药厂MES系统解决方案.docx
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药厂MES系统解决方案
药厂MES系统解决方案
一个企业的良性运营是使“计划”与“生产”密切“配合”，在最短的时间内掌握生产现场的变化，是保证计划合理而快速修正的关键。
为此，企业的计划层与生产控制层之间需要“直通车”，使计划与生产现场可以实时互动。
然而目前企业中从ERP中得出的生产计划与生产现场之间的信息传递，是依赖“手工作业”的，即人工将生产现场的信息输入到上层系统中。
因此，在计划层和生产现场的过程控制层之间，存在一个信息流通商的断层。
市场环境的变化和现代生产管理理念的不断更新，开始越来越迫切地要求“消除断层”，即需要一种可以由下而上实时掌握生产现场状态的信息管理系统。
具体体现为以下几个方面：
1、面向订单生产的需求；2、产品质量更高的要求；3、信息实时处理；4、产品质量追溯（召回制度引发的需求）。
MES（ManufacturingExecutionSystem）,即制造执行系统，将消除企业计划与生产控制间信息“断层”，使企业真正“实时反应”起来。
MES是处于计划层和现场操作控制层之间的执行层，主要负责生产管理和调度执行。
MES通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供了一种系统地在同一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的方式。
针对生产制造业的MES需求，Wonderware公司为您提供一整套完整的解决方案。
本解决方案基于国外先进的、成熟的软件平台，采用组态软件技术，兼容相关工业标准，采用C/S，B/S系统架构。
我们不仅关注诸如订单跟踪、生产编排、工艺控制、物流控制等产品生产的问题，同时也关注整个如产品质量、设备停机、整体生产效率等生产效率问题。
特点：
Ø与SCADA/HMI即PLC有众多的接口驱动。
Ø分析实时的进行质量分析、设备性能分析、停机分析等。
Ø实时的跟踪订单、生产资料、在制品、产品等的情况。
Ø提供可集成和重要的工业标准的数据模型。
Ø可以与各种工业数据库集成，并提供实时计算。
Ø可以通过简单的文件方式与ERP/MRP集成，或通过S95等工业标准紧密地集成。
Ø先进的生产编排系统。
Ø先进的统计过程控制系统。
Ø先进的停机分析系统。
需要回答的典型问题：
MES方案需要回答的问题是面向车间生产的问题，通常不是ERP/MRP系统能回答的，也不是SCADA/HMI系统能回答的。
典型的问题比如：
Ø出现用户产品投诉的时候，能否根据产品号码追溯这批产品的所有生产过程信息？
能否立即查明他的：
原料供应商、操作机台、操作人员、经过的工序、生产时间日期和关键的工艺参数？
Ø同一条生产线需要混合组装多种型号产品的时候，能否自动校验和操作提示以防止工人不见装配错误、产品生产流程错误、产品混装和货品交接错误？
Ø过去12小时之内生产线上出现最多的5种产品缺陷是什么？
次品数量各是多少？
Ø目前仓库以及前工序、中工序、后工序线上的每种产品数量各是多少？
要分别供应给哪些供应商？
合适能够及时交货？
Ø生产线和加工设备有多少时间在生产，多少时间在停转和空转？
影响设备生产潜能的最主要原因是：
设备故障？
调度失误？
材料供应不及时？
工人培训不够？
还是工艺指标不合理？
Ø能否对产品的质量检测数据自动进行统计和分析，精确区分产品质量的随机波动与异常波动，将质量隐患消灭于萌芽之中？
Ø能否废除人工报表，自动统计每个过程的生产数据、合格率和缺陷代码？
MES本身也是各种生产管理的功能软件集合，MESA通过其各成员的实践归纳了十一个主要的MES功能模块，包括：
工序详细调度、资源分配和状态管理、生产单元分配、过程管理、人来资源管理、维护管理、质量管理、文档控制、产品跟踪和产品清单管理、性能分析和数据采集。
实际的产品可能是包含其中一个或几个功能模块。
各模块的功能简述如下：
●工序详细计划调度（APS）
●资源分配和状态管理
●生产单元分配
●文档控制
●产品跟踪和产品清单管理
●性能分析
●人力资源管理
●维护管理/停机分析
●过程管理
●质量管理
●数据采集
下图表示了MES系统和其他相关系统之间的关系：
目前工厂内准备分四个系统来逐步实现各个管理模块，控制模块以及MES模块：
1.公用工程系统（生产设备的实时数据管理）
公用工程系统主要由下面几个子系统所组成：
✧电力供应系统
✧压缩空气系统
✧冷却水系统
✧凝结水回收系统
✧生产用水系统
✧空调系统
✧蒸汽供应系统
✧网络系统
✧门禁管理系统
✧消防控制系统
✧视频监控系统
✧配料系统
这些系统主要负责把各种现场数据采集上来并实现实时控制，通过PLC系统和上位软件系统对现场的设备进行控制。
但是由于需要组成一个完善的工厂控制系统，所以需要把这些系统都挂接到一个统一的软件平台上，采用统一的通讯接口，统一的数据库读写方式，规范数据结构。
考虑到药厂的特殊型，建议遵循一些规约来规范控制系统，比如S88，S95（S95标准定义了企业商业系统和控制系统之间的集成，主要可以分成三个层次，即企业功能部分，信息流部分和控制功能部分。
企业功能基于Purdue大学当初建立的CIM功能模型；信息流部分基于Purdue大学的数据流模型图和S88批次标准，包括产品定义、生产能力、生产计划和生产性能4种信息流；而其控制功能则基于Purdue和MESA的功能模型。
S95的不同部分对不同的层次的功能分别定义，第一层企业级的控制域定义在S95的第一部分，第二层次信息交换方面，4种信息流交换的分类和对象模型也定义在第一部分，而对象模型的属性定义在第二部分，而底层的生产制造和控制层的域也定义在第一部分。
而S95的第三部分则对相应的生产活动做出定义。
S95的第三部分定义了企业生产质量、生产和维护方面的常规活动，从高度上指出了各活动之间的数据流，同时定义了8种基本生产活动：
定义管理，资源管理，生产详细计划，生产部署，生产执行，跟踪，分析和数据采集。
）等规范。
在实时数据的通讯层面上可以采用OPC等工业通讯规约标准来规范。
当获取到需要的数据后，就需要通过MES系统来管理并下达相应的指令。
2.原料管理系统（以条码为基础的物流管理）
原料管理系统主要是关注物流的信息，这些数据则是以条码为主要的信息交换手段。
主要功能
一、生产领料
生产领料通知单，通知仓库办理生产领料手续，生产领料事关企业产品的成本和质量，应该重点控制。
系统应该支持“按工序投入开”和“直接开领料通知单”两种模式。
二、产品入库
生产入库通知单功能用于在产品生产完工后开出生产入库通知单，通知仓库办理产品完工入库手续。
可以按工序产出开通知单。
系统支持“按工序产出开”、“按检验结果开”和直接开入库通知单三种模式。
3.生产系统（生产设备的实时数据管理与条码为基础的物流管理）
下图为基本利用条码进行生产的流程示意：
实现的功能
一、生产过程追溯
根据产品的产出追溯工序投入、工序产出、工艺参数。
追溯方式为时间追溯，主要依据工序产出时间段倒推前面工序流经时间段，最终得出各个工序在倒推时间段内物料投入和产出记录。
●需要记录产出物料的编码和批号，同时找出相应的生产线的所有工序，并按此生产线追溯前道生产线的所有工序形成树，工序按后向前排列。
●累计流经时间：
以产出物料工序为起始向前累加各工序流经时间。
●工序投入的产出时间范围：
产出时间范围-本道工序的累计流经时间-暂停时间。
●工序产出的产出时间范围：
产出时间范围-（本道工序的累计流经时间-本道工序的流经时间）-暂停时间。
二、投入产出批次参数追溯
追溯分为关联追溯和时间追溯两种：
关联追溯主要依据工序产出登记时所指定关联的工序投入纪录；时间追溯主要依据工序产出时间段倒推前面工序流经时间段，最终得出各个工序在倒推时间段内物料投入和产出记录。
●追溯的方式与“标准投入产出维护”中“关联追溯物料”有关——是“指定批号”追溯还是“时间推算”追溯。
●“时间推算”追溯时，根据产出的开始时间和结束时间向前减去各个生产工序流经时间算出每个投入工序的时间范围，当投入时间落在此时间范围内，则将此工序投入批次与产出物料关联。
三、工艺路线
基于生产线定义工序加工过程的步骤，以及对应工序的生产设备，每个工序可以对应多台生产设备。
●定义每道工序所对应的生产车间部门，以便按部门进行相关业务的过程控制和统计分析；
●流经时间——物资流经工序所经历的时间，单位为分钟，可用于依据工序产出按流经时间追溯工序投入和工艺参数。
标准工序维护功能用于维护生产过程中使用到的通用工序。
所谓通用工序，是企业制造过程标准化的结果，可能在多个生产线上都存在相同的标准工序。
如果维护了标准工序，在维护工艺路线时可以直接引用。
四、工序投入
记录岗位所对应班次上物资投入情况：
投入的工序、投入的物料、物料的批次、投入的数量、投入的时间段等信息。
业务要点：
●记录投入物料的批号便于日后按批次追溯。
●记录投入物料的时间便于日后按物资在生产线上流转时间进行追溯，也是按时间段进行物料投入产出分析的依据，要求真实准确。
五、工序产出
记录岗位所对应班次上产品产出情况：
产出的工序、产出的物料、产出的批次、产出的数量、产出的时间段等。
●记录产出物料的批号便于日后按批次追溯。
●可在工序产出登记时，指定关联的工序投入批次，也就是通过操作员直接指定而建立物料投入产出之间的对照关系。
六、设备状态
记录生产设备的运行状态及其相关内容。
●设备运行状态选项取自岗位维护功能中所定义。
●设备运行状态所显示的记录颜色是在岗位维护功能中所定义。
下图表示出如何采用条码扫描进程生产的过程：
下面罗列了一些软件界面的截图，其中包含了操作工可以看到的界面，事件查询界面，报表界面等。
还可以浏览到正在工作订单的情况，是由哪些原材料组成的等等信息。
由于这些截图出自国外，所以界面都是英文的，但是我们可以支持中文的界面系统。
仅此示意：
初步生产流程如下图所示：
4.管理系统
生产管理
质量管理
财务管理
人力资源管理
生产物流管理系统
原料物流管理系统
成品物理管理系统
质量控制系统
质量检验系统
财务管理系统
附录
⏹WonderwarePerformanceSoftware3.5软件简介
WonderwarePerformanceSoftware可以帮助制造型企业准确地获得所有关键资产的性能数据，用于改进资产的利用率，促进精益制造水平。
利用该实时的工厂绩效信息，有助于决策制定者和作业人员：
⏹通过确定连续作业中最具生产力的资产降低资金成本
⏹通过快速确定生产瓶颈，增加供应商的责任改进资产利用率
⏹通过分析计划外停机的原因，改进操作效率，提高现有资产的能力
⏹通过比较生产线之间和工厂之间的性能，包括实时OEE，发掘并采用最佳实践
系统具有高可配置性，可应用于任何重要的制造或流程行业。
PerformanceSoftware使用全新的基于ArchestrA®的事件对象，可以加速系统配置和最小化系统维护，从而节省时间和资金。
通过利用新型可定制的ArchestrA图形模板，你可以快速制作和部署OEEHMI图形，为操作员提供设备停机时间。
预先配置的基于Web的报告可以排除改进工作中的主观臆测。
从工厂资产中开发更多价值
利用高质量、实时的工厂设备停机和效率数据，实现生产设备的最高生产力。
许多公司使用“纸质文件”的方式，甚至不借助任何工具跟踪设备的停机时间、效率或评估生产损失的主要原因。
WonderwarePerformanceSoftware解决方案集成了您现有的自动化系统，可以更加准确而及时地查看设备性能。
短暂事件无法用纸质系统记录，但其重要性仍不可忽略。
了解短暂事件，有助于增进人们对停机时间影响的认识。
自动的设备效率跟踪显示了设备的运行状态是否正常，这不再依靠个人观点或“主管臆测”，而是以真实有效的数据作为决策的依据。
利用更深入更细致的数据，你和你的员工能够快速确定效率状况，找出问题所在——从而发掘出现有工厂资产中的更多价值。
改进设备效力，提高竞争优势
你的生产过程效率越高，你的竞争力就越高。
了解设备的效率或效力，这一点至关重要。
如果你希望保持你的竞争优势，那么忽视设备的效力绝不可取。
WonderwarePerformanceSoftware允许你跟踪设备停机时间的各种原因，配置数量不限的总体设备效力或OEE估算——这是跟踪设备效率最常用的标准之一。
通过单一配置实现设置、维护成本的最小化
新的UCO配置对象提供了强大的停机时间配置以及OEE数据采集操作，利用单一的、可配置的和完全可扩展的软件对象，通过简单的“拖曳”，即可配置你的工厂模型。
该对象可以被复制和修改，根据特定的设备类型，定制一套的监控对象，然后这些对象可以作为一个“群组”被复制，轻松快速建立或扩展你的系统。
通过特性的继承，还可以简化维护。
与基础对象有关的参数可以被修改，从基础对象中派生出来的对象将根据新的参数值进行自动更新。
考虑到大多数制造和加工工厂如今都拥有成千上万件设备，这样就能为工程或IT部门节省大量的时间。
同时它还允许工厂对其监控战略进行调整，因为调整的时间大大缩短。
PerformanceSoftware集成在Wonderware系统平台上。
所有系统配置操作都是通过Wonderware集成开发环境或IDE执行的。
IDE是建立设备性能解决方案以及工厂自动化应用程序时的单一“联络点”。
工厂自动化、过程分析和报表方案的全部设置均可在单一的软件平台上进行。
结果是，现代制造企业拥有了更多的能力，利用低风险的配置技术，随时根据要求的提升增加应用的规模和深度。
使操作员关注如何改进资产利用率
操作员需要设备停机和效率的实时信息，从而实现更高效的资产利用率。
PerformanceSoftware为设备停机分析和总体设备效力（OEE）核心部件提供了新的ArchestA图形模板；利用率、产出率和合格率。
此外，还提供了生产进度图表，使操作员能够查看和生产目标相关的实际生产进度。
所有图表都可以完全定制，并且具有传递和复制性能，能够在设备运行期间传送新的参数，因此显示器始终显示操作员所需的最新信息。
设备性能标准图表可作为公司标准进行创建并保存，在你的制造企业中可以重用，从而节省了时间，提供了统一的设备性能信息。
发掘和执行最佳实践
为了达到最佳性能，你需要发掘和执行最佳作业实践，包括设备监控战略。
Wonderware基于ArchestrA对象的方案促进了设备监控标准的开发和部署。
利用来自于WonderwarePerformanceSoftware解决方案的设备详细性能信息，你的团队能够对比相似的设备甚至生产线（对等比较）。
你可以监测绩效最佳的设备和生产线。
该信息帮助你规划最佳作业实践，实现过程改进，针对目标获得最大的成果。
⏹WonderwareOperationsSoftware3.5软件简介
WonderwareOperationsSoftware提供了一套可配置、可伸缩的制造执行系统（MES），该系统和基于ArchestrA的Wonderware系统平台以及InTouchHMI整合在一起，实现了无可比拟的连续性和灵活性。
决策者和操作人员利用实时生产信息，将有助于更好地开展工作；
⏹通过增强的材料消耗、移动和库存量的可视性，改善库存周转
⏹通过生产资源的动态配置和更加细化的生产规划范围，实现针对需求变化的快速反应，降低生产订单的交货时间
⏹通过产品和生产线的快速“换型”，缩短新产品的批量生产时间
⏹通过“计划”和“实绩”信息的完整电子系统记录，提高对制度和法规遵循的一致性
⏹通过监控准确的“计划和实际”生产数量以及提高的生产作业一致性，改进订单完成的可预期性
WonderwareMES系统可以进行完全配置，可被用于任何重要的制造或加工行业。
丰富的.NET数据显示控件拓展了将信息提供给工厂员工的灵活性——从行业领先的HMI解决方案InTouch软件，到基于网络的工具或其它.NET容器应用程序。
帮助你的操作员改进工厂绩效
每个工厂都有负责改进工厂绩效的操作员。
但是，许多操作员并没有采取行动所需的工厂信息工具。
WonderwarePerformanceSoftware能够将实时的和历史的设备停机以及效率数据显示在日常工作中使用的同一个HMI屏幕上。
操作员掌握了关键设备的性能数据，就可以更好地理解工厂运行过程，从而描述和执行更好的操作战略，成为过程改进团队中的核心领导者。
保护投资
WonderwarePerformanceSoftware和WonderwareOperationSoftware、Wonderware系统平台和WonderwareInTouchHMI全部集成在一起，让您能够执行一个完整的、建立在独立软件平台上的MES解决方案。
当你的工厂信息需要扩展和升级时，你今天在工厂绩效的投资即受到保护。
核心产品性能
操作人员
⏹跟踪工厂中每台设备或生产线的停机时间和总体设备效力（OEE）——当生产设备出现严重问题时，你可以在掌握大量事实的情况下做出明智合理的行动。
⏹可以定制的.NET控件，便于集成到操作员显示屏中，例如WonderwareInTouchHMI，允许操作员借助可选择的停机原因代码增加设备停机时间的说明。
⏹通过Wonderware系统平台中的WonderwareInformationServer基于Web的报表。
IT人员
ArchestrA的WonderwarePerformanceSoftware，使得设备绩效应用的建立、管理、大规模部署更加容易、耗时更少、成本更低：
⏹允许硬件采购更高的灵活性
⏹降低管理应用环境花费的时间
⏹降低建立和维持工厂IT设施所需的精力和成本
⏹减少特殊IT技能需求和培训成本
⏹获取成功的技术支持和培训资源
⏹利用扩展性和可伸缩性满足特殊要求
工程人员
⏹安全、系统可用性、数据采集和数据交互方面的公共服务
⏹无可比拟的设备连通性——支持Wonderware消息交换通讯协议（MX）。
可选的供应链联接器提供了额外的连接到ERP、文献管理、维护和供应链管理系统的连通性。
⏹支持公司生产标准——建立公司绩效标准，并将该标准应用在整个企业中。
⏹通过内建的丰富的.NET控件，和可访问应用程序接口（API）扩展系统
⏹从项目到项目的工程重用性，创建可重用的配置和图表对象
⏹通过Web将设备停机时间和OEEKPI数据传递给整个工厂或相关的工作人员
提高生产灵活性——把机会转换成利润
在当今快速发展的市场中，把握机会至关重要。
在制造过程中拥有灵活性非常关键，但是提高灵活性则需能够准确地理解制造过程，并且监控生产设施正在执行的作业。
WonderwareOperationsSoftware提供增强灵活性所需的实时生产信息，并在适当的时候发送给相关人员。
利用来自WonderwareOperationsSoftware的信息，你的制造团队通过分析硬数据能够看清制造过程的真正能力，并帮助确定改进能力的途径，从而使你处于一个能够及时地改善生产运行的有利地位。
更加一致的生产执行降低了生产过失
许多制造商面临的一个重要挑战是如何一致地执行生产。
它从统一阐释操作指南和流程开始——每个人都应该阅读相同的文本。
接下来，集中的物料清单和材料规格说明同样能够帮助消除生产执行的差异性。
最后，具体的用户角色和标准化的用户权限有助于确保选择合适的人员执行。
WonderwareOperationsSoftware为制造步骤和流程、物料清单和材料规格提供了集中化配置和维护。
Wonderware系统根据模板驱动方式，帮助确保更加一致的生产结果。
基础模板能够通过核心项目团队进行建立，然后通过工厂工程师重新使用，从而快速建立生产过程。
图1：
电子物料清单为操作员和工厂人员提供了关键生产信息，帮助确保更加一致的生产成果。
完整的追踪和回溯功能提供了迅即的可见性
从生产计划到实际作业的全生产过程中，WonderwareOperationsSoftware提供了实时可见性。
生产经理和计划员可以建立和查看材料规格和等级、物料清单、制造流程或步骤；定义工艺路线；确定工作轮班；从ERP系统中下载生产计划；并且定义生产实体，如工厂、单元房、仓库、生产线或机器。
在生产过程中，你能够追踪实时的和历史的材料和工时消耗、批次、WIP库存、废品、产量和成品，以及其他重要的生产活动。
可以建立所有生产活动完整的谱系图，并展示给操作员和其他工厂员工。
这对于产品召回或发生严重的生产问题等情况而言尤其重要。
Wonderware提供了所有生产信息的可见性，你可以利用这些信息，采用最有效和最高产的方式控制设备作业。
开发和利用最佳实践
为了保持最佳绩效，工厂经理必须能够开发和实施最佳的作业实践。
由WonderwareOperationsSoftware解决方案提供的及时而详细的生产信息允许车间团队评估其生产流程绩效，以确定最佳实践。
配备了该信息之后，工厂经理能够领导团队提高生产力，获得最佳作业实践，并且实现更高的工厂绩效标准。
WonderwareOperationsSoftware允许经理和工程师查看和对比他们工厂中或其它兄弟工厂中的生产过程，以确定材料、劳动力、设备和流程如何组合才能获得最佳效果。
毫无疑问，只有通过详细的生产信息才能获得最佳生产实践。
Wonderware同时提供了一个基于模板的系统，通过使用基于ArchestrA的产品，能够更加轻松地实现最佳实践的发掘、开发和实施。
开放的数据源连通性，查看工厂的所有数据
Wonderware自20年前开始，一直是开放的数据源连通性方面的领先者。
工厂数据的广泛连通性提供了实时的数据采集，有助于确保你拥有所需的生产数据，以更好地实现你的生产流程的可视化，以及如何进行最佳作业。
图2：
规格说明允许操作人员记录并使用详细的材料规格。
基于Web的生产报表
助力整个工厂
当所有级别的工厂人员都拥有实时生产信息时，整个工厂才能更好地运作。
WonderwareOperationsSoftware集成了WonderwareInTouch和Wonderware系统平台，因此可以获得完整的生产信息并通过直观用户界面提交给操作人员和其他人员。
WonderwareInformationServer同WonderwareOperationsSoftware实现了集成，所以基于Web的生产报表可以提供给所有能够上网的相关人员。
InformationServer可以根据角色需求进行定制，所以每个用户都只能看到他们在作业中需要的信息。
图3：
利用WonderwareOperationsSoftware可以“突破性地”获得丰富的基于Web的报表
保护投资
WonderwareOperationsSoftware完全集成到Wonderware的系统平台和InTouch软件中，使您能够在统一的软件平台上建立完整MES解决方案。
这就意味着，当日后工厂对信息管理的需求需要升级时，你今天的软件投资能够受到保护。
根据现在和将来的MES需求进行升级
Wonderware提供了两个“版本”的OperationsSoftware:
标准版和高级版。
每个版本都提供了MES递增的功能层次。
这使制造型企业可以从适合自己的水平开始，根据需求的提升，逐步升级自己的功能特性。
标准版：
提供了初级MES功能，包括：
WIP跟踪；物料清单；材料定义/规格；材料消耗；批次跟踪；以及支持文档链接和可回
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