CN107831750B - Imes智能制造执行系统 - Google Patents

Abstract

一种IMES智能制造执行系统，其特征在于，包括基础数据模块、生产计划模块、生产调度模块、质量管理模块、制造资源管理模块、员工管理模块、仓库管理模块、综合报表模块、系统管理模块和配备的移动端系统。本发明的优点是：解决了MES存在的信息孤岛以及MRP与DCS两层之间形成缺损环问题；基于用户需求开发出新的模块，可以由多个部门同时使用，解决了不同部门使用不同信息系统的矛盾，提升了工作效率；实现对工厂流程的数据监控，管理层可以针对问题迅速做出决策。

Description

IMES智能制造执行系统

技术领域

本发明涉及一种IMES智能制造执行系统，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，通过传递信息，对从订单下达到产品完成的整个生产活动进行优化，它以生产制造为核心，以提高整个企业的生产经营效益为目的。

背景技术

从20世纪70年代后半期开始，出现了解决了个别问题的单一功能的MES系统。当时，ERP层（称为MRP）和DCS层的工作是分别进行的，因此产生了两个问题：一个是横向系统之间的信息孤岛（Island of Information）；二是MRP、MRPⅡ和DCS两层之间形成缺损环或链接（Missing Ring or Link）；80年代中期，为了解决这两个问题，产生了MES原型，即传统的MES（Traditional MES，T-MES）；90年代，MES作为整个工厂生产现场的集成系统出现，称为Integrated MES（I-MES），90年代中期，又提出了MES标准化和功能组件化、模块化的思路，这时，许多MES软件实现了组件化。

发达国家正处在工业3.0迈向4.0的阶段，而我国的制造业大多停留在2.0至3.0之间，还存在基础建设费用高、生产效率低、自动化程度低、故障多、检修费用高等问题；与此同时中国MES市场还处于起步阶段，在冶金、石化、汽车、烟草等行业，MES应用虽然了一定的成效，但在更多的行业，MES产品还未得到充分的认识，目前市场上流行的多为定制化的项目，缺乏通用性的可复制、可拓展的产品，在这种前提下我们的MES要求以国外先进产品为追求目标，保证系统的安全性和使用便捷性。

发明内容

本发明的目的就是提供一种IMES智能制造执行系统，以使制造企业在制造资源整合、生产进度管理、质量、设备和人员绩效管控等方面成为生产管理思想的体现者和执行者，解决现有MES存在的信息孤岛以及MRP与DCS两层之间形成缺损环问题问题。

本发明的技术方案是：一种IMES智能制造执行系统，其特征在于，包括基础数据模块、生产计划模块、生产调度模块、质量管理模块、制造资源管理模块、员工管理模块、仓库管理模块、综合报表模块、系统管理模块和配备的移动端系统，基础数据模块是MES系统的基础，其他所有模块都依赖于此模块；生产计划模块进行企业生产运作系统总体方面的计划是MES系统的入口，并可对接其它系统，做出计划后将信息传递到生产调度模块；生产调度模块负责车间作业计划的编制，此模块在生产计划模块之后开始执行，同时会将信息传递到移动端系统；质量管理模块4对车间作业进行质量管控，在移动端设备进行质量检验后会将数据传递到此模块；制造资源模块依赖于基础数据模块，保证设备的正常运转，对设备进行妥善的维护；员工管理模块记录员工的技能资质以及查询签到的员工，数据来源于移动端系统、基础数据模块，可用于生产调度模块选择员工；仓库管理模块记录工作过程中的出入库操作以及库存等信息，在移动端设备进行出入库等操作时，该模块会实时同步数据；综合报表模块将生产计划、生产调度、质量管理、移动端系统的数据以图表的形式展示；系统管理模块管理用户权限以及查看系统日志，所有登陆MES系统的员工都要在此设置权限；移动端系统采集工厂工作进度、出/入库信息、质量检验等数据并将详细信息传递到PC端系统记录分析。

本发明的优点是：解决了MES存在的信息孤岛以及MRP与DCS两层之间形成缺损环问题；基于用户需求开发出新的模块，可以由多个部门同时使用，解决了不同部门使用不同信息系统的矛盾，提升了工作效率；实现对工厂流程的数据监控，管理层可以针对问题迅速做出决策。

附图说明

图1是本发明系统的整体构成框图；

图2是本发明的生产计划模块的构成框图；

图3是本发明的基础数据模块的构成框图；

图4是本发明的生产调度模块的构成框图；

图5是本发明的质量管理模块的构成框图；

图6是本发明的制造资源管理模块的构成框图；

图7是本发明的员工管理模块的构成框图；

图8是本发明的仓库管理模块的构成框图；

图9是本发明的综合报表模块的构成框图；

图10是本发明的系统管理模块的构成框图；

图11是本发明的移动端系统的构成框图；

图12是本发明的班长工作台的构成框图；

图13是本发明的保管员工作台的构成框图；

图14是本发明的质检员工作台的构成框图；

图15是本发明的总体工作流程示意图。

图16是本发明的总体实施流程图。

具体实施方式

参见图1-图16，本发明一种IMES智能制造执行系统，包括基础数据模块1、生产计划模块2、生产调度模块3、质量管理模块4、制造资源管理模块5、员工管理模块6、仓库管理模块7、综合报表模块8、系统管理模块9，可对接ERP（企业资源计划）与PMC（生产及物料控制）。另配备移动端系统10。上述系统中的各模块组成一个完整的计算机程序，在一个包括多个计算机终端和服务器组成的计算机网络系统上运行。本发明系统的构成和流程详细说明如下。

基础数据模块1：公共数据管理11、制造资源管理12、物料数据管理13、产品数据管理14、工艺数据管理15。其中：

公共数据管理11包含汇率维护、计量维护、单位转换、节假日维护、工作日历生成、代码类别、代码定义、供应商信息维护、编码规则维护、业务参数维护、业务规则维护。

公共数据管理模块11管理员工工作休假安排、维护系统中用到的所有代码定义及类别信息、集中管理系统中所有的供应商信息、维护系统中编码所要遵循的规则、对各业务功能控制参数集中管理、维护业务规则，定义系统中的业务参数在满足什么条件时，执行什么操作。是其他所有模块的基础。

制造资源管理12包含组织结构管理、人员维护、资产维护、仓库维护、库位维护。制造资源管理模块12管理制造运行中的各种资源及其能力数据，包括组织结构、组织结构信息、人员信息、资产信息、仓库信息、库位信息。作用于其他所有模块。

物料数据管理13包含物料数据维护，集中管理物料数据，规范定义与生产有关的原材料、辅料、中间品、成品、包装材料，实现采购、库存、销售、设计、生产业务对物料数据的共享。该模块需要提前维护，作用于基础数据、生产计划、生产调度、质量管理、仓库管理等模块。

产品数据维护（管理）14包含产品型号维护、产品结构数据维护。产品数据管理模块14管理产品结构组成数据，即物料清单(BOM)，产品结构组成描述产品总装件、分装件、组件、部件、零件，直到原材料的结构关系以及所需数量。该模块需要提前维护，作用于基础数据、生产计划、生产调度、质量管理、仓库管理等模块。

工艺路线维护（管理）15包含工序数据维护、工艺路线维护（如图2）。

工艺数据管理模块15管理物料加工、零部件装配操作顺序的工艺路线以及工艺路线的组成单元工序数据。直接作用于生产计划模块。

生产计划模块2：生产订单设计21、生产订单跟踪22。其中：生产订单设计21包含成品订单维护、半成品订单维护、计划订单维护；生产订单跟踪22包含订单清单管理、订单物料清单管理（如图3）。其中：

生产订单设计模块21对下达的或系统新增的生产订单进行处理，根据产品数据、物料数据和工艺数据的要求，将生产订单的要求转换成具体的制造内容，包括工艺路线、生产BOM等。承接物料数据管理、产品数据管理、工艺数据管理，将信息传递给生产订单跟踪、生产调度模块。

生产订单跟踪模块22对生产订单从接收开始到生产完成的整个过程进行跟踪，收集生产订单的计划、分派、执行等数据，更新生产订单状态，对脱期订单发出警告信息。承接生产订单设计模块的信息。

生产调度模块3用于作业计划调度，包含作业计划管理31和作业计划跟踪32（如图4）。其中：

作业计划管理模块31根据车间生产能力以及批次、设备、人员等约束，进行车间作业计划的编制。将信息传递到作业计划跟踪、移动端模块。

作业计划跟踪模块32跟踪作业实际执行情况。承接作业计划管理模块的信息。

质量管理模块4包括：基础数据管理模块41、来料质检管理模块42、质检管理模块43、质量判定与处置模块44。其中：基础数据管理模块41包含检验模板设定、质检项目维护、缺陷代码维护、工序与缺陷维护；来料质检管理模块42包含来料质检到货单、来料检验计划与实绩；质检管理模块43包含质检计划与实绩；质量判定与处置模块44包含质量判定与处置（如图5）。其中：

基础数据管理模块41提供与质量检验相关的基础数据配置功能，主要包括检验项目、取样方案、检验方法、判定标准等维护。信息会传递到来料质检管理、质检管理模块、质量判定与处置模块。

来料质检管理模块42维护工厂来料记录以及来料检验的详细信息。信息承接自移动端模块。

质检管理模块43安排产品生产过程中的质检任务，选取全部物料作为质检的对象，或者部分物料进行抽样检验。信息承接自移动端模块。

质量判定与处置模块44维护在线质检的质量判定结果。信息承接自移动端模块，对比质检管理该模块更易定位质量检验中出现的问题。

制造资源管理模块5用于设备监控，包含设备运行记录模块51、故障代码维护模块52、设备故障知识库维护模块53、设备故障维修模块54（如图6）。其中：设备监控模块51维护维修、保养设备的信息。

员工管理模块6用于员工管理，包含员工技能/资质维护模块61和员工签到查询模块62（如图7）。其中员工管理模块61记录员工的资质/技能水平以及查询员工的签到记录。

仓库管理模块7包含：库存查询模块71、入库查询模块72、出库查询模块73、在途查询模块74（如图8）。其中仓库管理模块71管理库存、出库、入库、在途的记录及详情。信息同步移动端模块。

综合报表模块8包括：设备报表模块81、质量报表模块82、产量报表模块83、运行状况模块84。其中：设备报表模块81包含设备故障统计、设备停机情况；质量报表模块82包含生产合格率，并以图表的形式展示；产量报表模块83记录工厂产量情况（产量报表）；运行状况模块84汇总订单进度、出勤率、库存、缺陷、订单详情，并以图表的形式展示（如图9）。

系统管理模块9包括：用户权限设置模块91、系统日志模块92。用户权限设置模块91根据权限进行角色设置，并对员工进行角色分配。MES系统、移动端设备的登录都受此模块限制。系统日志模块92记录用户登录日志、用户操作日志、系统版本日志和手持二维码生成。当系统出现问题时，可通过查看日志快速定位错误（如图10）。

移动端系统10包括：班长工作台101、保管员工作台102、质检员工作台103、订单查询104、我的建议105（如图11）。

班长工作台101管理员工签到以及员工补签、进行作业创建、作业下发、作业查询。信息承接自生产计划、生产调度模块，传递到生产计划、生产调度、质检员工作台、保管员工作台模块（如图12）。

保管员工作台102：（ERP）原料入库、正常入库、退料入库、报废入库、不良品入库、调拨入库、领料出库、调拨出库、反冲入库、库存查询、直发、盘点、移库、拆包，有关数据传递到PC端的仓库管理（如图13）。

质检员工作台103：对物料、半成品、成品等进行质量检验、并记录检验结果。数据会传递到PC端的质量管理（如图14）。

订单查询模块104筛选查看订单详细信息。

我的建议模块105使用者提出建议。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面将对本发明进行进一步详细说明：

基础数据模块1：通过该模块实现工厂模型的建立，及数据规则和源头的控制，对企业生产管理活动中的所有信息进行规范化和数字化处理，是整个MES系统的基础。

生产计划模块2：实现生产任务到车间的编排和下达；实现车间计划到班组生产工单的生成和下达；实现班组工单不同批次完工数据的采集；对现场执行情况进行可视，尤其是在制品的数量。生产计划模块2可对接ERP系统，使现场执行情况可视。

生产调度模块3：实现周计划到日计划的分解排产，并对日计划，进行生产顺序、状态进行管控。具备灵活性，可针对不同的工厂进行配置。

质量管理模块4：工艺过程质量标准管理在 MES 系统管理中主要体现为对生产设备、环境、生产条件等的要求和管理，具体配置时通常是以工艺参数的方式提供，来源是技术处工艺标准。系统中可设置其目标值，上下报警限制值，控制上下限值，控制目标值，报废上下限制值等；实现现对各事业部的生产工艺标准执行情况进行有效监视，对在制品的质量情况进行监视。通过数据统计分析系统对质量数据进行分析，将分析结果、质量趋势反馈给技术工艺管理部门、设备计量管理部门。

还可提供更多的质检模式，可以满足用户的多需求。

制造资源模块5：维护设备故障信息，当设备故障时可以较快解决问题。

员工管理模块6：从生产管理角度出发，提供人员基本信息、人员岗位信息的查询，并在统计跟踪的基础上，提供面向人员的统计查询，支持绩效考核。

仓库管理模块7：在企业实际生产操作过程中，仓储的物料种类、配送数量、剩余数量、退货等业务模式，对生产过程中的防差错、防呆滞有着重要意义。

除基本功能外，添加了在途查询，可以记录不确定因素导致的数量丢失。

综合报表模块8：对生产设备、物料、生产作业进行统计过程控制，对实时数据进行统计与分析。通过对大量数据的综合分析，可以对整个生产运行情况进行有效的评价，为优化生产组织、提高产品质量、提高设备保障能力、降低生产成本提供强有力的手段。

系统管理模块9：对用户权限进行操作,查看系统日志。

移动端系统10，实现现场管理业务的数据采集。其中：

班长工作台操作101：负责对每日出勤的员工进行点名签到、补签动作；班长对已经下达的生产订单，进行到人或工作单元的生产作业创建、下达以及查询。

保管员工作台操作102：对操作工的产品进行出入库操作；库管员针对系统的库存信息，进行仓库的静态盘点，盘点操作时，对仓库进行冻结操作，禁止出入库操作；管员针对本仓库的内，产品的在不同的库位的移动操作 ；针对不同工序的操作者，在库外直接的交接的过程， 利用此功能，现场工序的流转无需进行出入库操作；保管员利用此功能，可以实现现有产品位置、数量的查询；保管员针对需求不满包装规格的产品或在盘点过程中不满包装的情况下，进行拆分及合并操作。

质检员工作台操作103：对直接采购的原材料以及委外加工的物料，进行检验；对生产过程中的某一时间段内的需入库产品的完工检验，或者抽检；对不同生产工序，进行交接前完工检验、首件检验和抽检；质检人员对流入市场的产品，在入库前进行的检验；质检人员对不合格的产品，进行判废、返修、让步接受以及评审请求的数量或者存储（托盘）确认操作。

本发明的技术环境：Jdk技术开发项目基本运行环境、Redis内存存储的数据结构服务器、Mysql系统运行所需数据库、tomcat系统运行容器、FastDFS轻量级分布式文件系统、zookeeper分布式应用程序协调服务。

本发明的工作流程（如图15和图16）：自客户下订单开始，经由ERP系统、PMC下达生产计划到本发明IMES系统，IMES系统在基础数据模块1中维护所需的公共数据、制造资源、物料数据、产品数据、工艺数据，然后在生产计划模块2中下达计划到生产调度模块3，生产调度模块与移动端模块10中的班长工作台协作把任务下达到各事业部，事业部将计划分解到班组，班组开始工作，质检员会通过质检工作台在工作过程或完成后进行质量检验，检验结果会传递到质量管理模块4进行分析记录；保管员通过保管员工作台在工作过程或完成后进行出/入库操作，并将数据传递到仓库管理模块7；当工作过程中出现设备故障等意外时，依据制造资源模块5进行停机维修等处理，并在综合报表模块8中的设备报表中进行记录；综合报表模块8整合生产计划、生产调度、移动端的数据，并以图表的形式展示，管理层通过综合报表、生产计划、生产调度、仓库管理实时监控生产状态，并及时作出决策。员工管理模块6查询员工技能以及签到情况，系统管理模块9管理每个员工的登录权限以及查看系统日志，当系统出现问题时可以快速定位。

Claims (8)

1.一种IMES智能制造执行系统，其特征在于，包括基础数据模块（1）、生产计划模块（2）、生产调度模块（3）、质量管理模块（4）、制造资源模块（5）、员工管理模块（6）、仓库管理模块（7）、综合报表模块（8）、系统管理模块（9）和配备的移动端系统（10），基础数据模块（1）是MES系统的基础，其他所有模块都依赖于基础数据模块（1）；生产计划模块（2）进行企业生产运作系统总体方面的计划是MES系统的入口，并可对接其它系统，做出计划后将信息传递到生产调度模块；生产调度模块（3）负责车间作业计划的编制，此模块在生产计划模块之后开始执行，同时会将信息传递到移动端系统；质量管理模块（4）对车间作业进行质量管控，在移动端设备进行质量检验后会将数据传递到此模块；制造资源模块（5）依赖于基础数据模块，保证设备的正常运转，对设备进行妥善的维护；员工管理模块（6）记录员工的技能资质以及查询签到的员工，数据来源于移动端系统、基础数据模块，可用于生产调度模块选择员工；仓库管理模块（7）记录工作过程中的出入库操作以及库存等信息，在移动端设备进行出入库等操作时，该模块会实时同步数据；综合报表模块（8）将生产计划、生产调度、质量管理、移动端系统的数据以图表的形式展示；系统管理模块（9）管理用户权限以及查看系统日志，所有登陆MES系统的员工都要在此设置权限；移动端系统（10）采集工厂工作进度、出/入库信息、质量检验等数据并将详细信息传递到PC端系统记录分析；

所述的基础数据模块（1）包括：公共数据管理模块（11）、制造资源管理模块（12）、物料数据管理模块（13）、产品数据管理模块（14）、工艺数据管理模块（15）；

所述的公共数据管理模块（11）包含汇率维护、计量维护、单位转换、节假日维护、工作日历生成、代码类别、代码定义、供应商信息维护、编码规则维护、业务参数维护、业务规则维护；

制造资源管理模块（12）包含组织结构管理、人员维护、资产维护、仓库维护、库位维护；

物料数据管理模块（13）包含物料数据维护；

产品数据管理模块（14）包含产品型号维护、产品结构数据维护；

工艺数据管理模块（15）包含工序数据维护、工艺路线维护。

2.根据权利要求1所述的IMES智能制造执行系统，其特征在于，所述的生产计划模块（2）包括：生产订单设计模块（21）、生产订单跟踪模块（22），其中：生产订单设计模块（21）包含成品订单维护、半成品订单维护、计划订单维护；生产订单跟踪模块（22）包含订单清单管理、订单物料清单管理；

所述的生产调度模块（3）用于作业计划调度，包含作业计划管理模块（31）和作业计划跟踪模块（32）。

3.根据权利要求1所述的IMES智能制造执行系统，其特征在于，所述的质量管理模块（4）包括：基础数据管理模块（41）、来料质检管理模块（42）、质检管理模块（43）、质量判定与处置模块（44）。

4.根据权利要求3所述的IMES智能制造执行系统，其特征在于，所述的基础数据管理模块（41）包含检验模板设定模块、质检项目维护模块、缺陷代码维护模块、工序与缺陷维护模块；来料质检管理模块（42）包含来料质检到货单模块、来料检验计划与实绩模块；质检管理模块（43）包含质检计划与实绩模块；质量判定与处置模块（44）包含质量判定与处置模块。

5.根据权利要求1所述的IMES智能制造执行系统，其特征在于，所述的制造资源模块（5）用于设备监控，包含设备运行记录模块（51）、故障代码维护模块（52）、设备故障知识库维护模块（53）、设备故障维修模块（54）。

6.根据权利要求1所述的IMES智能制造执行系统，其特征在于，所述的员工管理模块（6）用于员工管理，包含员工技能/资质维护模块（61）和员工签到查询模块（62）。

7.根据权利要求1所述的IMES智能制造执行系统，其特征在于，所述的仓库管理模块（7）包括：库存查询模块（71）、入库查询模块（72）、出库查询模块（73）、在途查询模块（74）。

8.根据权利要求1所述的IMES智能制造执行系统，其特征在于，所述的综合报表模块（8）包括：设备报表模块（81）、质量报表模块（82）、产量报表模块（83）、运行状况模块（84）；其中：设备报表模块（81）包含设备故障统计、设备停机情况；质量报表模块（82）包含生产合格率；产量报表模块（83）包含产量报表；运行状况模块（84）包含运行状况；

所述的系统管理模块（9）包括：用户权限设置模块（91）、系统日志模块（92）；用户权限设置模块（91）包含角色设置、用户认证设置；系统日志模块（92）包含用户登录日志、用户操作日志、系统版本日志、手持二维码生成；

所述的移动端系统（10）包括：班长工作台（101）、保管员工作台（102）、质检员工作台（103）、订单查询模块（104）、我的建议模块（105）；其中：

所述的班长工作台（101）包括：员工签到模块、员工补签模块、作业查询模块、作业创建模块、作业下发模块；

所述的保管员工作台（102）包括：原料入库模块（ERP）、正常入库模块、退料入库模块、报废入库模块、不良品入库模块、调拨入库模块、领料出库模块、调拨出库模块、反冲入库模块、库存查询模块、直发模块、盘点模块、移库模块、拆包模块；

所述的质检员工作台（103）包括：来料检验模块、过程检验模块、成品检验模块、委托检验模块。