离散制造行业MES的产品可追溯性建模

    1994版的ISO9000标准及2000版的ISO9000标准，都对产品的标识和可追溯性作了明确的规定，认为它能够有效识别和记录产品的形成过程，避免发生混淆和误用；并通过标识可以追踪某个产品或某批产品的原始状态、生产过程和使用情况，以便确定不合格原因，采取措施纠正和召回。
    跟踪和追溯通常包括3个方面功能，即跟踪、向前追溯和和向后追溯。Eads和Undhein（1984）对批次追踪进行定义，认为追溯的过程是从最终产品到原材料的展开和从原材料到所有的最终产品收敛的过程；Clement et al.（1992）首次提出了以类似于BOM展开的数据表达方式记录批次演绎关系；MESA组织对MES功能描述中将追溯归结为产品跟踪和谱系，从制造过程的角度明确规定满足可追溯性的各种要求。Cornelis Adrianus van Dorp（2004）在他的博士论文中总结了先前典型的物流模型和质量模型，在分析比较不同企业生产过程的基础上，得出了面向制造过程的跟踪和追溯参考模型；这种模型结构合理，通用性强，仿照单层制造BOM建立的批次组成清单能够明确地记录零件批次和组成的谱系关系，也较容易实现向前和向后追溯。

1 离散制造的可追溯性需求
    制造执行系统MES是位于企业上层企业资源计划ERP和底层设备自动控制系统PCS之间，面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。它能够有效地采集制造车间的信息，对生产过程进行实时地跟踪和反馈，为上层ERP提供准确及时地数据。
    MESA组织在白皮书中明确定义了MES的数据采集和生产追踪功能，通过数据采集监视工件在任意时刻的位置和状态来获取每一个产品的历史纪录，该记录向用户提供产品组及每个最终产品使用情况的可追溯性。ISA协会发布的SP95标准的第三部分明确定义了制造作业过程活动之间的关系，也非常适合生产跟踪和追溯。如图1所示，反映了各功能模块之间的关系。

图1 ISA95标准定义的生产作业管理功能模型

    生产跟踪和追溯涵盖了生产执行、数据采集和生产追踪的功能，首先由任务分派接收作业计划的数据，把产品数据、制造资源和生产执行联系起来，通过对生产执行信息的采集来支持生产跟踪和质量分析，并对任务的进度进行反馈。
    离散制造是相对于流程工业来说的，流程生产工艺固定，物料呈连续状态通过整个生产流程；而离散制造的产品配置经常有几个版本，相同配置版本又有不同的工艺版本，在实际生产过程中可以选择不同的路径，使制造过程资源和物料跟踪相当困难。
    从制造过程来看，离散制造车间的生产从生产指令开始，转换为任务投产并分派到每个工作中心，产品生产和谱系信息主要通过各种各样的单据来记录，从原材料入库、投产到交付，各种各样的单据支撑着企业的管理运作，生产信息不能及时地反映到车间主管和计划员手中，质量追溯过程繁琐，单据管理混乱。本文针对离散制造过程的特点，着眼生产跟踪、质量和物料批次组成关系3个方面进行面向制造过程的产品可追溯性数据建模，最后给出应用系统对生产过程跟踪和质量可追溯性的实现。