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　　丁毅（1953—）

　　男，碩士，陜西科技大學(xué)教授，研究領(lǐng)域?yàn)榫G色包裝，模擬控制。

　　1 引言

    在制造企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，其最主要的問(wèn)題之一是車間生產(chǎn)管理和控制問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題一直是國(guó)內(nèi)外車間管理研究的重點(diǎn)之所在。計(jì)算機(jī)大規(guī)模應(yīng)用到生產(chǎn)管理過(guò)程之后生產(chǎn)管理從觀念到生產(chǎn)方式的采用都發(fā)生了重大的變革，隨著企業(yè)信息化的不斷深入，信息的快速、準(zhǔn)確傳遞變得越來(lái)越重要。

　　2 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）概述

    企業(yè)信息化主要涉及這三個(gè)層面：計(jì)劃層、執(zhí)行層和控制層，目前，主要瓶頸在執(zhí)行層。傳統(tǒng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理只是黑箱作業(yè)，這已無(wú)法滿足今天復(fù)雜多變的競(jìng)爭(zhēng)需要。為解決生產(chǎn)計(jì)劃的適應(yīng)性以及增加底層生產(chǎn)過(guò)程的信息流動(dòng)，提高計(jì)劃的實(shí)時(shí)性和靈活性，20世紀(jì)90年代美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)(Advanced Manufacturing Research, AMR)提出了“制造執(zhí)行系統(tǒng)”的概念，并將MES定位為“位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的各項(xiàng)車間管理信息系統(tǒng)”，它以當(dāng)前視角向操作人員／管理人員提供生產(chǎn)過(guò)程的全部資源(人員、設(shè)備、材料、工具和客戶要求)的數(shù)據(jù)和信息。其著重點(diǎn)是將信息技術(shù)運(yùn)用于改善制造過(guò)程。

    MES屬于企業(yè)管理應(yīng)用軟件的范圍，起源于離散工業(yè)，又?jǐn)U展到流程工業(yè)，在整個(gè)企業(yè)信息集成系統(tǒng)中承上啟下，是生產(chǎn)活動(dòng)與管理活動(dòng)信息溝通的橋梁，與上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)和底層生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)一起構(gòu)成企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng)，把業(yè)務(wù)計(jì)劃的指令傳達(dá)到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息及時(shí)收集、上傳和處理，通過(guò)雙向通信，提供整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)以及供應(yīng)鏈中以任務(wù)作為關(guān)鍵因素的信息。

    將MES應(yīng)用于車間中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車間生產(chǎn)的管理與控制，實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)縫集成。
本文著重闡述煙廠MES車間管理系統(tǒng)。

　　3 煙廠MES研究

    MES不單是面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)，而是作為上、下兩個(gè)層次之間雙方信息的傳遞系統(tǒng)，是連接現(xiàn)場(chǎng)層和經(jīng)營(yíng)層，改善生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效益的前沿系統(tǒng)。作為車間管理系統(tǒng)核心，MES可看作是一個(gè)通訊工具，一方面它為企業(yè)其他各種應(yīng)用系統(tǒng)提供現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息，生產(chǎn)工藝管理可以通過(guò)MES的產(chǎn)品產(chǎn)出和質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，另一方面MES也從其他的系統(tǒng)獲取自身需要的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)保證了MES在工廠的正常運(yùn)行。就煙廠而言，卷包設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成卷接包車間內(nèi)所有設(shè)備的實(shí)時(shí)、有效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)采集查詢系統(tǒng)以卷接包設(shè)備數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況（生產(chǎn)、運(yùn)行、質(zhì)量、消耗等各方面的數(shù)據(jù)）的實(shí)時(shí)監(jiān)控，使各級(jí)管理層人員能夠全面、準(zhǔn)確、快速地了解到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)調(diào)度采取相應(yīng)的措施；通過(guò)對(duì)大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，強(qiáng)化生產(chǎn)和設(shè)備管理，為企業(yè)提供一個(gè)基于知識(shí)管理的、以全壽命周期管理為特征的、支持現(xiàn)場(chǎng)—科室—企業(yè)三級(jí)管理的設(shè)備管理計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)；以工單管理為重點(diǎn)，利用信息流將企業(yè)的物資流和管理流串成一個(gè)有機(jī)的體系，滿足企業(yè)在項(xiàng)目管理、維修管理、工單跟蹤和備件費(fèi)用計(jì)劃、設(shè)備資產(chǎn)趨勢(shì)分析及綜合統(tǒng)計(jì)分析方面的需要。

    根據(jù)煙草行業(yè)自身的特點(diǎn)，即混合模式的生產(chǎn)方式、生產(chǎn)計(jì)劃變動(dòng)頻繁、較高的生產(chǎn)預(yù)測(cè)性要求等，設(shè)備需要維護(hù)量大、生產(chǎn)工藝柔性小、維護(hù)頻繁等，煙廠的MES系統(tǒng)模型的構(gòu)建應(yīng)注重從生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)到成品產(chǎn)出的生產(chǎn)優(yōu)化信息，即對(duì)上層計(jì)劃管理是執(zhí)行，對(duì)下層控制系統(tǒng)是指揮。

　　4 MES的關(guān)鍵

    MES的關(guān)鍵是強(qiáng)調(diào)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化，它需要收集生產(chǎn)過(guò)程中大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)實(shí)時(shí)事件及時(shí)處理。同時(shí)又與計(jì)劃層和控制層保持雙向通信能力，從上下兩層接收相應(yīng)數(shù)據(jù)并反饋處理結(jié)果和生產(chǎn)指令。因此應(yīng)將MES作為一種生產(chǎn)模式, 把制造系統(tǒng)的計(jì)劃和進(jìn)度安排、追蹤、監(jiān)視和控制、物料流動(dòng)、質(zhì)量管理、設(shè)備的控制和計(jì)算機(jī)集成制造接口（CIM）等一體化去考慮，以最終實(shí)施制造自動(dòng)化戰(zhàn)略。

　　5 煙廠制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的設(shè)計(jì)

    根據(jù)煙廠MES系統(tǒng)定位和功能，結(jié)合煙草行業(yè)信息化系統(tǒng)建設(shè)原則，煙廠MES系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)遵循“實(shí)用、可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、完整”的原則，突出實(shí)用性、符合MES功能規(guī)范,確保系統(tǒng)的安全性和可擴(kuò)充性。系統(tǒng)要充分體現(xiàn)MES的實(shí)時(shí)性、執(zhí)行性、集成性和可視性等特點(diǎn)。

    建成的系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：建成一個(gè)統(tǒng)一的生產(chǎn)指揮調(diào)度平臺(tái)；通過(guò)關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集提供整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)分析；實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)的車間考核功能；提供質(zhì)量的在線跟蹤控制和預(yù)警提示；實(shí)現(xiàn)與已有系統(tǒng)的有機(jī)集成。

　　6 煙廠MES系統(tǒng)

    煙廠MES數(shù)據(jù)流圖如圖1所示。MES使用當(dāng)前的、精確的數(shù)據(jù)來(lái)響應(yīng)、指導(dǎo)、觸發(fā)、報(bào)告生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的事件；對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度，指揮生產(chǎn)，為企業(yè)決策提供直接的支持。各子系統(tǒng)功能如下：

    （1）生產(chǎn)查詢子系統(tǒng)。提供對(duì)WEB的支持，可以根據(jù)不同的角色和權(quán)限，在Internet上對(duì)生產(chǎn)的各種情況進(jìn)行查詢，對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)情況進(jìn)行及時(shí)地了解。

    （2）生產(chǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)。調(diào)度中心系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視主要生產(chǎn)線設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行狀況，并根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控狀況進(jìn)行生產(chǎn)指揮調(diào)度。

    （3）質(zhì)量檢測(cè)與控制子系統(tǒng)。系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的各種物料進(jìn)行在線或者離線的檢測(cè)和跟蹤，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理全部環(huán)節(jié)（原輔料、在制品、產(chǎn)成品），分析在線質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量問(wèn)題。找出產(chǎn)生問(wèn)題的原因，提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

    （4）物料跟蹤子系統(tǒng)。實(shí)時(shí)跟蹤采集各種物料在生產(chǎn)線上的信息，為系統(tǒng)提供原材料、在制品、產(chǎn)品在生產(chǎn)線上的數(shù)據(jù)和信息，包括批次信息，時(shí)間信息，物料流動(dòng)信息，工藝控制信息以及產(chǎn)品在線質(zhì)量信息等。

    （5）原材料消耗管理子系統(tǒng)。采集原材料的消耗數(shù)據(jù)，為成本計(jì)算提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)有效的庫(kù)存管理。

　　7 軟件技術(shù)及web服務(wù)

    制造執(zhí)行系統(tǒng)作為一種車間生產(chǎn)管理和控制理論最終要通過(guò)軟件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，軟件技術(shù)以及信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)在制造執(zhí)行系統(tǒng)中占有很重要的地位。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和信息技術(shù)發(fā)展迅猛，出現(xiàn)了大量的新技術(shù)和新方法，這些技術(shù)主要體現(xiàn)在面向?qū)ο蠹夹g(shù)、構(gòu)件技術(shù)和分布式計(jì)算技術(shù)、動(dòng)態(tài)web技術(shù)幾個(gè)方面。

    本文談及的煙廠車間管理系統(tǒng)以ASP.NET作為開發(fā)工具，采用web服務(wù)以動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新，與SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔記錄。ASP.NET開發(fā)簡(jiǎn)便、易于管理、具有更好的安全性[10]，用web服務(wù)器做客戶端，可以跨防火墻操作，比以往的客戶端服務(wù)器具有更大的靈活性和便利性，數(shù)據(jù)庫(kù)提供歷史生產(chǎn)信息記錄，Web應(yīng)用程序采用 Microsoft visual studio做開發(fā)平臺(tái)，界面簡(jiǎn)單，流程清晰，開發(fā)完畢后發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上供用戶訪問(wèn)。

　　8 結(jié)束語(yǔ)

    制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）彌合了企業(yè)計(jì)劃層和生產(chǎn)車間過(guò)程控制系統(tǒng)之間的間隔，是制造過(guò)程信息集成的紐帶。本系統(tǒng)直接結(jié)合煙廠生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，滿足煙廠生產(chǎn)要求。煙廠MES車間管理系統(tǒng)靈活性高，可維護(hù)性強(qiáng)，使MES在生產(chǎn)管理中發(fā)揮重要的作用，為企業(yè)實(shí)時(shí)成本的計(jì)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)企業(yè)控制、降低制造成本，提高生產(chǎn)效率起到重要的作用，MES的應(yīng)用將全面提高煙廠的信息化管理水平。 

　　其他作者；

    陳艷（1983—）女，研究生，研究領(lǐng)域?yàn)橹圃靾?zhí)行系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制。 

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