西门子的MES解决方案

整合无间—从制造到管理22Yourdirectconnectionbetweentwoworlds:Theshortestpashtogreaterefficiency33制造执行系统(MES－ManufacturingExecutionSystems)20世纪90年代初，工业界开始认识到他们需要一个可以将业务系统和控制系统集成并连接在一起的中间层。制造执行系统(MES)从一开始就是一个特定集合的总称，用来表示一些特定功能的集合以及实现这些特定功能的产品。近十年来，新兴的业务类型不断地涌现，对技术的革新产生了无限的推动力。正是在这种压力之下,制造厂商再次在这一重大的变革中发挥了关键性的作用。公司业务以及生产流程的全球化正在创造一种全新的经营模式。制造不再是一个可以通过单个实体就可以完成的过程，而是延伸到了工厂、国家,乃至跨国企业的全球业务范围。正是基于这一点，使得人们对B2B以及供应链给予了极大的关注。尽管B2B和供应链属于业务层的解决方案，但如果想要百分之百地实现它们，B2B和供应链还需要得到制造执行系统(MES)的强有力的支持。与此同时，制造商们也对生产过程提出了更多新的要求。这其中包括降低批量的规模，以及对生产过程能够进行有效地“实时”干预。当然，随之而来的是过程之中和之外越来越多的信息流和新出现的规程，正在工厂层(Plant)创造新的内部需求。其结果是MES不能仅仅作为业务(Business)和过程(Process)之间的接口层，它还需要建立大量可以完成公司关键业务的功能。这些功能无法彼此独立，也不能通过数据交换层简单地连接，而是必须依据业务(Business)和生产(Production)策略而彼此协同。Yourdirectconnectionbetweentwoworlds:Theshortestpashtogreaterefficiency4ISA－95近年来，一种新的国际标准正在成为企业的行为规范—控制系统集成规范。这就是IEC/ISO62264和ANSI/ISA-95，它定义了企业级业务系统与工厂车间级控制系统相集成时所使用的术语和模型。该标准还定义了中间层MES系统应支持的生产作业活动。很多供应商、用户、顾问都参与了该标准的制定和定义。这就确保了该标准具有坚实的基础以及高度的可用性。该标准目前由三部分组成，其中第3部分定义了MES的作业活动。它着重阐述了与生产(Production)、维护(Maintenance)及质量(Quality)等有关的作业活动。通常来说，这些活动都是同等重要的，不过，如果和生产或者生产作业无关的话，可能也就不需要维护作业或质量作业了。45来源：ISA-95.00.03MES制造作业模型5一个典型的MES环境总是可以概括为：•如何生产•可以生产什么•在什么时间生产什么•在什么时间已生产什么以上问题的解决分别可以参照ISA-95模型中的直接对应部分。这些问题可以概括为产品定义、生产能力、生产进度和生产绩效四个方面，体现了沟通控制级与企业管理级系统的基本业务流程。基于ISA-95标准，西门子已经开发了SIMATICITProductionSuite作为其MES业务支持的核心。ISA-95标准同时也代表了SIMATICIT未来的发展方向。6全集成自动化(TIA－TotallyIntegratedAutomation)西门子是迄今为止唯一能为客户提供全集成自动化解决方案的供应商。我们承诺为客户提供端到端的全集成的企业解决方案，从现场控制到MES。我们不断追求创新，不断地帮助我们的客户保持业务增长，面对日益增加的市场挑战。产品范围包括制造业和加工业适用的标准产品，电气安装技术，以及为系统和行业定制的解决方案。我们还提供软件工具，以方便与生产和业务流程相关的信息技术的集成(垂直IT集成)。我们的基于平台系统的解决方案，使客户能够实现端到端的生产自动化。同时，从物料运抵到生产过程到产品发运的整个系统都无需做任何变化。集成自动化平台包括项目规划、编程、数据库组织和信息传输。全集成自动化技术(TIA)在降低自动化系统的工程以及整体费用的同时保证了高生产率。这些正是现在经济制造所要求的。67在我们的TIA架构中，SimaticIT是西门子为MES层推出的先进的制造执行解决方案。毫无疑问，SimaticIT在整个TIA架构中具有划时代的意义。SimaticIT使得自动化不再是单纯的自动化，而真正的让自动化与制造管理、企业管理、供应链管理建立了无缝连接，供应链的变化将会迅速反应在制造中心，企业得以更好的为客户提供无微不至的服务。778西门子的MES市场对制造业的要求越来越苛刻，最高的产品规范、最低的最终成本、最快的上市时间和最佳的产品质量等给制造业施加了巨大的压力。目前的IT架构通常难以管理大量与集成相关的企业事务，比如：•缺乏供应链内的生产同步•缺乏评估生产绩效和生产跟踪的统计数据•在停机时调整资源规划管理的需求•生产跟踪和可追溯性的需求等因此有必要在生产过程级系统(产品制造)和企业管理级系统(生产决策)之间建立一种高效集成的中间系统。制造执行系统(MES)不仅提供企业管理级系统与生产过程级系统间的信息沟通，还提供了一套能优化生产过程所有阶段的工厂活动的相应功能。89SIMATICIT到目前为止，为了尽可能的涵盖生产制造所需要的各种功能，MES产品已被附以各种功能，试图涵盖生产所需的所有功能。这种设计方式使得MES产品变得越来越复杂。尽管这样，但在实际应用中它仍然无法满足生产过程中的各种不同需求。我们认为这一方法已经不能满足今天高度灵活，要求预先定义但是仍然可塑的产品要求。因此，西门子提出了一种全新而独特的新型范例：SIMATICIT。SIMATICIT是一个由Framework和组件构成的系统。Framework用来实现生产系统的技术和业务流程的组态设置，组件用来实现具体的系统功能(SIMATICITProductionSuite)。Framework为工厂建模和“生产作业”建模提供“建模”能力，与组件一起执行ISA-95体系。它由一些基本服务构成，如用户管理、数据集成等。同时它具有跨行业的特点。组件包括不同行业所需的功能。根据其提供的功能和使用的领域，有些组件是跨行业的，具有通用性，而有些组件只适用于特定行业。SIMATICITLibraries提供了适用于任何或许多行业的基本单元和过程，它使得生产管理应用更易于实现。IndustrySuiteLibraries包括预先打包的行业特定功能，以最好地满足特定行业(例如食品与饮料)及行业内的特定范围(例如酿造厂)的需要。通过该生产管理套件库，西门子认证的合作伙伴以及具有卓越行业经验的系统集成商，可以和客户一起根据具体应用进行客户化。910SIMATICITFramework，Components和Libraries使得产品生命周期的全程运作更加便捷和同步，包括产品规范，计划和排程，生产，实验室管理，以及追踪，追溯和产品分析。多样性产品的管理和快速市场反应SIMATICITInterspec帮助管理、规划和发布从企业级、工厂级到客户级的原材料，半成品，成品以及包装材料的产品规范。从全球到本地设计使用本地资源执行标准流程SIMATICIT能够对过程和流程进行集中定义，同时也符合本地的工厂设备和限制条件。它能使不同的工厂拥有协调一致的生产流程，增加已有投资的回报。适合本地资源增强ERP系统的能力SIMATICIT通过与ERP系统之间双向的数据交换，支持ERP系统充分发挥潜能。通过与ERP系统的无缝集成，避免瓶颈，减少非生产性工作，并降低数据不一致的风险。订单下载1011与QA/QC的无缝集成SIMATICIT包括一个市场领先的实验室信息管理系统，管理实验室工作流程和样本。在线测试和现场测试可以自动地执行和记录，同时向生产流程提供信息反馈和符合规范的质量证明。测试绩效和质量的持续改进SIMATICIT能够定义和计算关键绩效指标(KPI’-s)来衡量业务绩效。所有与生产相关的信息都可以帮助加强决策支持。这些信息将有助于持续地改进绩效和质量。分析和最优化优化资源，产能和生产灵活性SIMATICIT为准确的计划和排程提供其所需要的全方位支持。实时数据的使用，使得SIMATICIT可以优化利用资源和产能，同时在规则变化时，增加了在生产过程中进行同步的灵活性。计划和排程协调和同步所有操作SIMATICIT实时地驱动和优化生产协同所需的全部作业，来提高生产效率和质量。基于规范的生产，易于识别的不规范动作，和必要时自动适当的操作都带来显著的成本节约。生产符合规范和保证信誉SIMATICIT能够跟踪和追溯材料的每一步进程，提供全程的产品族系的前溯和后溯。它帮助企业按照规则实时地对需求做出适当的反应。在必须进行产品召回时，降低责任和成本。追踪和追溯SIMATICITalongtheProductLifecycle全球设计本地设计适合资源计划和排程订单下载测试追踪分析生产11优化12SIMATICIT—一个全新的范例由于SIMATICIT具有模块化，面向对象，开放和可扩展的架构，它在为客户提供企业级标准化流程的同时，也在操作级上保证了前所未有的灵活性。这一独特的方式使它可以做到以下几点：•平稳渐进的项目扩展•易于实现将来的改变和改进•重复使用预定义的逻辑以减少项目工期•保护对本地设备的投资SIMATICIT通用行业库SIMATICIT通用行业库，集中了大量预配置的可重复利用的功能，由西门子免费提供给SIMATICIT认证合作伙伴。他们可以在此基础上加入其特有的行业经验，最终形成完全满足行业客户需求的解决方案。SIMATICIT符合ISA95ISA95作为制造执行系统(MES)的国际标准正在得到广泛接受，客户可以据此保护他们在制造执行系统(MES)方面的投资。SIMATICIT不但覆盖了ISA95的功能，而且实际上使用了ISA95作为产品架构的蓝图。西门子作为ISA95委员会的成员，将继续致力于该标准的进一步发展。SIMATICIT与全集成自动化SIMATICIT是全集成自动化(TIA)一个重要部分，西门子为满足自动化的完整性要求提供了全面的解决方案平台。得益于西门子产品线的各部分都大量地使用了预配置对象，SIMATICIT在与这些产品线集成时，可以做到随手使用而不需额外的组态工作。全集成自动化(TIA)确保了快速的项目实施，浑然天成的集成和各代产品间的兼容。1213SIMATICITProductionSuiteSIMATICITProductionSuite由SIMATICITFramework和SIMATICITComponents两部分组成。SIMATICITComponents包括订单管理、物料管理、消息、人员管理和报表管理等基本的MES功能。SIMATICITFramework提供的图形化环境可以对生产流程、设备和工厂进行直观的建模，而不需编程技能。利用图形化的生产模型可以清楚地理解工厂的运作，并且提供了整个生产状态的可视化。SIMATICITHistorian提供了一系列用于采集、贮存和快速检索关于质量保证、报告、认证、统计分析、绩效监控等生产流程和生产信息的软件模块集。SIMATICITUnilab按照所有工业和实验室标准(GLP、GAMP、ISO、21CFR11等)处理实验室中的所有质量数据(样本、分析、仪器等)的企业实验室信息管理系统(LIMS)。SIMATICITInterspec管理原材料、半成品和产成品及包装材料等产品规范的企业规范管理系统。它综合了全公司的规范及单个工厂、供应商或客户的各种规范。SIMATICITFrameworkSIMATIC(controllevel)3rdPartyDevicesSIMATICITProductionSuiteERPSIMATICITComponents:·MaterialManager·OrderManager·PersonnelManager·ReportManager·MessagingMana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