一：MES系统简介及现状
随着MES应用系统在工业企业越来越广泛的推广，企业发现MES能够提高计划的实时性和灵活性，改善生产线的运行效率。美国AMR公司在90年代初提出，旨在加强物料需求计划（MRP）计划的执行功能，把MRP计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来，这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设置了必要的接口，与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。MES系统是实施企业高效制造战略和实现车间生产信息化的基本技术手段。现有的企业生产管理系统普遍由以ERP/MRPII为代表的企业管理软件，以SCADA.HMI为代表的生产过程监控软件和以支持企业全面集成的MES软件群组成。根据调查结果，MES可以对来自MRPII/ERP软件的生产管理信息细化、分解，将操作指令传递给底层控制，可以实时监控底层设备的运行状态，采集设备、仪表的状态数据，经过分析与处理，从而方便、可靠地将控制系统与信息系统联系在一起，并将生产状况及时反馈给计划层。进入二十一世纪，现代集成制造系统通过追踪生产信息流来实现对企业的全面控制和管理，它的系统结构已经逐步摆脱了完全按照物理层次划分并配置系统的传统模式，向着更加简单合理的综合模式发展。
虽然MES系统的发展历史较短，但它能有效地实现以时间为关键的制造思想，因而在发达国家推广的非常迅速，并给工厂带来了巨大的经济效益，对国外的管理界也产生了深远的影响。反观从国内看MES、ERP等概念进入我国都比较早，但只以DCS为代表的底层自动化和以ERP为代表的管理系统普及速度较快。我国工业企业的信息孤岛和缺损环链现象比国外更为突出，对MES系统层的认识相对落后。因此，加强对MES的研究和推广应用，探索MES系统的发展道路，对于提高我国企业的管理水平，增强制造业的竞争实力具有重要的意义。
二：MES系统基本流程及功能架构
MES系统管理主流程依然保持制造模式原流程。车间信息系统必须遵循车间原有管理思想，并在此基础上做出提升，MES系统正符合这个思想。MES系统管理对象是车间，并将车间作为一个相对独立的生产部门进行管理。从生产角度看，车间与上层的关系是接受生产计划（APS计划排产系统），并按上级的生产计划进行生产排程并组织生产。对影响车间生产计划的生产物料进行了抽象与扩充，经过分析后形成不同种分类：物料、设备、产能、品质、工艺流程、人员等。通过MES系统可对这几类进行有效管理。
MES系统从上级接收到生产计划后完成计划做出评估。MES系统在评估时对车间内的所有生产资源作一次平衡操作，同时其具备的APS排产引擎还可以提供多重优化算法供计划员选择。经过模拟评估，车间可以很清晰地给出完成计划的可行性和瓶颈所在。通过这个模拟结果我们可以给出充分的理由说明计划的可行性和需要补充的资源，真正做到在适当的时机补充适当的资源。当然，生产车间计划都可能遇到变化，所以，MES系统必须具备良好的人为调度调整的功能，系统可以根据现场情况的变化适时做出变化。
MES系统作为管理功能，并非一套简单的软件系统，它包含各种生产管理的功能软件集合。主要的MES功能模块，包括：1）生产管理系统模块；2）库存管理系统模块；3）辅助功能管理模块；4）系统维护管理模块。
MES系统功能结构图
每一个主要功能模块中均对所涵盖的核心数据做到全面管理，同时为了保证MES系统的高效性，不同功能模块时刻与高级排产系统、仓管物流系统、SAP系统保持交互对接。
三：MES系统设计简介
3.1：制造型企业管理系统一般采用C/S（Client/Server）和B/S（Brewer/Server）两种架构模式。因为受到生产现场的条件约束，C/S模式的使用需要较高的系统硬件配置和相对大的成本，并且相比较与B/S，C/S具有较大的维护工作量，复杂而又繁琐的系统升级，以及相对高的系统开发与维护成本，基于此，系统选用了B/S体系结构，其主要开发工具是C#与.NET，后台数据库使用SQL Server。开发完成的系统及数据库安装在WEB服务器，通过IIS发布到互联网上，生产车间和上层管理人员在办公室通过企业内部网络浏览器向WEB服务器发出请求，WEB服务器上的IIS服务再根据用户请求，执行相应的操作，并将结果生成HTML文件发送到客户端。
请求相应过程图
3.2：硬件情况，假设根据某生产企业已规定的数据传输与处理的需求，及数据处理量的要求结合企业实际数据处理量、现有的硬件资源和部门特点，为企业设计的系统硬件结构。系统部署在制造管理部门专用服务器上。制造现场的终端用户能够经过现场专用中心交换机和前置交换级的级联，继而实现对系统服务器的访问，系统通过采集与反馈每个生产单元的数据，构成覆盖全部门的开放式以太网络，旨在实现闭环管理的需求。系统主要围绕数据库服务器，对实施数据进行比照与存取，从而形成不同的统计分析报表，达到监视和控制生产信息已经管理生产流程的目的，提供规范的网际网络浏览查询与资料索取。同时MES系统专用服务器也可通过中心交换机与公司总机房的三层交换机相连，并依靠接口设置与其他管理系统（APS排产系统、HER管理系统、仓管物流系统等）实现数据实时交互、实时分析、实时共享。
MES系统硬件及网络架构图
软件方面在开发时，系统使用基于.NET的B/S软件架构编程语言采用C#，整个系统为了达到数据格式统一化、软件功能模块以及模块接口标准化，采用数据访问层、WEB表现层以及业务逻辑层三层体系架构。
数据访问层的任务是处理后台数据库和系统间的交互，数据访问模块与业务数据结构成本层。前者对数据库的详细操作进行封装，接受业务处理模块的数据访问请求，同时把操作结果通过业务数据的方式返还给业务
处理模块；WEB表现层做为系统功能的显示界面，并且是给予系统和用户交互接口。该层由安全认证模块以及页面显示模块组成。前者的任务是认证用户的身份以及访问权限，避免用户越界工作，而后者由ASPX或者HTML页面构成，其职责为对于用户的请求和输入数据进行接收。整个WEB表现层使用XML描述，在程序运行的过程中进行解析，便于将来修改；业务逻辑赠的控制机制将有限状态自动机引入，以此对业务流的流动执行进行控制，取得了对业务的顺序性以及逻辑性德控制的良好效果。其为制造业执行系统的主要构成部分，具体达到订并执行产品的生产计划、跟踪和处理产品数据。
数据库设计方面采用SQL Server2010容纳来了系统里所有的数据，在对数据库进行访问与操作时，使用适用于多层应用程序的ADO.NET，在当前信息系统应用程序中，是最常见的体系结构。相比于传统的ADO数据访问形式，ADO.NET同其的根本区别在于ADO采用OLEDB接口，同时以COM技术为基础，ADO.NET具备自身的接口，以Microsoft公司的.NET体系架构为基础。构成ADO.NET的类型有两类：为.NET数据提供对象以及用户对象。当中，提供对象的任务是将一些现实操作，例如数据从数据源的读取与写入完成等，在存储介质读到数据之后，然后通过用户对象进行数据的访问与操作。Data Adapter、Connection以及Command Builderden等等均可作为提供对象；而Data Relation、DataSet以及Datallow等等是用户对象。
任何系统对于权限控制都有严格的限定，MES系统中权限设计用户表由设定系统的管理员进行维护，各用户的用户名和密码均在用户表中设定，用户在登录的时候必须提供合法有效的帐号，以此保证系统的安全性。并且由系统管理员对用户担任的角色进行分配，每个角色都有不一样的作用，系统能按照用户担任的角色自行加载用户拥有的菜单，菜单意味着不一样的功能权限，进而实现控制权限。
四：总结
MES系统是专门针对制造企业设计，在MES系统的应用下，实现专业的工厂、车间生产信息化管理方案，帮助制造企业提高生产效率。针对目前制造行业的生产管理状况，以及提升企业生产效率和企业竞争力的需求，实施MES系统成为企业实现生产经营目标的关键。
第一、制造企业面临着日益激烈的国际竞争，企业开始更多地关注如何极速的响应市场变化，通过不断提高服务满足客户需求。而传统生产现场管理，对实时产出率、在线良率波动、工艺过程稳定性等生产现场信息缺乏有效的监控工具，问题只能在事后补救，这已无法满足今天复杂多变的竞争需要。迫切需要实施能够实现车间生产管理信息化、制造执行控制信息化的MES系统解决方案。
第二、实现车间生产作业透明化，找出影响产品品质和制造成本的问题，提高计划的实时性和灵活性，同时又能改善生产线的运行效率已成为每个企业所关心的问题。
第三、能够控制制造型企业工厂车间内的物料、设备、人员、流程指令以及所有资源来提高车间生产的执行控制能力，以提升制造竞争力，从而实现企业实时化的ERP/MES/SFC系统的信息集成控制与管理。
第四、MES系统为缩短产品质量周期，以完善自动化生产程度，替代和节省大量手动作业流程。实时信息采集和反馈功能，可消除信息不对称而造成的延误，提高对实时状况及时反馈率。
第五、针对企业生产全过程监控，提供品管人员自有的基础数据和分析工具，实时分析企业正在进行的日常品质，并以此为参考，对企业品质进行持续化、周期性的改进。同时MES系统实现主要对生产过程的实时监控和预警，降低了产品维修和重工的数量，节省通迅工具，实时无纸化工程生产，降低人力和其他资源无效使用率。
我国对于开发与应用MES系统还处在上升阶段，尚不能完全满足企业信息系统的紧密集成目的，我们应结合大数据时代的特点继而提出我国企业MES的实施标准和技术规范，其重要意义不仅在于企业信息化水平的提高，更在于同国际先进企业竞争力的增强。
论文作者:邢珊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：系统论文; 数据论文; 车间论文; 计划论文; 用户论文; 企业论文; 实时论文; 《基层建设》2019年第2期论文;