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對于企業(yè)來說，控制系統(tǒng)、制造控制系統(tǒng)(MES)、企業(yè)規(guī)劃系統(tǒng)(ERP)以及管理信息系統(tǒng)的協(xié)同作用是引導(dǎo)企業(yè)長期保持利益和價值企業(yè)信息系統(tǒng)。而MES系統(tǒng)作為國內(nèi)CIMS和國外ATM的重要組成部分，必然會引起人們的高度重視。本文在探討了MES系統(tǒng)基本模型的基礎(chǔ)上，分析了MES軟件系統(tǒng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。
引言
制造業(yè)管理模式的變更以及數(shù)字化生產(chǎn)的應(yīng)用是推動制造業(yè)朝著信息化方向發(fā)展的基本動力，也是企業(yè)推行制造執(zhí)行系統(tǒng)（EMS）的根本原因。制造執(zhí)行系統(tǒng)是現(xiàn)代信息技術(shù)在生產(chǎn)管理中應(yīng)用的體現(xiàn)，是位于上層的計劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向生產(chǎn)的管理信息系統(tǒng)。
MES在國內(nèi)外各個企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，而我國的部分企業(yè)卻將信息系統(tǒng)建設(shè)普遍放在了ERP管理系統(tǒng)和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)兩方面。數(shù)控生產(chǎn)的管理模式和生產(chǎn)流程對企業(yè)信息化建設(shè)來說是一次巨大的挑戰(zhàn)，如果僅僅通過開發(fā)ERP管理系統(tǒng)和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)已經(jīng)完全不能滿足新形勢的需求。而借助于EMS系統(tǒng)則可以很好的滿足該需求，這也是MES系統(tǒng)在短短幾年內(nèi)在國際上迅速發(fā)展的原因。
當(dāng)前，我國對于MES的研究開發(fā)和應(yīng)用仍處在起步階段，選擇合適的開發(fā)工具，開發(fā)出我國企業(yè)的MES軟件產(chǎn)品，實現(xiàn)企業(yè)系統(tǒng)之間的緊密集成，對于提升我國企業(yè)信息化的水平，增強與國際先進企業(yè)的競爭力，都具有著重要的意義?；诖?，本文重點分析MES軟件系統(tǒng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。
一、MES概念
國際聯(lián)合會對MES的定義是可以通過信息傳遞對從訂單下達到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。一旦企業(yè)內(nèi)部發(fā)生實時事件時，借助于MES軟件系統(tǒng)可以第一時間做出反應(yīng)、報告，并結(jié)合數(shù)據(jù)信息進行有效指導(dǎo)和處理。這種可以迅速響應(yīng)狀態(tài)變化的方式可以降低企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動，對于正常生產(chǎn)運作過程較為有利，同時還能增強企業(yè)的交貨能力，改變物料的流通性能，增強生產(chǎn)回報率。通過雙向的直接通訊，MES可以在企業(yè)內(nèi)部和整個產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供相關(guān)的行為關(guān)鍵任務(wù)信息。
二、MES軟件系統(tǒng)基本模型
1.數(shù)據(jù)存儲層
數(shù)據(jù)存儲層的主要功能是存儲相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，支持MSSQL，Oracle，DB2等主流數(shù)據(jù)庫，也可以借助于文本文件、Access等形式對小批量或者是臨時性的本地數(shù)據(jù)進行保存。在MES軟件系統(tǒng)中存在有很多現(xiàn)場上位機管理軟件，一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常，現(xiàn)場上位機管理軟件就能在單機狀態(tài)下運行，此時的數(shù)據(jù)信息將會暫時在本地文件中進行保存，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連接正常后將會統(tǒng)一提交給網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，這種存儲方式不僅可以確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運行，還能提升網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的一致性和完整性水平。另外，存儲層還負責(zé)管理數(shù)據(jù)字典。
2.數(shù)據(jù)驅(qū)動層
在MES軟件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)驅(qū)動層占據(jù)核心地位，不僅可以實現(xiàn)與物理數(shù)據(jù)層之間的交互、映射邏輯對象及物理結(jié)構(gòu)，還能建立數(shù)據(jù)模型、智能化驅(qū)動、封裝邏輯規(guī)則和邏輯數(shù)據(jù)等功能。實際上，數(shù)據(jù)驅(qū)動層主要是基于面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)建模與驅(qū)動平臺，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)和界面的關(guān)聯(lián)以及數(shù)據(jù)的自動存取等功能。
3.通用中間件
通用中間件主要包括有數(shù)據(jù)集成層、報表展示層以及業(yè)務(wù)構(gòu)建層。數(shù)據(jù)集成層可以實現(xiàn)來自多個或者異構(gòu)數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)存取及規(guī)則映射，向應(yīng)用層展現(xiàn)相關(guān)的規(guī)則和協(xié)議，并將下層數(shù)據(jù)的復(fù)雜性和異構(gòu)型特征屏蔽起來。報表展示層主要是提供標準性的報表展示構(gòu)件和技術(shù)，降低開發(fā)報表中的復(fù)雜性，并提供與企業(yè)門戶等系統(tǒng)相關(guān)的集成所需要的基礎(chǔ)接口。
業(yè)務(wù)構(gòu)建層主要是封裝系統(tǒng)建模所需的基礎(chǔ)功能和技術(shù)，由于具有組件化的特點，在開發(fā)的過程中可以有效減輕難度，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性水平。通用中間件主要對通用的技術(shù)和功能進行模塊化的封裝，確保業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)功能之間分工明確，在業(yè)務(wù)和應(yīng)用變化的過程中，始終保證技術(shù)支撐平臺不變，增強系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建的穩(wěn)定性和升級的靈活性。
4.建模集成層
建模集成層主要是結(jié)合企業(yè)自身的實際，通過為工廠、產(chǎn)品以及業(yè)務(wù)提供相關(guān)的建模功能，進而搭建出合適的MES系統(tǒng)。為了滿足用戶使用系統(tǒng)過程中的個性化需求，應(yīng)用集成層為用戶提供了不同類型的自定義功能。
三、MES軟件系統(tǒng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)
1.多BOM結(jié)構(gòu)及其相互轉(zhuǎn)換技術(shù)
在實際的生產(chǎn)過程中，MES通過使用BOM產(chǎn)生與物料相關(guān)的配套表，以方便庫房對物料的有效性進行檢驗以及發(fā)放物料；對生產(chǎn)過程中物料的使用情況以及短缺情況進行實時監(jiān)控；幫助確定物料在生產(chǎn)過程中的存放貨物的位置和方法；對成本進行一系列的累計和控制。由此不難看出，在EMS軟件系統(tǒng)中BOM產(chǎn)品數(shù)據(jù)發(fā)揮著十分重要的作用。因此，在對企業(yè)各個應(yīng)用系統(tǒng)中的BOM存在形式和特征，以及不同形式BOM的轉(zhuǎn)化方法時是制造執(zhí)行系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。
2.物料工藝狀態(tài)描述技術(shù)
隨著企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境不斷朝著現(xiàn)代化方向推進，為了方便企業(yè)對自己的產(chǎn)品在某時處于何種位置以及何種加工狀態(tài)進行全面了解，就需要企業(yè)對物料信息進行有效的管理，準確跟蹤各種物料的活動狀態(tài)。物料自身的工藝狀態(tài)直接對生產(chǎn)中物料所處的位置及其自身的加工狀態(tài)息息相關(guān)，因此，使用科學(xué)有效的方法對物料自身的工藝狀態(tài)建模技術(shù)加大研究力度，在實時跟蹤物料狀態(tài)時具有十分重要的現(xiàn)實意義。
另外，企業(yè)在編排生產(chǎn)計劃的過程中，因在實際的生產(chǎn)中會遇到各種各樣的問題，再加上計劃變更、設(shè)備故障等不確定的擾動和變化，經(jīng)常會有計劃停滯或者計劃變更的情況出現(xiàn)，此時就需要企業(yè)重新對生產(chǎn)計劃進行排列或者滾動。在該過程中將會涉及到同一個問題，也就是管理物料工藝狀態(tài)變化的問題。在MES軟件系統(tǒng)中物料工藝狀態(tài)占據(jù)重要位置，可以將物料工藝狀態(tài)的建模技術(shù)看做是MES軟件系統(tǒng)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)之一。
3.生產(chǎn)調(diào)度技術(shù)
實現(xiàn)敏捷化生產(chǎn)管理和運行的核心是能否合理配置資源、優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度并進行有效的控制，而提升決策模型和算法的合理性及優(yōu)化性水平則是實現(xiàn)上述目標的關(guān)鍵所在。當(dāng)前在對生產(chǎn)進行調(diào)度和控制決策中，為了找到最優(yōu)方案，通常會選擇純數(shù)學(xué)化、計算化以及模型化的決策方法或者是啟發(fā)式算法。
在實際的生產(chǎn)管理決策中，利用這種方法可以為人們提供科學(xué)的決策手段，有效擺脫了因依賴個人經(jīng)驗和能力等方面的限制因素，在一定程度上提升決策的準確性和時效性水平。但是隨著生產(chǎn)制造環(huán)境的敏捷性水平不斷提升，這種決策機制在生產(chǎn)動態(tài)變化以及不確定的制造環(huán)境中越來越不適應(yīng)，有時會阻礙生產(chǎn)的敏捷性水平。
除此之外，生產(chǎn)調(diào)度問題也是困擾人們的復(fù)雜難題，截止到目前也沒有任何一種高效、適應(yīng)能力的強的調(diào)度算法或者理論。實際的生產(chǎn)過程中十分復(fù)雜，各種不確定事件出現(xiàn)的頻率不斷增加，使得生產(chǎn)調(diào)度問題不斷出現(xiàn)。所以，研究生產(chǎn)調(diào)度也是MES軟件系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。
結(jié)論
MES軟件系統(tǒng)的應(yīng)用在企業(yè)中發(fā)揮著十分重要的作用。在生產(chǎn)方面，實現(xiàn)了從生產(chǎn)管理層到設(shè)備控制層的管理，可以在制造生產(chǎn)過程中全面使用數(shù)字化技術(shù)，使得應(yīng)用風(fēng)險和難度不斷降低；在生產(chǎn)執(zhí)行中，實現(xiàn)了對訂單的全程跟蹤、縮短流轉(zhuǎn)周期，有效改進了生產(chǎn)和質(zhì)量作業(yè)中的缺陷。
另外，MES自身具有開放性及可擴展性特征，方便了企業(yè)現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)的無縫襲集成，可以定制集成接口，增強集成的成功率。隨著企業(yè)信息化制造環(huán)境的不斷深入，以系統(tǒng)集成思想為基礎(chǔ)的制造業(yè)信息化建設(shè)對生產(chǎn)制造和管理生產(chǎn)都有積極影響，推動了企業(yè)整體信息化建設(shè)的發(fā)展，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。
