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详情概述

  • OrBit-MOM企业制造运营管理平台

OrBit-MOM企业制造运营管理平台

  • MOM是英文Manufacturing Operations Management的简写,即制造运营管理系统。通过协调管理企业的人员、设备、物料、和能源等资源,把原材料或者零件转化为产品的活动。他包含管理那些由物理设备、人和信息系统来执行的行为,并涵盖了管理有关调度、产能、产品定义、历史信息、生产装置信息,以及与相关的资源状况信息的活动。

     

OrBit-MOM系统功能层次

MOM制造运营管理平台

  IEC/ISO 62264标准以美国普度大学企业参考体系结构(PERA)为基础,建立了如图1所示的功能层次模型,将企业的功能划分为五个层次,明确地指出制造运行管理的范围是企业功能层次中的第3层,作用是定义了为实现生产最终产品的工作流活动,包括了生产记录的维护和生产过程的协调与优化等。由此针对制造运行管理的研究可转化为两个方面:一是针对制造运行管理内部的整体结构、主要功能及信息流走向的定义;二是针对制造运行管理与其外部系统(即第4层的业务计划系统、第2层及其以下的过程控制系统)之问信息交互的定义。

OrBit-MOM系统整体结构

  IEC/ISO 62264标准又参考美国普度大学的CIM参考模型,给出了企业功能数据流模型,定义了与生产制造相关的12种基本功能及各个功能间相交互的信息流。在此幕础上,根据业务性质的不同,又将功能数据流模型中制造运行管理的内部细分为4个不同性质的区域,生成了如图2所示的制造运行管理模型,明确了MOM内部的枯体结构。

MOM制造运营管理平台

  图2中的粗虚线代表了企业的业务计划系统与制造运行系统之间的接口,即给出了制造运行管理的边界。白色椭圆和带箭头的实线段则分别代表企业中与生产制造相关的基本功能及各功能之间相交互的信息流。图2中的阴影区域则表示制造运行管理内部细分的4大类不同性质的区域,分别是:生产运行管理、维护运行管理、质最运行管理和库存运行管理。

OrBit-MOM系统体系结构

MOM制造运营管理平台

  该体系结构由一个工厂资源信息管理平台和四个运行管理子系统 (生产运行管理子系统、维护运行管理子系统、质量运行管理子系统和库存运行管理子系统) 构成。其中工厂资源信息管理平台通过使用标准中定义的数据对象模型,实现对工厂各类制造数据的集成和统一管理,并向四个运行管理子系统提供结构化的工厂信息和制度化的操作规则,有效地解决了该领域信息化实践过程中遇到的信息集成与共享的问题。四个运行管理子系统分别通过使用标准中定义的MOM通用活动模型,同时利用工厂资源信息管理平台进行信息获取和彼此之间的信息交互,实现对各自相对独立的运作业务的维护与管理,并响应其余几个运行管理子系统的业务请求。下面分别就工厂资源信息管理平台和四个制造运行管理子系统的主要功能及其实现方法进行详细介绍。

MOM制造运营管理平台

  生产、维护、质量和库存四个运行管理子系统具有统一的系统实现结构,均包含六个主体功能模块,与MOM通用活动模型中六个主要活动相对应,分别是:调度模块、分派模块、执行管理模块、数据收集模块、跟踪模块和绩效分析模块。每个功能模块都需要在其所属的运行管理子系统内部完成性质相同但具体任务不同的特定功能,并完成系统内部功能模块之间的信息交互,以及特定功能模块与上层业务计划系统和下层过程控制系统之间的信息交互,以实现各个运行管理子系统相对独立的运作业务。MOM通用活动模型中的定义管理和资源管理在工厂资源信息管理平台中统一实现,各个运行管理子系统通过工厂资源信息管理平台获取信息,以保证各子系统对工厂运行规则的定义和制造资源的使用具有一致性。通过各个运行管理子系统的计划/请求信息下达过程和绩效/响应信息反馈过程,可以实现对制造运行过程的闭环管理与优化。下面分别介绍生产、维护、质量和库存运行管理子系统的主要功能实现过程。

  • 生产运行管理子系统

  生产调度模块接收上层业务计划系统下达的生产计划,结合由工厂资源信息管理平台提供的企业生产能力及资源使用状况信息,利用先进优化调度算法进行生产排程,将企业的生产计划分解为详细生产进度表;生产分派模块依据由工厂资源信息管理平台提供的资源可用性信息、产品生产规则及所需的物料清单与资源清单,将详细生产进度表进一步分解为生产任务分派清单;生产执行管理模块则需按照生产任务分派清单的安排,下达具体操作命令给指定的下层过程控制系统,并接收操作响应,保证所执行的操作按照标准的程序和规则进行,确保各种制造资源的准确分配。另一方面,生产数据收集模块按需要收集各种生产过程数据、资源状态数据及操作响应结果等,并进行数据的处理、整合与存储,形成资源历史数据,供生产跟踪模块和生产绩效分析模块使用;生产跟踪模块则基于资源历史数据、生产任务分派信息及生产绩效分析信息,跟踪整个生产过程的运行状态,记录物料移动的起点和终点,统计物料批次的数量信息和位置信息,最终形成生产过程报告和生产绩效信息,向生产调度模块和上层业务计划系统汇报;生产绩效分析模块基于资源历史数据、生产过程跟踪报告和生产任务分派信息,使用特定的制造系统性能评估方法,对生产运行状态进行分析与评估,并建立关键性能指标(Key Performance Indicator, KPI),作为量化的过程评价结果和过程优化的依据。

  • 维护运行管理子系统

  维护调度模块接收从业务系统或其他运行管理子系统发出的维护请求,根据工厂资源信息管理平台提供的设备运行状态及相关维护资源使用情况,创建详细的维护作业进度表;维护分派模块依据工厂资源信息管理平台提供的维护定义信息及维护资源可用性信息,将维护作业进度表进一步分解为维护作业工作单;维护执行管理模块需要按照维护作业工作单的安排下达具体维护命令给下层的维护作业系统,并记录维护工作执行的状态和结果,保证维护操作按照标准的程序和规则进行,确保维护作业过程中各种资源的正确使用。另一方面,维护数据收集模块按需要收集设备维护状态信息、维护资源使用信息及维护事件报告等,供维护跟踪模块和维护绩效分析模块使用;维护跟踪模块基于上述维护信息和维护事件报告,跟踪维护作业计划的执行情况及维护资源使用情况,并向维护调度模块和上层业务计划系统汇报维护作业执行状态、维护绩效分析结果、维护成本及资源使用情况等;维护绩效分析模块基于维护历史信息,对维护作业的执行过程、维护效果及所消耗资源进行分析与评估,确定问题区域和改进区域,并建立KPI指标,用于维护运行的改进与优化。

  • 质量运行管理子系统

  质量调度模块接收从业务系统或其他运行管理子系统发出的质量测试请求,根据工厂资源信息管理平台提供的质量测试资源使用情况及质量分析仪器运行状态,创建详细的质量测试进度表;质量分派模块依据工厂资源信息管理平台提供的质量测试定义信息和质量测试资源,以及分析仪器的可用性信息,将质量测试进度表进一步分解为质量测试工作单;质量执行管理模块需要按照质量测试工作单的安排下达具体的质量测试命令给下层的质量分析测试系统,并保证质量测试操作按照标准的程序和规则进行,确保各种测试资源和分析仪器的正确使用,同时按要求执行样品的留样管理;质量数据收集模块按需要收集质量测试结果、质量测试中间数据及质量测试报告,供质量跟踪模块和质量绩效分析模块使用;质量跟踪模块基于上述质量测试结果和测试报告,记录质量分析结果,跟踪质量测试流程,并向质量调度模块和上层业务计划系统汇报质量测试结果、质量绩效分析结果及测试资源使用情况等;质量绩效分析模块以改善产品质量为目的,建立KPI,对质量测试结果、测试性能及质量指标变化趋势等进行分析与评估。

  • 库存运行管理子系统

  库存调度模块接收从业务系统或其他运行管理子系统发出的库存请求,根据工厂资源信息管理平台提供的库存能力及库存资源使用情况,创建详细的库存作业进度表;库存分派模块依据工厂资源信息管理平台提供的库存定义信息及库存资源可用性信息,将库存作业进度表进一步分解为库存作业工作单;库存执行管理模块需要按照库存作业工作单的安排下达具体库存工作命令给下层的库存作业系统,并记录工作执行的状态和结果,保证产品和物料的移动过程遵循工作单程序和规则,确保库存运行中使用正确的资源。另一方面,库存数据收集模块按需要收集产品跟踪信息、质量跟踪信息、维护跟踪信息及库存资源使用信息,并向库存跟踪模块报告有关的库存运行状况和物料操作数据;库存跟踪模块基于上述数据收集报告,跟踪并记录有关的物料移动信息、物料存储管理信息,以及物料批次的数量信息和位置信息,并向库存调度模块和上层业务计划系统提供库存运行报告和库存响应信息;库存绩效分析模块以改善库存运行为目的,建立KPI,对库存损失情况、物料移动效率及库存资源利用效率等进行分析与评估。

OrBit-MOM系统与MES系统

  MES系统可以视为针对MOM问题的一种具体实现方式,或是一种为解决某一类MOM问题而设计开发的软件产品实例。MOM的提出并不是要替代MES,而是要为该领域确立一个通用的、明确的研究对象和研究内容、并提供一个主题框架;而MES依然会作为该领域最常见的软件产品和软件系统,基于MOM确立的主体框架、进一步向集成化、标准化的方向发展,从而更易于实现集成和共享,更便于维护和升级。

  总之,MOM(Manufacturing Operations Management)系统是MES的进一步扩展。它包含生产运行、维护运行、质量运行、库存运行四个方面共同服务于企业制造运作全过程。

  随着制造企业信息化过程中对于各类软件系统标准化、集成化、协同化的要求日益提高,国际标准IEC/ISO 62264对学术界和产业界的影响也必然随之深入,该标准所提出的制造运行管理(MOM)体系框架也将逐步确立,成为进一步研究和应用的基础。不难预见,基于MOM体系框架下的模型研究与产品设计势必将成为未来发展的重点,并能够有效地推动我国制造企业信息化建设的水平提升。