控制网

　　丁毅（1953—）

　　男，硕士，陕西科技大学教授，研究领域为绿色包装，模拟控制。

　　1 引言

    在制造企业的产品生产过程中，其最主要的问题之一是车间生产管理和控制问题，这个问题一直是国内外车间管理研究的重点之所在。计算机大规模应用到生产管理过程之后生产管理从观念到生产方式的采用都发生了重大的变革，随着企业信息化的不断深入，信息的快速、准确传递变得越来越重要。

　　2 制造执行系统（MES）概述

    企业信息化主要涉及这三个层面：计划层、执行层和控制层，目前，主要瓶颈在执行层。传统生产现场管理只是黑箱作业，这已无法满足今天复杂多变的竞争需要。为解决生产计划的适应性以及增加底层生产过程的信息流动，提高计划的实时性和灵活性，20世纪90年代美国先进制造研究机构(Advanced Manufacturing Research, AMR)提出了“制造执行系统”的概念，并将MES定位为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的各项车间管理信息系统”，它以当前视角向操作人员／管理人员提供生产过程的全部资源(人员、设备、材料、工具和客户要求)的数据和信息。其着重点是将信息技术运用于改善制造过程。

    MES属于企业管理应用软件的范围，起源于离散工业，又扩展到流程工业，在整个企业信息集成系统中承上启下，是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁，与上层业务系统和底层生产设备控制系统一起构成企业的神经系统，把业务计划的指令传达到生产现场，将生产现场的信息及时收集、上传和处理，通过双向通信，提供整个企业的生产活动以及供应链中以任务作为关键因素的信息。

    将MES应用于车间中，可以实现对车间生产的管理与控制，实现信息的无缝集成。
本文着重阐述烟厂MES车间管理系统。

　　3 烟厂MES研究

    MES不单是面向生产现场的系统，而是作为上、下两个层次之间双方信息的传递系统，是连接现场层和经营层，改善生产经营效益的前沿系统。作为车间管理系统核心，MES可看作是一个通讯工具，一方面它为企业其他各种应用系统提供现场的数据信息，生产工艺管理可以通过MES的产品产出和质量数据进行优化，另一方面MES也从其他的系统获取自身需要的数据，这些数据保证了MES在工厂的正常运行。就烟厂而言，卷包设备数据采集系统负责完成卷接包车间内所有设备的实时、有效、准确的数据采集；数据采集查询系统以卷接包设备数据采集为基础，通过对各个设备的运行状况（生产、运行、质量、消耗等各方面的数据）的实时监控，使各级管理层人员能够全面、准确、快速地了解到生产现场情况，发现问题并及时调度采取相应的措施；通过对大量数据的统计分析，强化生产和设备管理，为企业提供一个基于知识管理的、以全寿命周期管理为特征的、支持现场—科室—企业三级管理的设备管理计算机工作平台；以工单管理为重点，利用信息流将企业的物资流和管理流串成一个有机的体系，满足企业在项目管理、维修管理、工单跟踪和备件费用计划、设备资产趋势分析及综合统计分析方面的需要。

    根据烟草行业自身的特点，即混合模式的生产方式、生产计划变动频繁、较高的生产预测性要求等，设备需要维护量大、生产工艺柔性小、维护频繁等，烟厂的MES系统模型的构建应注重从生产计划下达到成品产出的生产优化信息，即对上层计划管理是执行，对下层控制系统是指挥。

　　4 MES的关键

    MES的关键是强调整个生产过程的优化，它需要收集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件及时处理。同时又与计划层和控制层保持双向通信能力，从上下两层接收相应数据并反馈处理结果和生产指令。因此应将MES作为一种生产模式, 把制造系统的计划和进度安排、追踪、监视和控制、物料流动、质量管理、设备的控制和计算机集成制造接口（CIM）等一体化去考虑，以最终实施制造自动化战略。

　　5 烟厂制造执行系统(MES)的设计

    根据烟厂MES系统定位和功能，结合烟草行业信息化系统建设原则，烟厂MES系统建设应遵循“实用、可靠、先进、经济、完整”的原则，突出实用性、符合MES功能规范,确保系统的安全性和可扩充性。系统要充分体现MES的实时性、执行性、集成性和可视性等特点。

    建成的系统应达到以下目标：建成一个统一的生产指挥调度平台；通过关键点的数据采集提供整个生产过程的数据分析；实现以数据采集为基础的车间考核功能；提供质量的在线跟踪控制和预警提示；实现与已有系统的有机集成。

　　6 烟厂MES系统

    烟厂MES数据流图如图1所示。MES使用当前的、精确的数据来响应、指导、触发、报告生产现场发生的事件；对实时采集的数据进行分析处理，在此基础上，进行生产调度，指挥生产，为企业决策提供直接的支持。各子系统功能如下：

    （1）生产查询子系统。提供对WEB的支持，可以根据不同的角色和权限，在Internet上对生产的各种情况进行查询，对产品的生产情况进行及时地了解。

    （2）生产监控子系统。调度中心系统实时监视主要生产线设备生产运行状况，并根据实时监控状况进行生产指挥调度。

    （3）质量检测与控制子系统。系统对生产环节中的各种物料进行在线或者离线的检测和跟踪，实现质量管理全部环节（原辅料、在制品、产成品），分析在线质量检测数据，及时发现生产过程的质量问题。找出产生问题的原因，提高产品质量，保证产品质量的稳定性。

    （4）物料跟踪子系统。实时跟踪采集各种物料在生产线上的信息，为系统提供原材料、在制品、产品在生产线上的数据和信息，包括批次信息，时间信息，物料流动信息，工艺控制信息以及产品在线质量信息等。

    （5）原材料消耗管理子系统。采集原材料的消耗数据，为成本计算提供依据，实现有效的库存管理。

　　7 软件技术及web服务

    制造执行系统作为一种车间生产管理和控制理论最终要通过软件系统来实现，因此，软件技术以及信息系统的设计和开发在制造执行系统中占有很重要的地位。近年来，计算机软件技术和信息技术发展迅猛，出现了大量的新技术和新方法，这些技术主要体现在面向对象技术、构件技术和分布式计算技术、动态web技术几个方面。

    本文谈及的烟厂车间管理系统以ASP.NET作为开发工具，采用web服务以动态网页的形式实现数据的实时更新，与SQL Server数据库链接，对生产数据进行归档记录。ASP.NET开发简便、易于管理、具有更好的安全性[10]，用web服务器做客户端，可以跨防火墙操作，比以往的客户端服务器具有更大的灵活性和便利性，数据库提供历史生产信息记录，Web应用程序采用 Microsoft visual studio做开发平台，界面简单，流程清晰，开发完毕后发布到互联网上供用户访问。

　　8 结束语

    制造执行系统（MES）弥合了企业计划层和生产车间过程控制系统之间的间隔，是制造过程信息集成的纽带。本系统直接结合烟厂生产实际进行应用开发，满足烟厂生产要求。烟厂MES车间管理系统灵活性高，可维护性强，使MES在生产管理中发挥重要的作用，为企业实时成本的计算提供基础数据，对企业控制、降低制造成本，提高生产效率起到重要的作用，MES的应用将全面提高烟厂的信息化管理水平。 

　　其他作者；

    陈艳（1983—）女，研究生，研究领域为制造执行系统，计算机控制。 

　　参考文献：

    [1] 李建华.制造执行系统MES现状及发展趋势探讨.e-work ，2005.4.

    [2] 谢星岸等.水泥企业制造执行系统MES应用开发.水泥工程，2005.4.

    [3] 孙宁，陈杰，蒋晓春，李东波.略论制造执行系统高技术通讯.1999.10：60-62.

    [4] 张志檩.国内外制造执行系统（MES）的应用与发展.中国自动化控制网，2004.9.

    [5] 叶楠,奚立峰.制造执行系统(MES)实时性的改进和系统整合.工业工程与管理，2005.6.

    [6] 王海英.MES：卷烟企业面向制造执行的实时信息系统.安徽烟草，2004.12.

    [7] 朱尚明，邵志清,谢晓玲.基于ASP.NET的Web服务及其开发技术.微机发展, 2003.10(13).