流程型与离散型MES的区别

发布时间:

2024-01-04

分享到:


稀土加工整个过程基本属于流程制造模式,根据工艺一般为批量、连续生产,在升级过程中,很多企业已经开始往数字化转型的方向规划。在为一些稀土加工企业做数字化转型咨询服务过程中,通过咨询调研了解到,很多企业转型的基本原则是在现有ERP的基础上,向执行层、控制层进行延伸,出于对生产设备的升级改造,自动化程度的提升,很多企业对DCS也开始有了一定认知,但对执行层的数字化系统还是比较陌生。今天,结合以前在流程型与离散型企业工作的感受,聊聊这两类企业在MES方面的需求共性及差异。
 

流程型与离散型企业的行业差异分析

 
制造行业主要分两大类:流程型与离散型。流程型主要是采用物理或化学的方法对原材料进行混合、分离、粉碎、加热等工业生产,使原材料增值。除了启停及异常情况外,流程工业生产中的物料呈连续状态通过整个生产流程。典型的流程制造行业包括冶金、化工、石油及像我以前从事过的造纸行业。离散型则主要是通过对原材料的物理形状进行改变或组合,使其成为产品并增值。离散型企业加工过程中物料呈离散状态,主要经物理加工和组装实现产品的工业生产。典型的离散制造行业包括械、汽车、电子、家电及像我以前从事的家具生产企业。当然,除了这两种模式之外,还有一类企业属于以上两种的混合型生产,典型像食品、烟草、还有我以前服务的几家磁材加工企业等。但今天我主要聊聊流程型与离散型的行业差异。
 
1、产品结构
离散工业主要生产离散型产品,如汽车、电子设备、家电等,这些产品由许多组件和部件组成。而流程工业则专注于生产连续型产品,如石油、化学品、食品等,其产品结构更为复杂,通常不存在离散的组件。
 
2、生产流程
离散工业的生产流程通常是间歇性的,即通过一系列离散的步骤来完成产品的组装和制造。相比之下,流程工业的生产是连续的,需要经过稳定的流程来实现原料的加工、混合、反应和分离等工序。
 
3、工艺流程
离散工业的工艺流程较为简单,通常涉及到零部件的装配和测试。而流程工业的工艺流程更为复杂,需要掌握各种化学、物理和生物过程,如蒸馏、反应、发酵等,以实现产品的制造。
 
4、设备自动化程度
离散工业的设备自动化程度较高,常采用机械化和自动化的装配线或生产线,以提高生产效率和质量。流程工业则倾向于使用连续流程设备,如反应器、分离塔等,这些设备通常需要操作员进行监控和调节。
 
5、生产控制
离散工业的生产控制主要依赖于工序的顺序和时间规划,以确保产品的按时交付。流程工业则需要更加严格的过程控制,包括温度、压力、流速等参数的实时监测和调整,以确保产品的质量和安全性。
 
6、产品转换
离散工业可以相对容易地变换生产线来生产不同类型的产品。相比之下,流程工业的产品转换相对困难,因为它们的生产过程更为复杂,可能涉及到清洗、冲洗、改变原料供应等多个步骤。
 
7、资源管理
离散工业的资源管理主要关注零部件和原材料的库存和供应链管理。流程工业则需要更加重视能源、化学品以及废物处理等方面的资源管理,以确保生产过程的可持续性和环境友好性。
 
综上所述,离散工业与流程工业在产品结构、生产流程、工艺流程、设备自动化程度、生产控制、产品转换和资源管理等方面存在明显的差异。了解这些差异将有助于我们更好地理解两个行业的特点,并为其未来发展提供指导。
 
 

流程型与离散型MES功能的差异分析

 
对应制造中的两在主要加工模式,MES行业一般也将产品分为离散MES型产品与流程型MES产品。流程型MES和离散型MES在产品结构管理、生产计划与执行、作业调度与任务派工、过程管理与控制、数据采集与生产监控、物料管理与追踪、质量管理通讯维护管理等方面还是存在一定显著的差异的。因此,在MES的设计与应用中,需要根据各自的特点进行综合考虑,在MES系统具体实施上,要根据行业特征区别对待。其主要差异主要表现在以下几方面。
 
1、流程管理与控制
- 离散工业MES强调实时控制和监测离散生产流程,例如汽车制造或电子产品组装。
- 流程工业MES主要应用于连续生产过程,如石化、制药或食品加工,更注重对流程参数的稳定控制。
 
2、生产调度与任务分配
- 离散工业MES根据订单需求进行生产任务安排和分配给适当的工作站或设备。
- 流程工业MES考虑物料流动、工艺参数和资源利用率等因素,以最大化生产效率。
 
3、资源配置
- 离散工业MES管理并优化人力资源、设备和工具的使用。
- 流程工业MES监测和控制原材料、能源和化学试剂等资源的供应和消耗。
 
4、物料管控
- 离散工业MES实时跟踪物料的位置和数量,关注进出库、仓储和运输等环节。
- 流程工业MES重点控制物料流动和混合过程,确保符合配比要求,以保证产品质量和工艺稳定性。
 
5、质量管理
离散工业与流程工业均重视质量管理,但重点略有不同。
- 离散工业MES监控生产过程各环节,实时反馈数据进行质量控制。
- 流程工业MES更注重关键参数的监测和调整,确保产品符合质量标准。
 
6、设备维护管理
- 离散工业中的设备通常进行成批运行,设备维护管理主要包括预防性维护和故障处理。
- 离散工业MES需要提供设备维护计划和故障报警等功能。
 
7、技术文档管理
- 离散工业MES管理产品工艺和操作指导等技术文档,确保操作规范和一致性。
- 流程工业MES则更注重处理流程参数、工艺路线和配方等方面的信息。
 
8、数据采集
- 离散工业MES采集生产数据,如产量、质量指标和设备状态等。
- 流程工业MES需要实时采集流程参数、能耗消耗和原料质量等数据。
 
9、性能分析
- 离散工业MES用于分析生产效率、产品质量和资源利用率等关键绩效指标。
- 流程工业MES分析流程稳定性、能源效率和废品率等性能指标。
 
鉴于离散型与流程型企业各自的特点,它们在MES功能需求上侧重点有所不同。相对于离散型企业,流程型企业的设备与工艺自动化程度较高,因此流程型MES往往以安全、稳定、低耗、质量、得率等为生产管理与控制的重点优化目标,对过程自动化和管控信息化程度要求较高。而离散型企业由于设备与工艺具有较大的柔性,因此对生产计划调度与现场管控的要求较高,往往以生产效率、订单交付、制造柔性、生成成本与产品质量等为主要管控与优化目标。
 
 

流程型与离散型MES产品结构差异分析

 
从上面的分析可知,离散型MES与流程型MES在业务功能存在着明显差异,所以在进行MES产品设计需要考虑到各自的特征。
 
一、离散型MES产品体系结构
离散型MES产品体系结构中一般包括数据库层、数据集成层、基础平台层、现场管理层、现场管理层、核心业务层、计划管理层6层组成。
 

 
1、数据库层
这是MES系统的基础层,用于存储和管理所有相关的数据。它可以包括多个数据库,如关系型数据库(如SQL Server或Oracle)和实时数据库(如OPC服务器),用于存储生产过程中的各种数据,如设备状态、工艺参数、生产订单等。
 
2、数据集成层
该层负责将来自不同源头的数据进行整合和处理。它包括了数据采集、传输和转换等功能,能够从工厂现场的各种设备和系统中采集数据,并将其转换为MES系统所需的格式。
 
3、基础平台层
这一层提供了MES系统的核心功能和基础设施。它包括工厂模型、工艺模型、工作流引擎、算法引擎、任务调度等功能。通过基础平台层,用户可以访问MES系统的各项功能,并进行配置、监控和管理生产过程。
 
4、现场管理层
该层负责对生产现场进行实时监控和控制。它与设备和机器人等现场设备进行通信,获取实时数据并控制操作。现场管理层还可以提供诸如设备调度、异常处理、质量检测等功能,以确保生产过程的高效运行。
 
5、核心业务层
这一层包含了MES系统的核心业务逻辑。它提供了诸如订单管理、生产调度、物料追踪、质量管理等关键功能。核心业务层根据工厂的需求和规则,协调和优化生产资源,并实现生产计划的执行。
 
6、计划管理层
该层负责制定和管理生产计划。它涉及到计划建模、计划编制、计划分解、传真验证、计划调整等功能,将客户需求转化为具体的生产计划,并与其他层次进行协调,以实现合理的生产调度和资源分配。
 
这些层次相互关联并相互作用,构成了离散型MES产品体系结构的基本框架。通过这个体系结构,企业可以实现对生产过程的全面控制和管理,提高生产效率、降低成本,并满足客户需求和质量标准。
 
二、流程型MES产品体系结构
流程型MES产品体系结构主要由数据集成平台层、核心业务层、生产信息监控层、数据服务层等组成。
 

 
1、数据集成平台层
这是MES的基础层,用于处理数据的采集、存储和传输。它包括与现场设备和系统集成的接口,如传感器、PLC(可编程逻辑控制器)和SCADA(监控与数据采集系统),以及与企业级系统集成的接口,如ERP(企业资源规划)系统和PLM(产品生命周期管理)系统。数据集成平台层负责将来自各种来源的数据汇总和转换,确保数据的准确性和一致性。
 
2、核心业务层
该层实现了MES的核心功能,包括生产订单管理、调度计划、工艺路线管理、物料追溯和质量管理等。它通过对生产过程进行实时监控和控制,确保生产按照预定计划进行,并满足质量标准。核心业务层与数据集成平台层紧密合作,获取实时数据并生成报表、指标和分析结果,以支持决策制定和优化生产过程。
 
3、生产信息监控层
该层提供实时的生产信息可视化和监控功能。它通过仪表盘、报表和图形界面展示关键性能指标(KPIs)、生产进度和异常情况,帮助管理人员和操作人员迅速了解生产状态,及时做出反应。生产信息监控层通常具备报警和事件触发的能力,以支持问题处理和预测维护。
 
4、数据服务层
该层负责提供数据分析和决策支持功能。它基于历史数据和实时数据进行数据挖掘、统计分析和预测建模,为优化生产流程、改进质量和增加效率提供依据。数据服务层还可以与其他智能系统集成,提供MES与外部系统的数据接口,包括ERP接口、企业应用集成接口(EAI)、实验室信息管理系统接口(LIMS)。
 
总之,流程型MES产品体系结构包括数据集成平台层、核心业务层、生产信息监控层和数据服务层。这种体系结构使得制造企业能够实时监控和控制生产过程,并通过数据分析和智能化技术优化生产效率和质量。