MES系統在中藥制藥行業應用研究

萬小偉　冷胡峰

摘要：現代工業自動化是信息技術的關鍵核心，促進了社會文明的快速發展。中藥是我國的傳統醫藥，中藥行業隨著社會的發展也逐漸蔓延與擴大。本文結合MES系統在華潤江中的成功實施，主要研究現代自動化MES系統在中藥制藥行業的推廣，分析MES系統的特點、構成及其應用等。

Abstract： Modern industrial automation is the key core of information technology and promotes the rapid development of social civilization. Traditional Chinese medicine is a traditional medicine in China， and the Chinese medicine industry has gradually spread and expanded with the development of society. This paper combines the successful implementation of MES in CR Jiangzhong， mainly studies the promotion of modern automated MES in the Chinese medicine pharmaceutical industry， and analyzes the characteristics， composition and application of MES.

關鍵詞：MES系統;中藥制藥;自動化

Key words： MES;traditional Chinese medicine pharmaceutical;automation

中圖分類號：TQ461? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）33-0208-02

0? 引言

制造執行系統（Manufacturing Execution System， MES）是一種涉及整個生產過程的管理與控制執行的集成系統，已經被廣泛地應用于生物或工業制造。中醫中藥是我國的傳統瑰寶，被世界各國人民所認可，由此中醫診斷也遍布全球。中藥的成分是由一系列自然資源按照一定比例配合而成，其應用占據全球藥物的1/3，有接近40億人口應用過中藥治療，效果顯著。由此了解到，中醫藥的前景廣闊，其制藥發展的范圍也逐漸增加。然而，我國中藥生產技術仍然比較落后，中藥生產屬于流程工業，從原材料到成品的整個流程屬于全封閉或半封閉的生產過程。

1? MES系統概述

通過調查發現，大多數企業的生產管理系統都包括ERP、MRPⅡ、SCADA、PLC HMI、MES、WMS、LIMS等功能單元。這些功能單元都通過MES進行集成與協調控制，確保企業的管理計劃系統的自動化及其有效性。

在20世紀末，在工業管理系統流程中，時常出現控制系統與業務系統之間的脫節，且急需一個中間層將這兩個系統連接起來，而MES系統即是為了滿足這個需求的一種集成系統。在一般生產制造結構中，企業的信息化架構通常用三層結構表示，即計劃層、執行層與控制層。其中執行層結構便是由MES系統構成，作為企業信息系統與過程控制系統的橋梁，作為一個集成與協調控制的作用，連接業務管理系統與生產設備控制系統，形成閉環信息系統，將管理系統中業務管理計劃傳送至實際生產單元，再將該生產單元的相關信息反饋與處理。MES不僅僅是單一的生產系統，而是一種集成上下層級之間的信息傳遞系統，且貫穿管理層與實際生產層，使得各階段信息能夠得到分享與反饋，以此提高企業的生產效益。

2? MES的形成過程

①二十世紀中期，企業的財務逐漸開發出MRP，其作用是對企業物料需求進行規劃與管理。

②二十世紀中期，基于對生產的預測、需求的分配管理，以及現場的管理功能，逐漸總結了一系列具有預測、信息追蹤以及產品管理功能的管理手段。如設備狀態監控系統、質量管理系統、生產進度跟蹤、生產統計等功能的生產管理系統。但這些系統的功能比較單一，具有很強的局限性，層級之間缺少鏈接，形成了一個個孤島。

③二十世紀后期，這些層級之間的連接逐漸加強，通過擴大系統的功能，集成后的MES針對現場的生產實現管理作用，實時記錄并跟蹤進度信息、設備狀態信息及其性能信息等，且上層的生產計劃系統與底層的過程控制系統逐漸集成為MES的原型。其主要功能為生產現場管理和流程控制管理，從初始電子批記錄開始到完成產品的整個生產過程進行流程優化管理。當生產現場發生異狀時，MES系統能及時做出判斷，并利用現場實時傳遞數據進行處理，傳遞數據反饋至現場與管理層，指導后續生產過程，從而加強了工廠的流程管理，提高了企業生產率和準時率。

3? MES的應用

隨著自動化技術的快速發展，國外發達國家逐漸關注MES技術的研究與開發，逐漸形成為一個軟件產業。從二十世紀末期開始，MES的市場快速擴大，其軟件的全球銷量以成倍量增長。MES是以過程數據模型為核心的過程控制系統，其通信系統連接實時數據庫與關系數據庫。MES在運行過程中實時監測生產狀態，并對其進行控制和診斷，從而實現功能整合、過程管理、狀態監測以及控制優化等，直接影響管理層對生產計劃、訂單處理、調度、維護以及數據處理等判斷。

在實際生產過程中，MES設置于計劃管理層與控制層之間，實現計劃調度與管理等功能。這是由于企業的各種缺陷加強了其對信息管理的認識，從產品中獲取數據信息。通過操作控制系統傳送至計劃管理級，以此連續信息流實現企業信息的集成與管理，保證企業的穩定發展。

依據調查數據得出，2004年全球MES系統的市場占有率穩步上升，與2000年相比，增長幅度超過了50%，其營業額達到十億美元。其中汽車行業的MES營業收入占1/20左右，增長幅度為2001年的150%，食品與消費類產品的市場份額為6100萬美元，形成一倍的增長幅度，計算機等電子設備的增長率為39%，從供應商角度分析得出，MES專業供應商的銷售量達到自動化公司的一倍以上，因此，可以預測 GE Fanuc、Rockwell Automation、 Invensys、Siemens等 MES主流供應商會加大行業應用力度。二十世紀末，國內開始對MES進行研究，依據本地特色提出管控一體化系統，如CIMS、MES、ERP、SCM、LIMS等管理理念。我國的工業信息化發展起初通過西門子公司引進MES系統，并沿著西方工業國家的路徑發展，由工廠自動化發展到信息化管理。在二十一世紀初，逐漸普及DCS、SCADA. PLC、FCS，由此帶來管理信息化水平的提升， MES的企業信息化也逐漸被認可且形成共識。我國的省、市級政府主管部門、科研教育與研究單位以及相關企業開始跟蹤與研究MES。如增設MES學習課程，創立MES學習網站與論壇，培養MES專業研究生，開辦制造業信息化工程和先進制造技術工程研究所，并有該相關研究機構主辦國際研討會。近年來，MES在我國的發展與應用逐漸加快，是工業流程自動化的技術核心，對企業生產效率及其產品質量的提高、成本及資源消耗的降低具有重要的促進作用。隨著MES技術的廣泛應用，逐漸得到了國家政府與企業的大力支持與高度重視，國家設立了“流程工業制造執行系統”重大專項。MES系統集成了計劃調度、資源管理、質量控制、數據處理等功能，為訂單、物料、設施、資源、流程等所有工廠資源信息提供一個信息集成平臺，在整個企業信息集成系統中承上啟下、居于生產活動與管理活動信息溝通的橋梁作用，具有良好的發展前景。石油化工與煉鋼等工業類行業針對過程控制開發了具有自主產權的MES系統，該系統在功能結構方面取得了重要進展。例如上海寶鋼集團公司與大多數地區的卷煙廠、華潤江中、太極集團等大型制藥企業已先后在生產上應用并實施了MES系統。集成了追蹤自動辨識技術，通過傳感器等儀器設備，自動采集現場生產數據，并對數據進行處理與反饋，實現實時信息管理。

4? MES的特點

MES系統在中藥制造行業應用中具有較好的管理優勢，與常規企業中的員工管理對比，可實時掌握整個生產過程資源，結合制程和作業規則進行監督，實時對比跟蹤狀態與計劃，并快速判斷比較，監督是首要特點。①中藥產品通常需要特殊規格的材料，有時需要特殊的設備進行裝配，因此需要對其整個生產制程進行監督處理。通過MES系統給設備配置自動辨識技術，實時獲取設備狀態、材料規格、作業狀況等信息，并對計劃中的設定目標值對比，以此實時控制管理生產。②中藥產品的制造流程需要實時監控品質，實時高頻率地收集所有現場的產品質量信息，并根據不同的制程、產品檢驗、修理與維護、站別、產品時間區段或指令做統計分析，發送信息給管理計劃層，以此對產品品種進行管理與控制。該方式可減少人力資源的使用，避免了人為誤差，直接降低了整個產品的制造成本。③中藥制藥還需對其整個生產過程中的設備進行監督，任意時刻均要了解各階段生產設備的狀況，如有異常發生，則需要實時進行維修，并調整相應的生產活動。

MES系統除了具有監控功能外，還有控制與管理功能。依賴上述生產過程檢測的功能，可以進一步將生產過程中每個獨立的自動化物料搬運設備、自動檢測設備及自動化生產設備進行聯機處理，構成較完整的自動化系統，綜合地發揮其作用。一般而言，過程中各獨立自動化設備僅僅是為了解決一些計劃過程中的生產瓶頸問題，且需要人工干預配合進行自動化作業，因此未能體現出自動化管理的功能。此時可以通過MES配合柔性制造系統對生產過程進行控制。柔性制造系統是以個性化為目的并以自動化設備為中心，配合輔助設備進行生產，使制造單元能夠更加有效地按照預定的程序執行。通過MES系統實時獲取生產過程狀態、制造過程、規劃系統所設定的生產目標，因而能夠有效地整合控制各自獨立的自動化設備，提高整個系統的生產效率。

5? 總結

中醫中藥是我國的文化瑰寶，其服務群體遍布全球，占據全球人口的1/3市場，做大做強中醫中藥企業是時代賦予我們的重要使命。中藥的制造屬于流程工業，MES即是針對流程的管理與執行系統。本文主要對MES系統的概述、形成、應用及其特點進行了研究，為其在中藥制藥行業的應用提供指導意義。

參考文獻：

[1]洪艷萍，趙路軍，許祎，等.中藥企業 MES 系統的研發及應用[J].自動化與儀表，2014，29（11）：5-7.

[2]李鑫，夏筱筠，常曉芳.企業車間生產調度 MES 系統的設計與研究[J].組合機床與自動化加工技術，2010（8）：109-112.

[3]王浩遠，梁昌勇，俞家文，等.基于 RFID 技術的汽車總裝 MES系統研究[J].計算機技術與發展，2010，20（9）：222-226.

[4]崔江波，呂希勝，姜瀅，等.面向煙草行業的 MES 系統模型研究與設計[J].制造業自動化，2009，6：136-138.

[5]刁樹民，金喜波，楊明遠，等.離散型制造業應用 MES 系統模型設計[J].佳木斯大學學報：自然科學版，2009，27（2）：223-225.

[6]周科，鐘潤陽，戴青云，等.基于 RFID 技術的離散制造業 MES 系統設計與實現[J].中國制造業信息化，2008，37（19）：5-7.

[7]黃永杰.制造執行管理系統（MES）的應用探析[J].價值工程，2011，30（21）：163-164.