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製造執行系統(MES)的功能與實踐（簡體書）
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作者簡介
名人/編輯推薦
目次
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本書內容注重理論聯繫實際，以企業已經成功實施的MES解決方案為背景，深入淺出地向讀者講解MES從理論到系統功能、再到系統實施的整個過程。全書共5章，分別為緒論、MES功能模塊、MES項目實施、一家小型機械加工企業的系統設計、一家大型汽車生產企業的製造運行模式及應用。通過學習本書，讀者可全面瞭解MES的概念體系和功能特性，並通過對實施方法論述和實際案例實施流程的學習，最終將MES落地為實體化的解決方案。
本書配有大量生產現場的照片，文字通俗易懂，具有較強的理論性和實用性，既可作為高等院校智能製造及相關生產現場專業的教材，也可作為初級從業人員的參考書。
本書配有大量生產現場的照片，文字通俗易懂，具有較強的理論性和實用性，既可作為高等院校智能製造及相關生產現場專業的教材，也可作為初級從業人員的參考書。
作者簡介
林森，(1980-)，遼寧鐵嶺人。畢業於重慶大學，管理科學與工程專業，碩士。曾就職於長安汽車集團、廣汽菲亞特克萊斯特、福特汽車(中國)等大型汽車企業，專注MES和智能制造領域IT系統規劃和實施，16年MES系統實施歷程，曾負責5個整車、2個發動機工廠、1個變速器工廠的MES系統建設，具有豐富的項目管理和系統開發實施經驗。
名人/編輯推薦
1.校企合作教材，內容更貼合學生就業需求。
2.作者團隊依托重慶大學機械學院，很強技術支持。應用本科、高職、高專等工業機器人專業學生，工業機器人系統集成商、自動化產線供應商等相關企業工程技術人員、工業機器人系統工程師集訓班學員等。應用本科、高職、高專等工業機器人專業學生，工業機器人系統集成商、自動化產線供應商等相關企業工程技術人員、工業機器人系統工程師集訓班學員等。
2.作者團隊依托重慶大學機械學院，很強技術支持。應用本科、高職、高專等工業機器人專業學生，工業機器人系統集成商、自動化產線供應商等相關企業工程技術人員、工業機器人系統工程師集訓班學員等。應用本科、高職、高專等工業機器人專業學生，工業機器人系統集成商、自動化產線供應商等相關企業工程技術人員、工業機器人系統工程師集訓班學員等。
目次
第 1章 緒論………………………………………………………………………………1
1．1 MES的產生背景…………………………………………………………………………… 1
1．2 MES的定義及標準………………………………………………………………………… 2
1．2．1 MES的定義 ………………………………………………………………………… 2
1．2．2 MES的標準 ………………………………………………………………………… 4
1．3 MES的發展歷程…………………………………………………………………………… 5
1．4 流程制造行業和離散制造行業中的MES………………………………………………… 7
1．4．1 流程制造行業和離散制造行業的差異 …………………………………………… 8
1．4．2 流程制造行業和離散制造行業對MES要求的區別 ……………………………… 9
1．5 MES的標準體系架構……………………………………………………………………… 11
1．5．1 ISA-SP95企業運作模型 …………………………………………………………… 11
1．5．2 ISA-SP95 MES流程模型 ……………………………………………………………13
小 結 ………………………………………………………………………………………17
練習題 ………………………………………………………………………………………17
第 2章 MES功能模塊………………………………………………………………… 19
2．1 制造BOM …………………………………………………………………………………19
2．1．1 設計BOM與制造BOM的集成 ………………………………………………………19
2．1．2 制造BOM的組織 ……………………………………………………………………23
2．1．3 制造BOM從ERP到MES的傳遞 ……………………………………………………25
2．2 生產計劃與生產排產 ………………………………………………………………………26
2．2．1 滾動的生產計劃 ……………………………………………………………………27
2．2．2 生產排產的約束與優化 ……………………………………………………………28
2．2．3 生產延遲策略對生產排產的影響 …………………………………………………30
2．3 生產執行 ……………………………………………………………………………………31
2．3．1 生產訂單下達和生產指示 …………………………………………………………31
2．3．2 數據采集 ……………………………………………………………………………33
2．3．3 生產跟蹤及控制 ……………………………………………………………………39
2．3．4 MES與PLC接口 ……………………………………………………………………41
2．4 質量管理系統 ………………………………………………………………………………42
2．4．1 追溯管理系統 ………………………………………………………………………42
2
制造執行系統（MES）的功能與實踐
2．4．2 防錯系統 ……………………………………………………………………………46
2．4．3 質量檢查系統 ………………………………………………………………………48
2．5 物料配送系統 ………………………………………………………………………………50
2．5．1 場內物料配送組織方式 ……………………………………………………………51
2．5．2 現場物料叫料及配送管理 …………………………………………………………55
2．5．3 零件排序區管理 ……………………………………………………………………57
2．5．4 Kitting撿料區管理 …………………………………………………………………59
2．6 安燈系統 ……………………………………………………………………………………60
2．6．1 安燈系統的定義 ……………………………………………………………………60
2．6．2 安燈系統的分類 ……………………………………………………………………60
2．6．3 安燈系統的架構 ……………………………………………………………………63
2．7 產線管理與工廠維護系統 …………………………………………………………………65
2．7．1 產線管理系統 ………………………………………………………………………65
2．7．2 工廠維護系統 ………………………………………………………………………68
2．8 MES與其他系統的接口……………………………………………………………………73
2．8．1 MES與上遊系統的接口 ……………………………………………………………74
2．8．2 MES與下遊生產線的接口 …………………………………………………………75
小 結 ………………………………………………………………………………………76
練習題 ………………………………………………………………………………………76
第3章 MES項目實施………………………………………………………………… 78
3．1 項目實施準備 ………………………………………………………………………………78
3．1．1 MES項目實施思考 …………………………………………………………………78
3．1．2 MES成本構成 ………………………………………………………………………79
3．1．3 MES項目實施風險和挑戰 …………………………………………………………80
3．1．4 MES項目實施步驟 …………………………………………………………………82
3．2 項目實施組織架構 …………………………………………………………………………85
3．3 項目實施過程管理 …………………………………………………………………………88
3．3．1 項目實施範圍文檔 …………………………………………………………………88
3．3．2 項目實施計劃制定與控制 …………………………………………………………91
3．3．3 項目風險控制 ………………………………………………………………………93
3．3．4 系統驗證跟蹤 ………………………………………………………………………94
3．3．5 項目變更管理 ………………………………………………………………………96
3．3．6 項目成本管理 ………………………………………………………………………97
3．4 項目交付過程管理 …………………………………………………………………………97
3．4．1 項目階段性總結 ……………………………………………………………………98
3．4．2 明確維護職責 ………………………………………………………………………99
3．4．3 MES異常情況處理 ……………………………………………………………… 100
3．4．4 交付文檔列表 …………………………………………………………………… 101
3
目錄
小 結 …………………………………………………………………………………… 103
練習題 …………………………………………………………………………………… 103
第4章 項目實戰：一家小型機械加工企業的系統設計………………………… 104
4．1 生產流程及生產線布局 ………………………………………………………………… 104
4．1．1 毛坯入庫 ………………………………………………………………………… 106
4．1．2 毛坯自動化上線 ………………………………………………………………… 106
4．1．3 軸端面銑、打孔 ………………………………………………………………… 107
4．1．4 零件打標 ………………………………………………………………………… 107
4．1．5 零件中間細軸加工及一端螺紋加工 …………………………………………… 108
4．1．6 零件中間細軸及一端螺紋智能測量、切屑殘留檢測 ………………………… 108
4．1．7 零件另一端螺紋加工 …………………………………………………………… 109
4．1．8 零件另一端螺紋智能測量、切屑殘留檢測 …………………………………… 110
4．1．9 中心孔研磨 ……………………………………………………………………… 111
4．1．10 軸中段、圓弧精磨 ……………………………………………………………… 111
4．1．11 螺紋精磨 ………………………………………………………………………… 111
4．1．12 產品全檢 ………………………………………………………………………… 112
4．1．13 成品自動化下線 ………………………………………………………………… 113
4．2 用戶需求定義 …………………………………………………………………………… 113
4．3 系統功能設計 …………………………………………………………………………… 114
4．3．1 生產數據管理 …………………………………………………………………… 115
4．3．2 生產計劃及排產 ………………………………………………………………… 126
4．3．3 訂單管理 ………………………………………………………………………… 129
4．3．4 生產控制 ………………………………………………………………………… 132
4．3．5 物料拉動 ………………………………………………………………………… 133
4．3．6 刀具管理 ………………………………………………………………………… 136
4．3．7 設備維護管理 …………………………………………………………………… 137
4．3．8 設備監控報表 …………………………………………………………………… 142
4．3．9 安燈系統 ………………………………………………………………………… 147
4．3．10 系統監控電子看板 ……………………………………………………………… 148
4．3．11 庫存管理 ………………………………………………………………………… 149
小 結 …………………………………………………………………………………… 152
練習題 …………………………………………………………………………………… 152
第5章 項目實戰：一家大型汽車生產企業的制造運行模式及應用…………… 154
5．1 汽車制造的工藝流程 …………………………………………………………………… 154
5．1．1 衝壓工藝 ………………………………………………………………………… 155
5．1．2 焊裝工藝 ………………………………………………………………………… 155
5．1．3 塗裝工藝 ………………………………………………………………………… 156
4
制造執行系統（MES）的功能與實踐
5．2 衝壓車間的生產計劃、控制和庫存管理 ……………………………………………… 157
5．2．1 生產計劃與庫存管理 …………………………………………………………… 158
5．2．2 生產執行與控制 ………………………………………………………………… 158
5．3 焊裝車間的計劃和控制系統 …………………………………………………………… 160
5．3．1 生產排產的工時平衡 …………………………………………………………… 160
5．3．2 生產執行與控制 ………………………………………………………………… 161
5．4 塗裝車間的車身調度系統 ……………………………………………………………… 163
5．4．1 車身存儲區域與自動化立體倉庫 ……………………………………………… 163
5．4．2 車輛調度過程 …………………………………………………………………… 164
5．5 總裝車間的上線物流系統 ……………………………………………………………… 165
5．5．1 物流模式設計 …………………………………………………………………… 165
5．5．2 JIS ………………………………………………………………………………… 167
5．5．3 JIT ………………………………………………………………………………… 168
5．5．4 小車物流 ………………………………………………………………………… 172
5．5．5 自動配載 ………………………………………………………………………… 172
5．6 車輛跟蹤系統 …………………………………………………………………………… 174
5．7 車輛檢測系統 …………………………………………………………………………… 176
5．8 質量管理系統 …………………………………………………………………………… 177
5．8．1 追溯管理系統 …………………………………………………………………… 177
5．8．2 防錯系統 ………………………………………………………………………… 178
5．8．3 合格證系統 ……………………………………………………………………… 179
小 結 …………………………………………………………………………………… 181
練習題 …………………………………………………………………………………… 181
習題參考答案……………………………………………………………………… 183
參考文獻…………………………………………………………………………… 187
1．1 MES的產生背景…………………………………………………………………………… 1
1．2 MES的定義及標準………………………………………………………………………… 2
1．2．1 MES的定義 ………………………………………………………………………… 2
1．2．2 MES的標準 ………………………………………………………………………… 4
1．3 MES的發展歷程…………………………………………………………………………… 5
1．4 流程制造行業和離散制造行業中的MES………………………………………………… 7
1．4．1 流程制造行業和離散制造行業的差異 …………………………………………… 8
1．4．2 流程制造行業和離散制造行業對MES要求的區別 ……………………………… 9
1．5 MES的標準體系架構……………………………………………………………………… 11
1．5．1 ISA-SP95企業運作模型 …………………………………………………………… 11
1．5．2 ISA-SP95 MES流程模型 ……………………………………………………………13
小 結 ………………………………………………………………………………………17
練習題 ………………………………………………………………………………………17
第 2章 MES功能模塊………………………………………………………………… 19
2．1 制造BOM …………………………………………………………………………………19
2．1．1 設計BOM與制造BOM的集成 ………………………………………………………19
2．1．2 制造BOM的組織 ……………………………………………………………………23
2．1．3 制造BOM從ERP到MES的傳遞 ……………………………………………………25
2．2 生產計劃與生產排產 ………………………………………………………………………26
2．2．1 滾動的生產計劃 ……………………………………………………………………27
2．2．2 生產排產的約束與優化 ……………………………………………………………28
2．2．3 生產延遲策略對生產排產的影響 …………………………………………………30
2．3 生產執行 ……………………………………………………………………………………31
2．3．1 生產訂單下達和生產指示 …………………………………………………………31
2．3．2 數據采集 ……………………………………………………………………………33
2．3．3 生產跟蹤及控制 ……………………………………………………………………39
2．3．4 MES與PLC接口 ……………………………………………………………………41
2．4 質量管理系統 ………………………………………………………………………………42
2．4．1 追溯管理系統 ………………………………………………………………………42
2
制造執行系統（MES）的功能與實踐
2．4．2 防錯系統 ……………………………………………………………………………46
2．4．3 質量檢查系統 ………………………………………………………………………48
2．5 物料配送系統 ………………………………………………………………………………50
2．5．1 場內物料配送組織方式 ……………………………………………………………51
2．5．2 現場物料叫料及配送管理 …………………………………………………………55
2．5．3 零件排序區管理 ……………………………………………………………………57
2．5．4 Kitting撿料區管理 …………………………………………………………………59
2．6 安燈系統 ……………………………………………………………………………………60
2．6．1 安燈系統的定義 ……………………………………………………………………60
2．6．2 安燈系統的分類 ……………………………………………………………………60
2．6．3 安燈系統的架構 ……………………………………………………………………63
2．7 產線管理與工廠維護系統 …………………………………………………………………65
2．7．1 產線管理系統 ………………………………………………………………………65
2．7．2 工廠維護系統 ………………………………………………………………………68
2．8 MES與其他系統的接口……………………………………………………………………73
2．8．1 MES與上遊系統的接口 ……………………………………………………………74
2．8．2 MES與下遊生產線的接口 …………………………………………………………75
小 結 ………………………………………………………………………………………76
練習題 ………………………………………………………………………………………76
第3章 MES項目實施………………………………………………………………… 78
3．1 項目實施準備 ………………………………………………………………………………78
3．1．1 MES項目實施思考 …………………………………………………………………78
3．1．2 MES成本構成 ………………………………………………………………………79
3．1．3 MES項目實施風險和挑戰 …………………………………………………………80
3．1．4 MES項目實施步驟 …………………………………………………………………82
3．2 項目實施組織架構 …………………………………………………………………………85
3．3 項目實施過程管理 …………………………………………………………………………88
3．3．1 項目實施範圍文檔 …………………………………………………………………88
3．3．2 項目實施計劃制定與控制 …………………………………………………………91
3．3．3 項目風險控制 ………………………………………………………………………93
3．3．4 系統驗證跟蹤 ………………………………………………………………………94
3．3．5 項目變更管理 ………………………………………………………………………96
3．3．6 項目成本管理 ………………………………………………………………………97
3．4 項目交付過程管理 …………………………………………………………………………97
3．4．1 項目階段性總結 ……………………………………………………………………98
3．4．2 明確維護職責 ………………………………………………………………………99
3．4．3 MES異常情況處理 ……………………………………………………………… 100
3．4．4 交付文檔列表 …………………………………………………………………… 101
3
目錄
小 結 …………………………………………………………………………………… 103
練習題 …………………………………………………………………………………… 103
第4章 項目實戰：一家小型機械加工企業的系統設計………………………… 104
4．1 生產流程及生產線布局 ………………………………………………………………… 104
4．1．1 毛坯入庫 ………………………………………………………………………… 106
4．1．2 毛坯自動化上線 ………………………………………………………………… 106
4．1．3 軸端面銑、打孔 ………………………………………………………………… 107
4．1．4 零件打標 ………………………………………………………………………… 107
4．1．5 零件中間細軸加工及一端螺紋加工 …………………………………………… 108
4．1．6 零件中間細軸及一端螺紋智能測量、切屑殘留檢測 ………………………… 108
4．1．7 零件另一端螺紋加工 …………………………………………………………… 109
4．1．8 零件另一端螺紋智能測量、切屑殘留檢測 …………………………………… 110
4．1．9 中心孔研磨 ……………………………………………………………………… 111
4．1．10 軸中段、圓弧精磨 ……………………………………………………………… 111
4．1．11 螺紋精磨 ………………………………………………………………………… 111
4．1．12 產品全檢 ………………………………………………………………………… 112
4．1．13 成品自動化下線 ………………………………………………………………… 113
4．2 用戶需求定義 …………………………………………………………………………… 113
4．3 系統功能設計 …………………………………………………………………………… 114
4．3．1 生產數據管理 …………………………………………………………………… 115
4．3．2 生產計劃及排產 ………………………………………………………………… 126
4．3．3 訂單管理 ………………………………………………………………………… 129
4．3．4 生產控制 ………………………………………………………………………… 132
4．3．5 物料拉動 ………………………………………………………………………… 133
4．3．6 刀具管理 ………………………………………………………………………… 136
4．3．7 設備維護管理 …………………………………………………………………… 137
4．3．8 設備監控報表 …………………………………………………………………… 142
4．3．9 安燈系統 ………………………………………………………………………… 147
4．3．10 系統監控電子看板 ……………………………………………………………… 148
4．3．11 庫存管理 ………………………………………………………………………… 149
小 結 …………………………………………………………………………………… 152
練習題 …………………………………………………………………………………… 152
第5章 項目實戰：一家大型汽車生產企業的制造運行模式及應用…………… 154
5．1 汽車制造的工藝流程 …………………………………………………………………… 154
5．1．1 衝壓工藝 ………………………………………………………………………… 155
5．1．2 焊裝工藝 ………………………………………………………………………… 155
5．1．3 塗裝工藝 ………………………………………………………………………… 156
4
制造執行系統（MES）的功能與實踐
5．2 衝壓車間的生產計劃、控制和庫存管理 ……………………………………………… 157
5．2．1 生產計劃與庫存管理 …………………………………………………………… 158
5．2．2 生產執行與控制 ………………………………………………………………… 158
5．3 焊裝車間的計劃和控制系統 …………………………………………………………… 160
5．3．1 生產排產的工時平衡 …………………………………………………………… 160
5．3．2 生產執行與控制 ………………………………………………………………… 161
5．4 塗裝車間的車身調度系統 ……………………………………………………………… 163
5．4．1 車身存儲區域與自動化立體倉庫 ……………………………………………… 163
5．4．2 車輛調度過程 …………………………………………………………………… 164
5．5 總裝車間的上線物流系統 ……………………………………………………………… 165
5．5．1 物流模式設計 …………………………………………………………………… 165
5．5．2 JIS ………………………………………………………………………………… 167
5．5．3 JIT ………………………………………………………………………………… 168
5．5．4 小車物流 ………………………………………………………………………… 172
5．5．5 自動配載 ………………………………………………………………………… 172
5．6 車輛跟蹤系統 …………………………………………………………………………… 174
5．7 車輛檢測系統 …………………………………………………………………………… 176
5．8 質量管理系統 …………………………………………………………………………… 177
5．8．1 追溯管理系統 …………………………………………………………………… 177
5．8．2 防錯系統 ………………………………………………………………………… 178
5．8．3 合格證系統 ……………………………………………………………………… 179
小 結 …………………………………………………………………………………… 181
練習題 …………………………………………………………………………………… 181
習題參考答案……………………………………………………………………… 183
參考文獻…………………………………………………………………………… 187
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