HYDRA制造执行系统指南――完美的MES解决方案 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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MES系统不仅仅作为生产更高效的工具，更是作为保证产品具有更高质量的手段。

内容简介

本书深入阐述了MES系统的理论和实践经验，图文并茂地介绍其主要功能，首次给出了应用项目的典型功能。第1章归纳论述了MES系统正确应用的益处。MES系统是一个复杂的IT系统，它一方面实时采集数据，另一方面必须容易地提供综合的评价分析。第2章阐述了HYDRA系统的IT结构，并介绍其结构和设计的特点，例如操作指导。第3～5章阐述了实际的HYDRAMES系统应用，其中，第3章描述了支撑生产组织的模块，主要涉及详细生产计划、工况和机器数据采集及相邻部门；第4章论述了在生产中的加工任务和人员管理的特殊功能；第5章阐述了重要的质量管理领域。

作者简介

柯裕根（Kletti, Jürgen），1948年出生，毕业于卡尔斯鲁厄大学电子工程“技术数据处理”专业。在获得博士学位后创建了MPDV Mikrolab GmbH，一直担任董事长和总经理至今。此外，Kletti博士还在不同大学开设公司管理相关课程，并且是各专业委员会成员。
沈斌，1955年生。同济大学机械制造及其自动化专业硕士，机械设计与理论专业博士。毕业后在同济大学工作，教授、博士生导师。现任同济大学中德学院机械工程系主任、同济大学先进制造技术中心执行主任、中德学院西门子制造信息学基金教席首席教授、中国自动化学会制造技术委员会委员、中国机电一体化技术应用协会理事。沈斌教授公开发表学术论文150多篇，主编和参编专著三部。多次获得上海市、国家教委和国家机械工业局科学技术进步奖，联合国技术信息促进系统发明创新科技之星奖（1994年），上海市育才奖（2014年）。

目录

目 录
目 录
第1章 应用方案――横向和垂直集成 1
1．1 MES系统的应用益处 1
1．2 制造企业的层次结构 4
1．3 横向和垂直集成 6
1．4 应用MES系统的工作组织和结构 8
1．5 HYDRA系统模型结构 10
第2章 HYDRA系统总体方案 14
2．1 生产中特殊框架条件 15
2．2 HYDRA系统IT体系结构 16
2．3 HYDRA系统结构 17
2．3．1 系统集成服务 18
2．3．2 MES系统应用服务 21
2．3．3 MES操作中心 21
2．3．4 HYDRA@网页 25
2．3．5 企业集成服务 25
2．3．6 车间连接服务 26
2．3．7 采集和信息面板 27
2．3．8 备用的数据采集功能 28
2．4 定制MES系统 29
第3章 HYDRA生产管理 32
3．1 工况数据采集 32
3．1．1 数据采集和信息 33
3．1．2 加工订单和工序的监视功能 35
3．1．3 控制功能 39
3．1．4 生产控制功能 47
3．1．5 HYDRA系统工况数据采集功能模块一览表 49
3．2 设备数据采集 49
3．2．1 设备和工位的配置 51
3．2．2 设备数据的监视 52
3．2．3 设备数据监测 56
3．2．4 HYDRA系统设备数据采集功能模块一览表 66
3．3 生产指挥系统 67
3．3．1 作为核心组件的计划面板 68
3．3．2 生产指挥系统的个性化配置 69
3．3．3 详细计划和任务分配功能 70
3．3．4 优化 72
3．3．5 仿真 73
3．3．6 作业计划信息 74
3．3．7 生产能力负荷评估 75
3．3．8 HYDRA生产指挥系统功能模块一览表 76
3．4 材料和生产物流 77
3．4．1 材料和在制品管理 78
3．4．2 在制品概览和失效统计 79
3．4．3 HYDRA系统MPL功能模块一览表 82
3．5 跟踪和追溯 82
3．5．1 批量和批次数据采集 84
3．5．2 批量和批次跟踪功能 86
3．5．3 产品文档 88
3．5．4 HYDRA系统跟踪与追溯功能一览表 89
3．6 过程数据处理 89
3．6．1 基础数据的管理 90
3．6．2 过程数据的在线可视化 92
3．6．3 分析和评估 93
3．6．4 HYDRA系统过程数据处理功能一览表 96
3．7 工具和资源管理 96
3．7．1 基础数据管理 97
3．7．2 工具和资源的实时信息 99
3．7．3 分析、报告和存档 101
3．7．4 计划功能 102
3．7．5 HYDRA-WRM功能一览表 104
3．8 DNC和调整数据 104
3．8．1 典型的DNC工作流程 105
3．8．2 NC程序和调整数据的管理 105
3．8．3 NC程序监测 106
3．8．4 NC程序的下载/上传 108
3．8．5 HYDRA-DNC功能一览表 109
3．9 能源管理 110
3．9．1 能源管理的重要意义 110
3．9．2 HYDRA-MES能源管理 111
3．9．3 能源数据的采集 111
3．9．4 基础数据管理 112
3．9．5 能源数据监测 113
3．9．6 能耗评估 114
3．9．7 能源管理功能一览表 116
第4章 HYDRA系统人力资源管理 117
4．1 概述 117
4．2 人员时间采集 118
4．2．1 基础数据管理 119
4．2．2 人员时间采集简介 120
4．2．3 概览、维护功能和人员信息 121
4．2．4 人员时间采集模块功能一览表 124
4．3 人员时间管理 124
4．3．1 人员时间评估 125
4．3．2 工作时间和缺勤计划 128
4．3．3 缺勤时间工作流程 130
4．3．4 数据维护和评估 131
4．3．5 个人时间和薪资类型统计 134
4．3．6 人员时间管理功能一览表 136
4．4 人员配置计划 136
4．4．1 人员配置计划的管理功能 137
4．4．2 人员需求与人员配置的确定 139
4．4．3 人员配置计划的评估 141
4．4．4 人员配置计划功能一览表 142
4．5 绩效工资确定 142
4．5．1 基础数据管理 143
4．5．2 计算及评估功能 143
4．5．3 数据维护、概览和评估 146
4．5．4 奖金组的评定 148
4．5．5 绩效工资的确定模块一览表 150
4．6 门禁系统 150
4．6．1 管理功能 151
4．6．2 实时概览和信息 154
4．6．3 访问控制的评估 154
4．6．4 特殊的访问控制功能 155
4．6．5 门禁系统功能一览表 156
第5章 HYDRA系统的质量控制 158
5．1 概述 158
5．2 跨域功能 160
5．3 生产检验 164
5．3．1 生产检验计划 165
5．3．2 检验数据采集 166
5．3．3 检验结果评估 168
5．3．4 发货检验 171
5．3．5 首样件检验 171
5．3．6 生产检验功能一览表 171
5．4 进货检验 172
5．4．1 进货检验计划 173
5．4．2 评估 173
5．4．3 进货检验功能一览表 174
5．5 投诉管理 175
5．5．1 基础数据 175
5．5．2 数据采集和措施管理 175
5．5．3 监测和分析 176
5．5．4 报告和表格 178
5．5．5 投诉管理功能一览表 179
5．6 检验设备管理 179
5．6．1 基础数据管理 179
5．6．2 检验计划和校准 180
5．6．3 数据评估和校准计划 180
5．6．4 检验设备管理功能一览表 182
参考文献 183
附录 术语表 184
原著作者简介 188
译著主要人员简介 190

前言/序言

译者前言

生产计划与实时调度（如果针对一个车间而言），也称为作业计划和实时生产调度，在未应用计算机信息系统（计算机软件系统）之前，都是通过有经验的计划员或调度员手工完成的。

随着计算机和信息技术的发展，20世纪60年代末，传统科学管理方法开始与计算机软件系统相结合，约瑟芬?奥利基等设计开发了物料需求计划（Material Requirements Planning，MRP），实现了计算机系统在生产控制领域的大规模应用。70年代末，MRP融入了财务系统、需求预测等功能，逐渐发展成为MRPⅡ；到80年代末又逐渐扩展演变为企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）。同时，制造企业车间层所应用的专业化生产管理系统，例如作业计划和实时生产调度系统，则逐渐演变为制造执行系统（Manufacturing Execution Systems，MES）。

制造执行系统的概念是由美国先进制造研究协会（Advanced Manufacturing Research，AMR）在1990年首次提出的，旨在加强MRP计划的执行功能，把MRP计划与车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设置了必要的接口，与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。

制造执行系统能够帮助企业实现生产计划管理、生产过程控制、产品质量管理、车间库存管理、项目看板管理和人力资源管理等，提高企业制造执行能力。

AMR将制造企业分成3层体系结构，ERP系统位于企业上层计划层，MES位于上层的ERP系统与底层的工业控制之间的面向车间层的生产管理系统。它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪，以及所有资源（人、设备、物料、客户需求等）的当前状态。

制造执行系统国际联合会（Manufacturing Execution System Association International，MESA）于1997年开始陆续发表MES白皮书，给出了MES的描述性定义。MESA对MES所下的定义：“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和报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES系统能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂的及时交货能力，改善物料的流通性，又能提高生产回报率。MES系统还通过双向的直接通信，在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”

因此，MES系统特点主要体现在以下四个方面：

（1）MES系统是对整个车间生产过程的优化，而不是单一地解决某个生产瓶颈。

（2）MES系统提供实时收集生产过程数据的功能，并做出相应的分析和处理。

（3）MES系统与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。

（4）MES系统实现生产过程的透明化和实时监控。

德国提出的工业4.0，强调了工业生产的数字化，使得MES系统的重要性引起了广泛的关注。中国也提出“中国制造2025”，在开展智能制造和数字化工厂的研究和示范过程中，明确提出了企业必须实施MES系统。MES系统不仅作为降低生产成本的工具，以图在高生产成本的制造环境中增强和保持企业的竞争能力。随着与质量保证的日益关联，MES系统不仅仅作为生产更高效的工具，更是作为保证产品具有更高质量的手段。现在它的发展趋势是，在 MES 系统里能够交互地监控制造和质量保证过程，不仅避免产品交货缺货，而且保证制造无缺陷的产品。这意味着，在制造过程就能及早发现工件原料、制造工具、加工设备和工艺过程的问题，从而不再生产出废品。为了推进我国MES系统的开发和应用实施，我们特翻译了本书。

本书原著由德国MPDV Mikrolab GmbH的柯裕根教授（Prof. Jüergen Kletti）和雷纳尔?戴森罗特（Rainer Deisenroth）先生等撰写。MPDV Mikrolab GmbH 30多年来专门从事制造执行系统的开发和应用实施，参与了德国工程师协会VDI 5600标准（MES标准）的制定，在全球拥有大量的关于企业成功应用MES系统的案例，积累了丰富的MES系统开发理论和实践经验。本书是国内第一本MES系统的译著，旨在给我国的MES系统开发人员和企业提供借鉴和参考，我们相信本书的出版必将促进中国的 MES 系统开发和应用。

本书由沈斌、王家海、王翔、李昕、汤云哲、朱殿臣、丁宁格和吴一智合作翻译，全书由沈斌、王家海审阅和统稿。

本书的翻译得到了原著作者的大力支持。此外，MPDV Mikrolab GmbH的李铭锋先生对全书的图表作了部分的修改和翻译，还得到了默佩德卫（MPDV）软件技术服务（上海）有限公司曹海勇博士等的大力支持，在此表示衷心的感谢！本书的翻译出版得到了电子工业出版社的大力支持，特别感谢电子工业出版社工业技术出版分社徐静社长、郭穗娟编辑认真而细致的工作。

由于译者的专业知识和德语水平有限，书中定然存在疏漏和欠妥之处，敬请读者和有关专业人员批评指正。

译 者

2016-09-12

原著前言

制造执行系统（MES）的思想自产生以来，已经发生了明显的变化。MES系统最初被看作降低生产成本工具，以图在高生产成本的制造环境中增强和保持企业的竞争能力。MES系统随着与质量保证的日益关联，不仅仅作为生产更高效的工具，更是作为保证生产更高质量产品的手段。今天的发展趋势是，在MES系统里能够交互地监测生产和质量保证过程，不仅避免产品交货缺货，而且保证生产无缺陷的产品。这意味着，在生产过程就能及早发现材料、工具、生产设备和工艺过程的问题，几乎杜绝废品。

MES的运用同样为遍布全球的“生产搬迁”增加了活力。在全球化生产过程中，由于当地低廉的劳动成本，制造工厂在当地加以扩建或搬迁到当地。为适应这一趋势，MES系统越来越具有保证生产过程指标的功能，以便能够比较和监测迁移到世界各地的生产工厂。

以往的指标仅仅局限于企业经济领域，MES系统则利用其丰富的数据库，能够在生产过程中提供合适的指标，在此基础上持续推进生产过程的改善。

然而，制造执行系统不仅仅被看作生产指标的生成器，或者基于持续改善过程对未来生产的构造手段，MES的作用更为广泛。在生产和管理的日常工作中，MES系统首先能够帮助管理人员快速做出能保证目标实现的决策，使决策更有效和避免浪费。MES系统也体现了精益生产的崭新原理。在生产中配置越来越高效的设备和装置，如果不采用IT技术，那就不可能实现一个低成本和精益的生产。更进一步的考察结果清楚地表明，MES系统作为未来的一个工具，不仅关注生产组织、生产中的人员管理，而且利用合适的功能进行质量管理。利用有效的与上级系统（如ERP系统）和下层加工子系统的垂直接口，进行横向集成补充。这种集成具有什么意义和优势，以及如何在实践中实现，本书将一一举例介绍。HYDRA-MES系统代表当代具有横向和垂直集成功能的MES系统，它是本书的重点内容。

本书第1章归纳论述了正确应用MES系统的益处。MES系统是一个复杂的IT系统，它一方面实时采集数据，另一方面必须能容易地提供综合的评估分析。第2章阐述HYDRA系统的IT结构，并介绍其结构和设计的特点，例如操作指导。第3～5章阐述HYDRA系统的实际应用。其中，第3章描述支撑生产组织的模块，主要涉及详细的生产计划、工况和设备数据采集及相邻部门；第4章论述在生产中人员管理的任务和特殊功能；第5章阐述重要的质量管理。

本书图文并茂地介绍HYDRA系统在以上领域的主要功能，并首次给出了所应用项目的典型功能。

当然，在本书中不能详细地阐述HYDRA系统具有的功能，因为这些功能的介绍在HYDRA系统操作手册中多达几千页。然而，为了使读者对这一系统的整体印象不局限于主要功能，因此在每章都会对一些次要功能做一个简略的功能概述，但不作为重点。总而言之，本书阐述了HYDRA-MES系统概况，提供了作为现代制造执行系统代表性案例的设计和功能范围。

柯裕根教授（Prof. Dr. Jürgen Kletti）

2012年8月于莫斯巴赫

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