MOM 制造运营管理(一)

MOM是Manufacturing Operation Management的缩写,释义为制造运营管理。

美国仪器、系统和自动化协会(Instrumentation, System, and Automation Society, ISA)于2000年开始发布ISA-SP95标准,首次确立了制造运行管理(Manufacturing Operations Management, MOM)的概念,针对更广义的制造运营管理划定边界。IEC/ISO 62264标准采用UML建立了企业信息资源对象模型,通过人员、设备和物料三类基础资源模型构建过程段模型,联合生成运行能力、运行定义、运行调度和运行绩效四类对象模型 [1]。

作为该领域的通用研究对象和内容,并构建通用活动模型应用于生产、维护、质量和库存4类主要运行区域,详细定义了各类运行系统的功能及各功能模块之间的相互关系。2025年某航空企业应用案例中,MOM与制造执行系统(MES)共同构成管理核心体系,实现300余项核心指标的实时运行监控 [2]。

定义

IEC/ISO 62264标准对制造运行管理的定义是:通过协调管理企业的人员、设备、物料和能源等资源,把原材料或零件转化为产品的活动。它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。

性质

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,包括了生产纪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)之间的信息交互的定义。

制造运行管理的整体架构

IEC/ISO 62264标准又参考了美国普度大学的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互的信息流。在此基础上,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的内部的整体结构。

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互交互的信息。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、质量运行管理和库存运行管理。

制造运行信息的交互

为了实现MOM与业务计划系统(第4层)之间的信息更有效地集成与共享,IEC/ISO 62264标准分别针对MOM内部4类不同性质的区域进行了归纳与整合,将其与业务系统间交互的信息均归为4类,分别是:运行定义信息、运行能力信息、运行调度/请求信息和运行绩效/响应信息。这4类信息可根据所应用的制造运行管理区域进行细化,如图3所示,从而使得交互的制造运行信息能够形成一个完整的逻辑闭环。

基础信息资源定义

在明确了MOM的范围、结构和信息交互的基础上,IEC/ISO 62264标准采用UML(Unified Modeling Language)建立了企业信息资源对象模型,描述了企业信息的基本结构。首先通过建立3类基础资源模型(即:人员模型、设备模型和物料模型)作为企业信息构建的基础;进而使用并汇集这3类基础资源模型,辅以特定的参数描述和从属性描述,联合生成了过程段模型。过程段是指企业中一个生产段所需的所有资源和能力的汇集,可视为企业生产过程的基本粒度,过程段对象模型即成为了描述企业信息资源的基本单位。通过过程段模型与前面定义的3类基础资源模型的联合使用和汇集,便可生成与1.4节所述的制造运行信息相对应的对象模型,即运行能力模型、运行定义模型、运行调度模型和运行绩效模型,从而使MOM与业务计划系统之间相交互的制造运行信息有了对象模型的支撑,为MOM软件产品和软件系统的开发与集成奠定了坚实的基础。

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