　d) 实际生产和设备状况 : 由数据收集模块传递给生产分派模块的信息 。

　　e) 生产分派清单 : 由生产分派模块传递给操作管理模块的信息 。

　　f) 生产和资源的分派清单 : 由生产分派模块传递给生产跟踪模块的信息 。

　　图 8 生产分派模块的信息交互

　　6. 2. 4. 3 详细任务定义

　　a) 按照生产进度表发送生产的工作顺序 。

　　b) 分配本地资源 ,这些没有被确定为生产调度的一部分 。

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　　c) 发布本地资源 ,来开始工序 。

　　d) 处理生产调度中未预知的情形 。 可以包括管理工作流程和缓冲中的判断 。 这些信息必须与维护管理 、质量管理 、库存管理 , 以及生产资源管理相一致 。

　　e) 维持工序状况 。

　　示例 : 经核准的 , 固定的 ,在线的 , 已删除的 。

　　f) 确保在调度下的过程制约和调整来满足生产 。发生在调度创建之后 ,元素执行之前 。

　　g) 当突发的异常事件导致无法满足调度要求时 ,及时通知生产调度 。

　　h) 从质量管理中获取信息 , 以显示可能与调度事件有关的未曾预料的情形 。

　　i) 从资源管理获取关于与预定事件有关的不曾预料的未来资源可用性的信息 。

　　j) 发送或创建可用的生产分派名单来指明将要执行的生产活动 。

　　6. 2. 5 操作管理

　　6. 2. 5. 1 功能定义

　　操作管理应该定义为 :一组指导生产执行的活动 ,对应了生产分派名单所列出的内容 。操作管理的活动包括 :通过产品生产的操作次序的合理安排 ,来选择 、启动和移动工作单元(例如批次 、子批次 ,或批量) 。实际的操作工作(手工或自动)则是过程控制层的一部分 。

　　注 : 次序是以特定生产项目的详细生产路线的形式 定 义 的 。操 作 管 理 处 理 的 是 工 作 的 个 别 单 元 ,从 一 个 工 作 或 一个步骤到下一个 ,对诸如实际物料消耗 、劳动时间的 使 用 、每 个 步 骤 或 工 作 的 出 产 和 废 料 等 事 件 进 行 收 集 和 统计 。这使得生产装置中的每个批次或工作单元或生 产 指 令 的 状 态 和 位 置 在 任 何 时 间 都 是 可 见 的 ,并 且 提 供 了一种方法使得生产装置的指令对于外部是透明的 。

　　操作管理可以使用来自于先前的生产运转 、生产跟踪所捕获的信息 ,来进行本地最优化和提高效率 。操作管理的活动通常包括在某个地点或区域的手动和自动过程的协调 。这通常需要自动控制设备具有良好的信息交互通道 。

　　6. 2. 5. 2 信息流传递

　　如图 9所示 ,描述了操作管理模块主要传递的信息流 。包括 :

　　a) 生产分派清单 : 由生产分派模块传递给操作管理模块的信息 。

　　b) 产品生产规则和生产路线 : 由产品定义管理模块传递给操作管理模块的信息 。

　　c) 操作命令 : 由操作管理模块传递给下层的过程控制层的信息 。

　　d) 操作响应 : 由下层的过程控制层传递给操作管理模块的信息 。

　　e) 生产信息和生产事件 : 由操作管理模块传递给数据收集模块的信息 。

　　图 9 操作管理模块的信息交互

　　6. 2. 5. 3 详细任务定义

　　操作管理的任务包括 :

　　a) 指导生产操作的执行 , 以及过程控制层中活动的初始化 。

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　　b) 确保生产中使用的是恰当的资源(设备 、物料和人员) 。

　　c) 确认操作是按照公认的质量标准执行的 。包括从质量管理活动获取信息 。

　　d) 确保资源对于分配的任务是有效的 。

　　示例 1: 确保设备的杀菌情况对于分配的操作是正确的(例如 :用于生产前 ,容器是 “干净 ”的) 。

　　示例 2: 设备证明是当前可用的 ;人员是合格的 ;物料是可以使用的 。

　　e) 在当前控制运行时间下分配资源 。

　　示例 3 :如果生产调度没有定义分配单位 ,就要按批单位分配 。

　　f) 当突发的异常事件使得不能满足工作要求时 ,通知其他的活动 。

　　g) 从资源管理获取关于无法预料的未来资源可用性的信息 。

　　h) 为生产操作提供生产信息和事件 ,像定时 、出产 、劳动力和物料的使用 、运转启 动 , 以 及 运 转完成 。

　　6. 2. 6 数据收集

　　6. 2. 6. 1 功能定义

　　数据收集定义为 :一系列为特定工作过程或特定生产要求收集 、编辑和管理生产数据的活动 。制造执行系统主要处理诸如数量(重量 、单位等等)和有关参数(比率 、温度等等) 的过程信息 , 以及诸如控制器 、传感器和执行器状态的设备信息 。处理的信息包括 :传感器读取 、设备状态 、事件数据 、操作员登录数据 、交互数据 、操作行动 、消息 、模型计算结果 , 以及其他产品制造的重要信息 。数据收集是基于固定时间或事件的 ,按时间或事件添加数据把收集的信息联系起来 。

　　6. 2. 6. 2 信息流传递

　　如图 10所示 ,描述了数据收集模块主要传递的信息流 。包括 :

　　a) 设备和过程数据 : 由下层的过程控制层传递给数据收集模块的信息 。

　　b) 生产信息和生产事件 : 由操作管理模块传递给数据收集模块的信息 。

　　c) 生产和资源历史数据 : 由数据收集模块分别传递给生产跟踪模块和绩效分析模块的信息 。

　　d) 实际生产和设备状况 : 由数据收集模块传递给生产分派模块的信息 。

　　图 10 数据收集模块的信息交互

　　6. 2. 6. 3 详细任务定义

　　数据收集的任务包括 :

　　a) 收集 、恢复及存储那些与生产请求的执行或者设备的使用情况有关的信息 ,也包括生产人员加入的信息 。

　　示例 : 过程数据 ;设备状态数据 ;批次和分批次的位置和数量的数据收集 ;运行日志(生产装置的条目和注释) 。

　　b) 向基础过程或生产线管理系统 、实验室信息管理系统 , 以及生产管理系统提供接 口 ,来实现信息的自动收集 。

　　c) 提供关于生产数据的报告 。

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　　d) 为本地生产过程和生产分析 , 以及向上层系统报告进行信息维护 。

　　e) 为产品跟踪的实现 , 以及保证跟踪能力 ,如跟踪产品特定的物料 、设备和操作者 ,进行跟踪的信息维护 。

　　f) 提供顺从监控和管理功能警报(事件日志和时间序列) 。

　　g) 为规范比较提供收集的产品质量信息 。

　　6. 2. 7 生产跟踪

　　6. 2. 7. 1 功能定义

　　生产跟踪应定义为 :一系列根据生产和资源的历史数据跟踪生产过程的活动 。 它向生产调度模块提供信息 ,使得生产调度可以根据当前情况进行更新 ; 同时 ,它也向生产统计模块提供产品生产过程中详细的人员设备的实际使用情况 、物料的消耗 、物料的生产等信息 。

　　6. 2. 7. 2 信息流传递

　　如图 11所示 ,描述了生产跟踪模块主要传递的信息流 。包括 :

　　a) 生产和资源历史数据 : 由数据收集模块传递给生产跟踪模块的信息 。

　　b) 生产和资源的分派清单 : 由生产分派模块传递给生产跟踪模块的信息 。

　　c) 质量和绩效数据 : 由生产跟踪模块传递给绩效分析模块的信息 。

　　d) 在制品信息和工作完成信息 : 由生产跟踪模块传递给生产调度模块的信息 。

　　e) 生产物料和消耗品信息 : 由生产跟踪模块传递给生产统计模块的信息 。

　　图 11 生产跟踪模块的信息交互

　　6. 2. 7. 3 详细任务定义

　　生产跟踪的任务包括 :

　　a) 通过维持特定时期内每个容器中物料的描述 , 以及跟踪生产区域内所有物料的路径 ,来追溯生产装置的物料移动 。

　　b) 记录移动的启动和终止 ,收集关于批次和分批次的数量和位置的更新信息 。

　　c) 从数据收集和绩效分析获取信息 ;例如 ,一组关于生产物料消耗的信息(产品跟踪和追溯的重要组成部分) ;一组关于生产过程中生产装置的运行环境状况的信息 。

　　d) 把过程事件 ,包括生产和物料移动事件 ,转换为产品信息 。

　　e) 为跟踪(记录)和追溯(分析)提供信息 。

　　f) 产生生产物料和消耗品的信息 。可以提供给人员 、应用软件 ,或者其他活动 。

　　g) 产生关于生产过程的报告 。包括调整或质量管理所要求的报告 。

　　6. 2. 8 绩效分析

　　6. 2. 8. 1 功能定义

　　绩效分析定义为 :一系列为业务系统分析和汇报绩效信息的活动 。包括 :对装置生产周期 、资源利用 、设备使用 、设备性能 、程序效率 , 以及生产可变性等信息的分析 。

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　　这些分析可被用于完善 KPI报 告 , 以 及 进 行 生 产 和 资 源 利 用 的 最 优 化 。 这 些 信 息 可 以 按 计 划 提供 ;可以在生产运行结束或批次结束时提供 ;或者依据需求提供 。

　　绩效分析的过程是在线的 。一旦优化开始 ,并且强制实施约束 ,其他系统约束就会产生 。另外 ,市场条件和产品组合的变更可能会引起优化标准和系统约束的改变 。在多变的环境里 ,绩效分析活动有规律地重新检查当前的产量 、政策及预期情形 ,使系统的生产量最大化 。

　　6. 2. 8. 2 信息流传递

　　如图 12所示 ,描述了绩效分析模块主要传递的信息流 。包括 :

　　a) 生产 KPI定义 : 由产品定义管理模块传递给绩效分析模块的信息 。

　　b) 资源可用性信息 : 由资源管理模块传递给绩效分析模块的信息 。

　　c) 生产和资源历史数据 : 由数据收集模块传递给绩效分析模块的信息 。

　　d) 统计信息 : 由生产统计模块传递给绩效分析模块的信息 。

　　e) 质量和绩效数据 : 由生产跟踪模块传递给绩效分析模块的信息 。 同时 , 经绩效分析模块处理后 ,再传递给生产统计模块 。

　　图 12 绩效分析模块的信息交互

　　6. 2. 8. 3 详细任务定义

　　绩效分析的任务包括 :

　　a) 评估产能和质量的约束力 。

　　b) 执行决定产能所必需的性能测试 。

　　c) 不同生产线之间的比较 ;与制造平均水平的比较 ,或者与目标运行要求的比较 。

　　d) 一个运转与另一个的比较和对比 。

　　e) 生产运转与公认的 “最佳运转 ”的比较 。

　　注 : “最 佳 运 转 ”是 指 生 产 历 史 中 最 好 的 运 转 , 这 里 的 最 好 可 以 是 质 量 最 高 ; 或 是 成 本 最 低 ; 或 一 些 其 他 的标准 。

　　f) 找出 “最佳运转 ”不同寻常的原因 。

　　g) 运转与定义的 “最佳运转 ”的比较 。

　　h) 基于连续过程改进的分析结果 ,改变过程和程序 。

　　i) 根据当前和过去的绩效 ,预测生产运转的结果 。包括生成生产指标 。

　　6. 2. 9 生产统计

　　6. 2. 9. 1 功能定义

　　生产统计应该定义为 :一系列为业务计划层作出生产响应准备的活动 。包括总结和汇报关于产品生产过程中人员和设备的实际使用情况 、物料消耗 、物料生产 , 以及其他诸如成本和绩效分析结果的有关生产数据的信息 。

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　　6. 2. 9. 2 信息流传递

　　如图 13所示 ,描述了生产统计模块主要传递的信息流 。包括 :

　　a) 生产物料和消耗品信息 : 由生产跟踪模块传递给生产统计模块的信息 。

　　b) 质量和绩效数据 : 由绩效分析模块传递给生产统计模块的信息 。

　　c) 生产绩效统计信息 : 由生产统计模块传递给上层的业务计划层的信息 。

　　d) 统计信息 : 由生产统计模块传递给绩效分析模块的信息 。

　　图 13 生产统计模块的信息交互

　　6. 2. 9. 3 详细任务定义

　　生产统计的任务包括 :

　　a) 收集 、汇总详细生产跟踪的数据 。

　　b) 将详细生产跟踪数据转换为物料分类汇总信息 。

　　c) 对生产物料进行投入产出平衡统计 。

　　d) 为生产绩效提供物料统计平衡的信息 。

　　e) 产生关于生产物料的报告 。

　　f) 产生生产装置绩效与生产成本的报告 。

　　6. 3 影响生产的主要功能模型

　　对于制造类企业的制造运行过程 ,“维护管理 ”、“质量管理 ”、“库存管理 ”是必不可少的组成部分 ,它们对生产将会产生极为重要的影响 ,有时甚至是决定性的影响 。

　　示例 1 :在制药产业 ,“质量管理 ”可能指导其他的活动过程 ,对生产制造产生重要影响 。

　　示例 2: 在物流中心或精炼行业 ,“库存管理 ”可能指导其他的活动过程 ,对生产制造产生重要影响 。

　　本条内容将给出 “维护管理 ”、“质量管理 ”、“库存管理 ”的主要功能定义 ;并给出它们与 “生产管理 ”之间主要交互的信息流 。

　　6. 3. 1 维护管理

　　维护管理可以定义为一组协调 、指导和跟踪设备 、工具及相关资产的维护功能的活动 ,该功能保证了设备 、工具及相关资产的制造可用性 ,并且保证反应性的 、周期性的 、预防性的 ,或者先发性的维护调度得以顺利执行 。维护管理支持以下 4个主要的维护类别 :

　　a) 提供设备故障响应的维护 。

　　注 1: 在某些行业以矫正维护或者反应性维护响应为主 。

　　b) 基于时间或周期的循环维护的调度和实施 。

　　注 2: 在某些行业以预防性维护为主 。

　　c) 提供基于状态的维护 ,源于从设备或从设备推断获得的信息 。

　　注 3: 在某些行业以基于状态的维护为主 。

　　注 4: 包括基于未来故障预期的预先维护 。

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　　d) 资源运行绩效和效率的优化 。

　　注 5: 在某些行业也被认为是生产和过程分析的一部分 。

　　注 6: 包括生产和支持设备的轻微改变 。这些轻微改变常会消耗维护资源的一个重要组成部分 。

　　维护管理的主要功能包括 :

　　a) 提供纠正性的 、预防性的和基于状态的维护 。

　　b) 向预期故障 ,包括设备自检和诊断活动 ,提供设备监测功能 。

　　c) 生成维护成本和绩效的报告 。

　　d) 协调和监测已指定的维护工作 。

　　e) 监督维护请求 。

　　f) 维护完成报告 ,包括配件的使用 、维护工作 , 以及维护成本 。

　　g) 与操作员和生产装置管理人员协调既定工作 。

　　h) 做出生产设备的绩效证明 。

　　i) 支持产品转变需求 ,包括设备的变更 。

　　j) 监测和更新维护历史文档 。

　　注 7: 本标准是面向整个制造业定义维护管理的通用功能 ,具体企业可根据自身实际情况进行扩展 。

　　注 8: 由于行业间差异较大 ,本标准并未定义维护管理的功能实现方式 ,具体企业可根据自身情况 ,定义维护管理的功能实现方式 。

　　6. 3. 2 质量管理

　　质量管理定义为协调 、指导和跟踪质量测量和报告的功能的活动集合 。广义的质量管理同时包括质量操作和那些以保证中间和最终产品质量为目的的操作管理 。

　　质量管理的主要功能包括 :

　　a) 测试和检验物料质量(原料 、成品和中间产品) 。

　　b) 测量和报告设备能力以满足质量目标 。

　　c) 保证产品质量 。

　　d) 设置质量标准 。

　　e) 设置人员资格和培训质量标准 。

　　f) 设置质量的控制标准 。

　　注 1: 本标准定义的质量管理不包括从业务计划层向制造和实验室测试活动设置和发行标准和方法 ,来协调来 自 工艺 、销售和消费服务的要求 。

　　注 2: 本标准是面向整个制造业定义质量管理的通用功能 ,具体企业可根据自身实际情况进行扩展 。

　　6. 3. 2. 1 质量测试管理

　　质量测试管理是质量管理的一个必需的部分 。本标准对其主要功能进一步详细定义 。

　　a) 原料评价

　　1) 在与设置标准一致的情况下 , 以利用为目的测试原料的引入和批准 。

　　2) 为质量控制分析收集和维持质量控制文件数据 。

　　3) 测试过程中未消耗的物料 , 比如催化剂 。

　　b) 产品评价

　　1) 中间和最终产品测试以及向分类报告结果 。

　　2) 为质量控制分析收集和维持质量控制文件数据 。

　　3) 与顾客要