制造执行系统范文
时间：2023-03-17 19:00:24
制造执行系统范文第1篇
关键词：制造执行系统；数据采集与集控；可集成MES
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）05-1144-03
1 概述
众所周知，当前中国烟草行业正处在从传统计划经济时代向以市场为导向的市场经济时代迈进的过渡时期，面对经济全球化、信息网络化的新形势，中国烟草行业将面临日益加重的、来自国内外的双重竞争与挑战。为了更好地应对挑战，中国烟草行业正在对传统的管理体制、组织机构等进行一系列的重大变革，通过信息化，来改变传统的生产经营模式，提高客户的忠诚度，提高办公效率和宏观决策能力，全面提升烟草企业的管理水平，最终达到提升烟草企业整体竞争实力。目前，企业信息化建设已经形成了“政府推动，企业实施”的基本格局，企业对于企业管理系统信息化建设的思考已经不再是“上不上”的问题了，而是涉及“怎么上？如何上？”的战略问题。那么如何搞好这一时期的企业管理系统信息化建设工作，真正以信息技术为支点，以信息化为突破点，推动企业的业务流程再造与组织结构重组，就成为一个新的课题就摆在我们烟草企业的面前[7]。
2 MES系统建设热潮
当今时代，流程式的烟草企业，无论是多品种小批量生产、少品种重复生产还是主流产品大量生产的产品加工制造，内部管理都可能遇到以下一些问题：由于上层生产计划管理受市场影响越来越大，明显感到计划跟不上变化，面对客户对交货期的苛刻要求，面对更多产品的改型，订单的不断调整，企业决策者认识到，计划的制订要依赖于市场和实际的作业执行状态，而不能完全以物料和库存回报来控制生产；另外，又如企业产品销售得非常好，但是生产线上的工人却没有办法按时按质交货，企业管理人员则抱怨说车间生产现场信息交流不及时，管理不透明，指挥不到位等等。不能否认，以上这些情况正是我们大多数现代烟草企业目前所面临的一个重要的问题，然而，针对这一现象，我们又能有什么有效的办法来解决它呢？事实上，在国内的一些主要烟草企业早已进行着MES系统建设的应用实践，找出任何影响产品质量和成本的问题，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，并随着时间的推移，MES系统已逐渐被大多数烟草企业所认同。
作为企业信息化建设一个重要组成部分，MES系统所能带来的巨大效益确实对很多企业具有相当大的诱惑力。根据美国生产与库存控制学会（APICS）的不完全统计，企业成功地运用一个MES系统，平均可以为企业带来如下经济效益：
1）库存下降30%～50%。因为它可使一般用户的原辅料和备件库存投资额减少40%～50%，库存周转率提高50%。
2）采购提前期缩短50%。采购人员有了及时准确的生产计划信息和采购信息，就能集中精力进行价值分析，货源选择，研究谈判策略，了解生产问题，缩短了采购时间和节省了采购费用。
3）制造成本降低12%。由于原辅料和备件库存费用下降，劳力的节约，采购费用节省等一系列人、财、物的效应，必然会引起生产成本的降低。
4）停工或故障减少60%。由于原辅料及备件需求的透明度提高，计划也作了改进，能够做到及时与准确，原辅料及备件也能以更合理的速度准时到达，因此，生产线上的停工或设备故障现象将会大大减少。
5）延期交货减少80%。当库存减少并稳定的时侯，用户服务的水平提高了，使使用MES企业的准时交货率平均提高55%，误期率平均降低35%。
6）管理水平提高，管理人员减少10%，生产能力提高10%～15%。
由以上的数字可以看出，MES系统无论是在烟草加工企业界内，还是在制造行业企业界都掀起了一场关于制造业管理思想和管理技术的革命。可见，这一新的管理方法和管理手段正在以一种人们无法想象的速度在中国烟草企业中如火如荼地被应用和发展起来了 [3-6]。
3 MES系统可集成平台模型
3.1 MES系统定义
制造执行系统协会（Manufacturing Execution System Association，MESA）也给MES做出定义：“MES能通过信息传递，对从计划或订单下达到产品完成整个的生产过程进行优化管理。当工厂里面有实时事件发生时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使得MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”
对于MES的定义强调了以下三点：1） MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单一解决某个生产瓶颈。2） MES必须提供实时收集生产过程数据的功能，并做出相应的分析和处理。3） MES需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息集成[7]。
3.2 MES可集成平台模型
可集成的MES系统结构分为以下三个层次在得到企业外部的供应链模式之后，还需对企业内部根据业务分析需求而进行功能模型设计，对系统按照功能分“层”，而在实现的时候则也要按照计算机、网络系统而分“层”。
1）计划层：包括经营决策级和企业计划级。主要功能模块：生产经营决策；长期、中长期生产计划编制；财务管理；人力资源管理；采购分销；成本管理；库存管理；定单处理；辅助决策等。
2）执行层：包括车间生产级和生产调度级。主要功能模块：生产调度和作业；质量管理；人员和设备管理；物料追踪和产品追踪；对运作过程的分析。
3）控制层：包括过程控制级、设备控制级和检测驱动级。主要功能模块：生产线范围的监控；自适应控制；设备控制；现场各种信号检测和数据采集。
4 MES系统在烟草企业信息化中的定位
4.1 层次定位
对于一个烟草企业，如果仅仅从生产工厂的视角来分析其在竞争中所处的地位，显然是短视的。即使是最好的MES解决方案，对于整个企业来讲，也不过是提供一个相对狭窄的视角，缺乏在管理层为进行决策支持所需要的生产执行数据的广度和深度。这就启示我们，完整的、能够引导一个企业保持长期的业务利益和价值的企业信息系统，必须是生产过程控制系统、制造执行系统MES和企业资源计划系统ERP三者协同作用的整合。
MES处于计划层的ERP与控制层的各自动控制之间，承上启下，是企业信息化建设的中坚，也是将各个系统关联起来的纽带。
MES层次定位图如下所示：
图3 MES层次定位图
在企业信息系统中，只有整合生产过程控制、制造执行系统MES和企业资源计划系统ERP，使得将数据信息从产品级（基础自动化级）取出，穿过操作控制级，送达管理级，通过连续信息流来实现企业信息全集成
4.2 业务定位
根据烟草企业的特殊的制造生产过程，可以把MES系统业务框架定义为如下5点：
1）构建一个全厂包括制丝、卷包、动能及相关职能管理部门的生产调度指挥中心；
2）构建一套全厂的以预防维护保养和设备维修经验库为基础的设备维保评价体系；
3）构建一套全厂在线质量控制分析和质量过程统计分析与控制体系；
4）构建一套全厂在制品和成品的在线成本控制体系；
5）构建一套完善的全面动态可视可控的产品生产过程实时追踪和反馈体系：
①形成一个从原材料检验到制丝投料，到卷接包生产及产品质量反馈的纵向信息链；
②形成一个产品生产过程中各工艺段的设备、生产、质量、成本、人员、工艺文件等软性资源状况的横向信息链；
③综合集成以上两个信息链，以设备管理单元（车间、区域、工艺、工序、机组、机台、设备）为基础对象，作为载体，其上集成软性资源（如：设备、生产、质量、成本、人员以及生产实体的工艺文件、规程、标准、参数、经验等资料）方面的各种实时状态，形成一个实时动态的、纵横交叉的、跨部门协同应用的现场生产信息网络体系。
MES业务定位图如下所示：
图4 MES业务定位图
4.2 功能定位
在功能方面，MES作用于生产制造过程管理，通过实时的生产数据应用，形成一个实时的计划和执行系统。
因为有制丝、卷包等先进的控制系统存在，与其它MES系统不同，企业并不关心底层执行系统细节，其重点在于企业生产资源整合，通过对整个生产信息实时、全面地掌握，为合理利用企业生产资源，充分发挥生产设备的优势，实现均衡生产，增加产品的产量、提高产品的质量及降低产品的成本而出谋划策。
可实现烟草企业生产现场管理的四个转变：
1）生产从被动指挥到实时调度的转变；
2）设备从应急维修到预防为主的转变；
3）质量从事后抽检到在线控制的转变；
4）成本从事后核算到过程控制的转变。
4.3 信息定位
在信息方面，MES作为面向制造的系统，与其它管理系统、控制系统有密切关系，MES在其中起到了信息集线器（Information Hub）的作用，在整个企业信息系统结构中承上启下，是架设在生产计划和生产过程上的“桥梁”。
现代卷烟企业在可集成的MES平台上的应用，将计划和调度信息作为实时管理车间物流与工艺，并进行补偿的基础信息。可集成的MES系统管理包括生产现场数据采集，生产过程控制，物料、工作站和物料搬运装置以及人力等车间资源的有效利用，实现基础自动化和过程自动化。底层通过对制丝、卷接、包装进行数据采集及集中控制，并建立物流烟叶配方库、成品库和辅料库系统，实现与AGV自动送料小车的通讯，达到企业业务应用集中和数据集中两大目标，生产过程数字化全面实施[1-2]。
5 MES系统的应用与实施
成功实施MES系统应该与成功实施其它信息化系统一样要领导高度重视，要有组织和制度保障，要严格按照项目管理规范进行进度和质量控制外，根据信息实施经验提出以下几个重点工作：
1）生产管理咨询和管理诊断要先行。实施MES系统的目的是实现现代化管理，因此首先应该对实施企业生产管理各环节进行管理诊断，并归纳那些问题可以通过MES项目解决，那些必须通过通过管理手段解决，确定MES项目目标和项目范围。
2）软件统一规划，硬件分段实施。烟草工业企业生产控制系统现状是供应商不统一，标准不统一，各控制系统数据无法共享，这都是实施MES系统无法逾越的瓶劲。解决这些问题需要有一个过程。目前烟草行业MES供应商分二大阵营，一是过去做上层管理系统供应商向下深入，一是底层控制系统供应商向上延伸，这两个阵营的优点和问题都比较明显，选择任何一种供应商都会使MES系统建设有所偏颇，因此建议一是结合两种供应商的优点由邀请第一种类型MES供应商或行业外MES供应商给烟草做企业全系统的MES规划。二根据总体规划邀请第二种供应商应该在统一规划下进行底层控制系统完善和改造和MES层延伸，保证底层控制系统具备实施MES系统所备硬件基础和一定软件基础。
3）对MES系统确定合理的期望值。烟草行业毕竟是专卖体制保护下的特殊的行业，与完全市场化的企业在管理上有不尽相同之处，同时烟草行业农产品作为原材料，制丝车间流程性生产，卷接包属于离散性生产混和生产模式造成烟草行业工业企业在实施MES时，会遇到其它行业实施MES系统很难遇到的难题，而且在烟草行业实施MES系统依然是一个比较新工作，需要有一个适应和完善的过程，不能一步到位，需要不停的发现问题解决问题。因此作为先实施的企业要有一种牺牲精神和探索的精神。
6 结束语
卷烟企业MES系统在实施过程中，应建立有效的项目组织、配备相应的人员承担有关工作，明确分工，明确职责，这是工程成功的重要基础。同时，应充分借荐其它烟草企业的实施经验，不断进行改造完善 。
参考文献：
[1] 接道良. 卷包车间的自动数据采集系统[J]. 烟草科技， 2005（7）：17-20.
[2] 何善君， 陈志平. 卷包车间数据采集系统的设计与应用[J].烟草科技， 2009（10）：26-29.
[3] 陈建明， 崔志明. 烟草行业综合业务管理信息系统的设计与实现[J].苏州大学学报（自然科学）， 2002（18）：25-26.
[4] 张思荣. 烟草企业的信息化与电子商务[J]. 烟草科技， 2002（5）：14-15.
[5] 袁可风， 袁茜. 管理信息系统的开发与应用[J].江西科学， 2001（19）：34-237.
[6] 乐观， 陈震峰， 姚鹤. 烟草行业网站信息动态与管理[J].烟草科技， 2003（2）：8-11.
制造执行系统范文第2篇
〔关键词〕RFID；制造执行系统；物流信息平台；关键技术；优化模型
〔中图分类号〕F127〔文献标识码〕A〔文章编号〕1008-0821（2013）08-0017-07
现代物流系统横跨了生产、流通和消费三大领域，呈现出时间和空间跨度都很大的特点，从而导致了对信息的依赖性。正确的物流决策需要资金、履约期和物流流量等方面的数据，也需要了解系统运行的状态。在物流运作中，物流的效率取决于物流信息沟通的效率[1]。只有通过物流信息系统，才可以同时完成对物流的确认、跟踪和控制，它不仅使企业自身的决策快、反应灵、对市场的应变能力强，而且会增加与客户的联系沟通，能最大可能地满足客户的需要，为客户创造更多的价值，因而易锁定原有的客户，吸引潜在的客户，从而大大增强企业的竞争优势[2]。如何对企业制造执行系统运行所需要的数据进行组织、传输和处理，开发基于RFID的制造执行系统数据采集的一体化信息管理关键技术，构建科学决策的信息平台优化模型就是本文将探讨的重点。
1制造执行系统物流数据采集的需求与选择
1.1制造执行系统物流数据采集的需求分析
物流数据的采集就是按给定的数据加工要求，在物流过程中收集数据的过程。采集的数据包含了数据的物理内容、数据的形式及数据采集的时间和地点。物流数据一般采用编码，通过物质型的数据载体将编码附着在货物上，根据数据读出的物理原理，数据载体可以是机械式的、磁力式的、光学式的和电子式的。根据自动化程度的不同，物流数据采集的方式可分为人工采集方式、半自动采集方式和自动采集方式。
1.1.1不同数据采集的方式比较
1.1.2数据采集方法的需求分析
物流数据的采集有多种方法和多种设备，为了完成相应的物流任务，首先应对数据采集的需求进行分析，选出合适的数据采集方式，然后再选择合适的识读设备。
（1）照度。人工识别和采用光学识别设备进行识别时，数据载体和货物的可辨性取决于编码处的照度。根据人的视觉要求，该照度不能小于200勒克斯（lx），设计的推荐值可取为500lx。如果环境照度很大，强烈的环境光也会干扰识别编码的光信号，所以在数据采集点还应设置明亮的识别光源，或选择其他方法降低对环境的要求。
（2）温度。过高或过低的温度都可使编码写入装置、读出装置和数据载体的损坏。
（3）人机环境。采用人工采集和半自动采集方式时，环境噪声不能大于85dB；数据采集的工作强度也不能太高，否则会使操作人员的注意力过度集中，很快疲劳从而发生错误。
（4）识别距离和差错率。每种识别技术都有不同的应用范围，在选择识别方法时，特别要注意识别距离，在选择设备时要注意许用的差错率。
（5）识别响应时间。识别响应时间的大小会影响到物流系统的通过率和所需要的人力资源。自动采集方式和半自动的采集方式的识读响应时间一般都不会超过10s，明显高于人工识别方式，但投资较大。
（6）数据的类型。不同的采集方式针对不同的数据类型。语言型和文字型的数据一般只能通过人工方式采集；如果信息的篇幅越大，则通过人工识别的时间越长，产生错误的可能性也越大。
1.1.3数据采集设备的需求分析
数据采集设备的需求分析包含：①自动识别，采集设备能独立地识读和解码不同的条码；②对操作人员的保护，采集设备发出激光的强度应不会对人体器官造成伤害；③应用范围，许用识读距离的误差；④方向性；⑤分辨率；⑥识读宽度。
1.2制造执行系统物流数据采集的选择分析
数据采集系统选择可按图1所示的步骤进行。出发点是由物流过程组织所确定数据采集任务，如采集数据的种类、数量和采集点。第一步将自动采集方式作为首选方式，其确定原则可见前述的自动采集方式的实现条件，然后考虑不同系统的费用，提出可能的数据采集的实现方式。第二步就给出的采集方式，分析数据采集的需求，进一步缩小选择范围。在此基础上进行粗略的经济分析，比较投资的费用和运营费用，选出合适的采集方法。
注：虚线表示一种可能的选择图1数据采集系统的选择
投资的费用主要包括如下几个方面：①数据采集设备的采购费用和安装费用；②数据载体的采购费用和安装费用；③数据传输设备的采购费用和安装费用；④数据采集设备的培训费用；⑤由于新系统使用，造成困难所产生的前期费用。该项费用与现有的组织结构和引进的数据采集方法密切相关。
企业的运营费用主要包括：①数据采集所需要的人力费用；②数据载体的耗材费用；③数据采集系统的维护费用；④由于货物错读、错入库和错存所造成的费用。
然后通过市场调查，了解所需要的数据采集设备的技术水平和价格，再通过比较设备的采购价格和人力需求，选择合适的数据采集设备。
2基于RFID的制造执行系统数据采集的一体化信息管理关键技术关键的技术能够推动制造执行系统数据采集的一体化信息管理并保证其运作。这些技术包括数据扫描、数据储存和数据采集，加深了对客户要求的理解。由于允许预测数据在供应链中逆向传递，越来越多的用户在交易前先使各个供应链伙伴的贸易数据同步[3]。企业制造执行系统为了实现高效率的一体化信息管理原动力，还需要以下一些能力：有效的信息共享；自动化的订单生成；条形码和其他扫描技术的应用。此外，在供应链的不同阶段共享和交流数据取决于“什么能够提供最大化的整体利益”。这些数据包括：需求/消费/销售信息；现金流；成品库存/在制品库存；交货和产出状况。
2.1基于RFID的制造执行系统数据采集的无线视频识别装置无线射频识别（radio frequency identification，RFID）是一种跟踪技术，并且在全球范围内广泛应用。无线射频识别装置通常被称为标签，它可以被贴到商品上并且告诉阅读器它所粘贴商品的性质和地点[4]。图2显示了阅读器将这些信息（什么商品、在什么地方）传递给管理系统的过程。该系统能够生成一幅产品所处位置的详尽信息图。图2基于RFID的制造执行系统数据采集的无线射频识别系统
主动标签有动力源，而被动标签没有。主动标签使用电池，生命周期有限且成本较高。天线（antenna）是一种使用无线电波对标签读取或写入数据的装置。阅读器（reader）管理着天线与管理系统之间的界面。RFID技术相对于条形码技术而言有一个巨大的优势，即标签不必位于阅读器的直接可视范围内。无线电波可以穿透很多种材料，因此阅读器可以在远处就识别到标签。管理系统从标签处收集数据并进行分类，以达到管理信息和行动的目的。
标签上携带的关键信息是电子产品代码（electronic product code，EPC，由自动识别中心开发的一套标准）。每个标签都有一个特殊的“号码牌”。这个特殊的号码可以与产品信息相联系，对应着产品是何时何地生产的、它的组件来源以及货架寿命等细节信息[5]。有些标签会在号码牌上存放这些附加信息，然而大多数标签只存放电子产品代码（EPC），附加信息则通过远程传输存储到与管理系统相连的数据库中。
阅读器表明是什么产品以及它在供应链中的位置。管理系统根据这些信息显示出存货地点现在还有多少产品。这些被转换成动态数据后，表示消费率、某一给定时间点的库存数据以及接下来需要做什么，这些数据将有助于供应链计划与控制的改变。
2.1.1基于UHF RFID物流标签的通用芯片
基于UHF RFID物流标签的通用芯片涉及一种超高频率（UHF）射频识别（RFID）物流标签的通用芯片，特别涉及一种工作于860MHz-960MHz范围内的超高频率（UHF）射频识别（RFID）系统。所述物流标签的通用芯片包括物流标签衬底、附属到所述物流标签衬底上并且具有多个用来连接通用芯片内形成的电路与外部电路的焊块的通用芯片，以及至少一个在纵向伸展并且响应从外界传来的超高频率电磁场的UHF RFID物流标签的圆极化天线，基于UHF RFID物流标签的通用芯片符合EPC C1G2（ISO 18000-6C）标准。
2.1.2基于UHF RFID物流标签的圆极化天线
基于UHF RFID物流标签的圆极化天线涉及一种超高频率（UHF）射频识别（RFID）物流标签的圆极化天线，特别涉及一种工作于900MHz-930MHz范围内的超高频率（UHF）射频识别（RFID）系统。所述物流标签的圆极化天线包括具有调谐与支撑作用的介质基板，以及设在所述介质基板上表面的圆极化天线图案。基于UHF RFID物流标签的圆极化天线至少一端与外部电路焊块的通用芯片连接并且圆极化天线的一部分固定到所述物流标签衬底上。因为所述UHF RFID物流标签使用多根短的UHF RFID圆极化天线来代替线极化天线，对于线极化的标签，在圆极化天线的辐射范围内，标签可以正对天线的平面上任意转动也不会影响阅读。对于圆极化天线，线极化的标签由于极化匹配会损失一般的接收功率，因而会使阅读距离降低。所以由于小的体积可以按照需要尽可能多地集成标签，并且可以快速且容易地实施将天线结合到芯片上的过程。
UHF RFID物流标签是由ABS外壳材料的圆极化天线构成，天线的方向图由天线的结构决定，一旦天线结构取定，方向图也就确定。天线的增益跟半波功率波束宽度是互相制约，增益越大，波束宽度就越小，反之亦然。基于UHF RFID物流标签的圆极化天线在工作频段内具有良好的驻波比，表明天线具有良好的工作性能。
2.2基于RFID的制造执行系统数据采集的物流标签的应用（1）在整个配送渠道中跟踪产品（“资产跟踪”），从而以供应链中库存单位（SKU）的形式提供不间断的有关数量和位置的信息；
（2）跟踪产品从商店后台操作直到货架的全过程；
（3）智能货架，商店中被盗商品会自动显示并鸣响报警信号；
（4）无须收银员就能登记销售情况。未来状态是消费者将他们的手推车推过阅读器，就能自动读取手推车内每件产品的电子产品代码（EPC），然后将信用卡支付的账单给顾客列出，而不需要零售人员参与。
基于RFID的制造执行系统数据采集中：基于UHF RFID物流标签的通用芯片、基于UHF RFID物流标签的圆极化天线的开发应用，有着以下的创新优势：①采用的是感应式数据采集，操作简单，便捷。②UHF RFID物流标签无需布线，安装简易，编码设置以及巡检点的增减也都简单方便。③UHF RFID物流标签具有惟一的ID码，经久耐用，信息不可窜改或复制。④UHF RFID物流标签进行智能跟踪管理，以做到及时防控，追根溯源，药品损失降低到最低点。⑤信息化管理，透明化，及时化，各层管理者都可通过网络简单管理，快捷地查询到各种生产信息。制造商获得的收益包括：了解何时产品在商店内却没有摆放到货架上（这是一种制造商无法控制的丧失销售机会的原因之一），商品被盗的几率下降。零售商获得的收益包括：能够跟踪产品在渠道中的流动并与交货时间表相对照，能够实现结账作业自动化，能够获得更多有关购买模式的客户信息[6]。从技术方面来说，可以跟踪产品到达客户甚至进入其家里的所有路径。
“瓶颈”是系统在高峰时刻，其负荷能力达到95%以上的节点、连接元素和运输元素，或其排队长度严重地影响了前置节点、绩效的节点、连接元素和运输元素。
制造执行系统范文第3篇
关键词：制造执行系统；数据采集；建模
一、数据采集研究的意义
国际制造执行系统协会（Manufacturing Execution System Association，MESA）对MES的定义是：“MES是一些能够完成车间生产活动管理及优化的硬件和软件的集合，这些生产活动覆盖从订单发放到出产成品的全过程。它通过维护和利用实时准确的制造信息来指导、传授、响应并报告车间发生的各项活动，同时向企业决策支持过程提供有关生产活动的任务评价信息。”
上述的定义给了MES很准确的定位：处于计划层和现场之间的执行层，目的在于优化管理活动，强调精确的实时数据，从而对生产进行调控和协调。而MES作为企业制造信息化的主要管理系统，特别是对于大中型制造企业由于大量的生产设备，它的数据采集量大，是进行物料跟踪、生产计划、产品历史记录维护以及其他生产管理的基础，因而数据的准确性和及时性成为企业实行信息化成败的关键。
二、MES实时数据采集的实现
数据采集模块是制造执行系统的核心模块，也是系统其他模块的数据来源。数据采集模块为生产监控提供的现场实时数据，能够实时把握整个生产过程的状态；为生产调度提供现场实时数据和计划数据，及时发现生产异常并做出相应的调度决策；为生产追踪和性能分析各模块提供生产过程的历史数据，能够再现整个生产过程，支持质量事故事后追踪和生产过程分析。
（一）数据采集类型
车间生产管理的需要采集的数据分为三类：静态数据、动态数据和中间数据。静态数据，一般指生产活动开始前要准备的数据，如毛坯、员工、设备等。这里的静态是相对的，是指变化的频度较小。动态数据是指在企业生产活动中频繁发生变动的数据，如物料的库位状态、物料使用情况、加工检验状态等，系统对这些数据需要随时维护。中间数据也称为中间信息，是根据企业对管理工作的需要，由计算机系统综合上述静态和动态数据，经过运算形成各种数据报表。它是一种经过加上处理的信息，供管理人员掌握生产状态，以便进行分析和决策。
（二）数据采集对象和方法
由上述对数据类型的分析我们可以知道，MES的数据采集不仅包括大量的制造设备，还要采集涉及车间管理的大量生产信息、产品和物料信息以及技术数据。目前对这些数据的采集大致分为两大类：
1、通过自动识别设备进行采集。记录考勤的设备，如ID卡等。记录物料或在制品的设备，如条形码等。现场数据记录以及人机交互设备，如：触摸屏、现场电脑终端等。
2、通过生产设备或测试设备直接获取。利用设备现有的接口，进行访问从而对数据进行采集。如机床的运行时间，加工运行状态等实时数据采集，但要根据机床设备的具体情况来定。可以直接上网、支持OPC的机床，采用基于OPC的状态信息采集方案，通过标准的OPC接口和必要的软件配置，直接读取机床的各种状态信息即可；对于不支持OPC的数控设采集，要通过测量数控设备中的控制面板、机床电气控制电路中有关点的模拟信号及其变化，并进行适当的转换，再利用DNC接口上的I/0接口来实现。
三、实时数据采集网络的MES集成架构
（一）数据交换标准化
通过对MES数据采集的实现分析，我们可以发现车间现场生产的数据采集和处理存在一些特殊性：控制网络大多是PLC、DCS、DNC、SCADA，以及变送器、变频器、阀门、按钮和开关等，且大多数设备往往采用自定义的专用网络和协议，没有统一的接口标准，开放性较差，因此需要首先解决的就是数据集成的问题。
针对MES数据采集中的问题，我们设计采用一个统一的数据通信标准OPC（OLE for Process Control，过程控制的对象链接嵌）是一套工业接口标准。在体系结构上，OPC采用客户端/服务器的通信模式，图1说明了将OPC技术运用到MES系统信息采集的方法。MES作为OPC客户端，可以不包含任何通信接口程序，不必关心底层的硬件设备特性及软硬件如何通信，只要遵循数据接口协议，就能够从数据服务器中取得数据，从而实现数据的灵活配置和多种系统的真正集成。
（二）分布式的数据采集
通过对数据的标准化，MES将现场设备的实时信息采集到MES的数据库服务器，Intranet内的用户可以直接访问数据库内容；在MES的Web服务器上加入数据库读写的模块组件，并以网页形式到Internet上，Internet上的计算机也可以方便地以访问网页的形式来读取数据库中的数据，由此构成一个分布式的数据采集系统。
该数据采集模块是以DNC、PLC以及支持OPC接口的数据采集器为主体，加上人机界面输入设备配合的现场数据采集监控单元，构成了覆盖整个车间的分布式网络系统。
四、系统开发
（一）体系结构
目前我们常用的关系数据库应用模式有B/S结构和C/S结构。C/S模式相对B/S模式具有强大的数据操纵和事务处理能力，以及数据的安全性和完整性约束，但是其开发成本高、移植困难、维护复杂、不能适应大量用户。针对MES数据采集的特点――数据采集涉及大量不同的设备、工作在恶劣工业现场，我们选择B/S模式，如图2所示：
（二）MES开发工具选择
1、数据库的选择：SQL Server是Microsoft Windows平台上最流行的关系数据库，也是最流行的Web数据库。它具有高速、高可靠性、高性价比的特点，而且内置Internet功能，能方便地建立其WEB应用在Internet上使用开放的高效方案数据，是大中型网络常用的数据库。
2、系统前端开发工具：采用VC#.NET语言和Visual 开发工具编程实现。VC#.NET语言是面向Internet和企业分布式应用的新一代语言，几乎综合了目前所有高级语言的优点，具有语法优雅、类型安全、完全面向对象等特点。与Windows操作系统紧密的结合，充分发挥了其强大的基于可视化界面和面向对象的编程方法，满足系统较快的运行速度、良好的操作性能以及较强的图形界面功能。
（三）系统实现
制造执行系统的数据采集模块，本系统将低层的实时制造信息通过OPC收集到数据库服务器，处理后以简单、直观的方式展示出来（如图3），是进入数据采集模块后所显示的实时、经过简单处理后的制造信息。它提供当前车间员工、设备、物料等各方面的综合信息，也有修改、查询等人为核对、修正功能。
五、结论
MES的数据采集涉及从原料分配给车间，到产品入库中所有的实时生产活动信息，数据采集量大且分散，数据采集模块的好坏从根本上决定了MES能否实施成功。本文针对所调研的大量企业现行制造车间管理手段和方法，指出了车间数据采集的主要功能，对采集过程中存在的关键问题提供了相应的解决方法，为MES数据采集模块的实施提供充分的理论基础。然后对现有管理软件整体的研究和比对，提出了基于分布式实时数据采集网络的MES集成架构，而且采用VC#.NET语言开发工具编程实现系统前端，SQL Server为数据库初步实现了数据采集系统功能。
参考文献：
1、MESA International.MES Explained:A High Level Vision White Paper6[Z].Manufacturing Execution System Association,1997.
2、彭显.条码在在制品生产管理中的应用[D].南京航空航天大学,2005.
3、王军强.车间生产管理系统研究与应用[A].MES高级研讨会论文集[C].2006(69).
4、郭兴峰.AsPNET动态网站开发基础教程(C#篇)[M].清华大学出版社,2006.
制造执行系统范文第4篇
关键词：制造执行系统 制丝生产 烟草企业
目前国内卷烟市场总体是一个生产能力饱和的市场，掌握企业的内部动态的生产、财务和管理等信息，是企业做出正确决策的关键。国内各烟草企业的原材料类型基本相似，加工机械设备水平基本相近，烟草加工工艺也基本一致。虽然质量保证活动贯穿于卷烟企业的整个生产过程，但仍停留在对成品检验、对结果控制与回馈的阶段，对制品质量管理和过程控制的水平能力较低，对设立的质量目标要求不高，通常出了问题才着手解决，绝大部分质量问题由质量管理的专业人员来处理，而且损失比较严重而无法挽回。因此利用信息技术进行辅助提高加工的自动化和控制水平是各烟草企业面临的一个重大问题。
一、烟草企业实施MES管理的必要性和可行性
IVIES是美国管理界90年代提出的，全称l为ManufactufingEx-ecutlorl System，译成制造执行系统。制造执行系统协会给出定义：MES能通过信息传递，对从订单下达到产品完成整个生产过程进行优化管理。当工厂里面有实时事件发生，能对此及时做出反应，MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效知道工厂的生产运作过程，从而使其既提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能，又提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。
1、烟草企业实施MES的必要性。随着外国烟草进入中国市场，国内烟草行业面临国外大型烟草集团的竞争日趋激烈。国产烟不能再以垄断利润取胜，国内烟草企业的规模和行业市场集中度与国际卷烟品牌相比差距较大，而且由于地方保护普遍对省内市场依赖度过高，在境外的销售量很小，在这种情况下，烟草企业如何加强对产品质量的控制，最大程度上降低成本、扩大市场是立于不败之地的重点。实现异地加工、多点生产是绝大部分卷烟品牌规模扩张的必由之路，但如何处理好品牌输出与输入方的利益关系、保证产品质量的稳定、防止出现大的市场波动，当前在技术、管理和政策方面都有许多需要继续探索和改进的地方。找出影响产品质量和导致成本增加的因素，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扩张企业所关心的问题。烟草企业要达到成本和质量的双赢，必须严格控制产品生产的全过程和影响生产的各种因素。有效的方法就是加强对原材料和人员工时的全面监控与调度，对生产线上的各个点进行有效地监控和信息管理，加强生产资源综合调度管理，使之发挥最大效益。烟草企业一般资金雄厚，在设备方面投人大，生产控制系统基本上实现了过程的自动化。在管理信息化方面ERP等管理软件广泛应用于烟草企业管理中，并形成了相对独立的系统，每个系统都有各自的处理逻辑、数据库和模型，导致信息资源缺乏共享和生产过程的统一管理。底层生产控制系统和上层的管理系统缺乏一个中间软件，使得大量的生产数据不能为企业决策所用。MES的高度信息化有效地结合了生产和管理。
2、烟苹企业应用MES可行性。从生产制造环节看，烟草企业已经实现了基础自动化和过程自动化，经营管理层面大多采用ERP等管理信息系统，但是管理信息系统和处于底层的工控系统难以进行接口，没有实际生产中产生的数据为基础，ERP难以通过运算与分析得出令人信服的结果，管理信息系统的效果也会大打折扣。MES以有效实现“以时间为关键”的制造思想，在发达国家推广非常迅速，给企业带来了巨大的经济效益，对国内已经实现了基础自动化和过程自动化的烟草企业将产生深远的影响。
二、国内烟草企业生产工艺的特点
卷烟加工是一个复杂的工艺过程，生产过程一般分为两段：前段是制丝过程，后段是卷包过程。过程系混合生产模式，兼有流程行业和离散行业的特点，其生产过程模型如图1所示。
卷烟的生产过程是典型的流水线作业，有许多环节影响卷烟制品的质量和消耗。在制丝、卷接、包装三大工序中，制丝加工工艺过程的工序最多，工艺流程最长，工艺装备种类也最为繁杂。在制丝工艺流程中，尽管每台设备都标明了技术参数、来料标准、制造规格等。但在使用过程中随着工艺布局的差异，辅联设备衔接的合理程度以及调试技能水平高低等因素，各厂家设备性能的发挥差别就十分明显。制丝工艺质量控制关键点的工艺研究和精细化控制成为制丝工艺管理者的工作之重。工艺改进对成品烟丝质量的影响极为明显，同时也是降焦降耗的必然途经。
制丝加工在提高和稳定内在质量、降焦降害、节省能源，降低单箱耗叶方面起着重要作用。制丝加工流程性较强，它的每一道工序质量都直接或间接影响下一道工序乃至最终产品质量，稳定上游工序，才有对下游工序进行研究的基础和条件，下游工序的研究才有指导意义，这是一个系统的工程，所以制丝工艺管理工作自然就尤为重要。在生产实际中，以理论研究指导实际操作有重要的现实意义。
卷烟工艺管理是通过对加工质量的控制和改进来确保卷烟产品质量、降低消耗的技术管理，直接关系到卷烟质量、消耗和经济效益，是卷烟质量管理的重要组成部分，同时也是卷烟企业生产过程管理的核心内容。实现卷烟制造全过程质量控制既要保证优化工艺、提高产品质量，又要保证稳定的工艺条件，得到分散度极小的均一产品质量。
三、烟草企业制丝生产工艺MES模式设计
1、设计原则。烟草企业基本实现了企业资源管理系统和车间内的过程自动化控制系统，车间的生产已经高度自动化，但是如何控制质量、将车间的生产数据及时传递到ERP系统，有效地控制人力资源和无聊损耗等问题必须要解决。在建立MES系统时，支持烟草企业生产全面集成的MES软件群要能满足此功能，设计时要依据以下原则。其一，实用性、执行性，符合MES功能规范，接口和模块标准化。其二，数据采集和管理功能完善，查询统计报表可满足不同用户的要求。其三，方案设计应在生产计划调度、设备管理、质量管理、基础数据文档管理、车间管理、数据采集、统计分析、物料跟踪和车间考核功能等方面展开。其四，总体规划，分步实施。建成一个统一的烟草生产指挥调度平台，通过关键点的数据采集提供整个烟草生产过程的数据分析，提供车间考核基础，依据质量在线跟踪控制和预警提示，与现有系统有机集成。
2、烟草企业中MES结构分析。制丝线生产管理信息系统分为三个层次：设备控制层、集中监控和信息管理层，通过设备网、控制网和信息网三级网络将整个系统集成为一体，完成工艺设备的控制、各种参数的集中监控和车间级的生产信息管理。制丝线生产管理信息系统包括：生产管理、工艺管理、质量管理、设备管理、系统管理。它完成整个生产过程统一管理和调度，对信息进行收集和处理，为提高车间生产管理水平奠定坚
实的基础。烟草企业相关人员可按权限要求，通过生产查询系统掌握生产过程，通过生产监控系统了解生产过程。卷烟企业应用MES的结构图如图2所示。在执行任务的同时，保持着与企业管理信息系统、供应链管理和客户关系管理之间的数据交换。MES提供基础自动化系统、过程自动化系统无法实现的车间级调度管理功能，提供ERP等管理信息系统无法实现的生产数据额的获取与分析功能，成为车间生产和烟草企业管理之间的桥梁。过程ERP系统需要MES提供的成本、控制周期和预计产出时间等实际生产数据；过程控制需要基于MES对产品的工艺参数进行优化；基础控制模块则需从MES中取得控制数据。另一方面，MES也要从其他的系统中获取自身需要的数据，来保证MES在企业中正常运行。MES作为烟草生产管理系统的核心，是生产企业过程自动化系统与管理信息系统之间的桥梁，采集生产现场中的各种，必要的数据信息，各制丝工序控制点温度、物料的含水率、各种控制阀门的开度、以及到各运行设备电机实时的电流大小等情况；然后对采集的数据进行即时的分析处理，监控生产过程和自动修正生产中的错误以提高加工活动的效率和质量，或者向操作者提供预警或修正措施指导；检测烟草车间的生产状况，方便进行生产执行情况查询，也方便以后质量追溯。
3、烟草企业中MES功能分析。烟草企业MES的结构也表明了它的功能(如图2)。其一，生产调度管理：分析ERP下达的生产计划并分解下达至生产工艺段；监督记录生产计划的实施进度；以批次为单位跟踪生产质量。其二，生产过程跟踪：应用SPC对实时数据进行质量分析和控制。其三，产品配方及工艺管理：为每一种烟草品牌建立相应的配方资料库，当生产更换品牌时，自动调入该品牌配方、工艺指标及控制标准等。其四，工艺参数管理：实时检测工艺参数的变化，利用趋势图直观显示，并提供报表输出。其五，设备管理：对制丝车间主要生产设备的使用、保养和维修的有关信息进行整理、收集和分析，为设备的科学管理提供依据，保持设备完好率，充分发挥其效能的目的。其六，系统参数管理：对用户进行管理，授权管理、记录操作日志，维护系统参数，保证系统安全。
4、数据接口设计。执行层和控制层的数据传输需要特定的协议，因此MES与控制层之间的数据交换需要通过包含特定协议的数据传输接口来实现来保证系统的可靠性。
5、MES在卷烟企业制丝工艺中的应用效果分析。相对于应用MES以前的人工分配、人工执行的生产调度转变为自动分配、执行，效果更准确、节省了人力；在工艺参数上从文档记录和人工调节转变为自动记录和智能提示，更加准确和智能化；烟草工艺配方从人工档案管理转为更为准确和信息化的系统自动管理；实现了质量管理的自动化；自动记录的操作日记更加准确和可追溯，MES后设备自动报警、记录设备预警，进行实时设备管理。
四、结束语
制造执行系统范文第5篇
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制造执行系统范文第6篇
Abstract： The Manufacturing Execution Systems （MES） is a link of the enterprise information integration，and a basic technical essential of the implementation of agile manufacturing of factories and production lines. Based on container manufacturing industry， the concept of the MES， the functional design and realization method of MES system are described in this paper. The proposed solution will improve the production management efficiency of container manufacturing enterprises.
关键词： 制造执行系统；集装箱；功能设计；实现方法
Key words： manufacturing execution systems；container；functional design；realization method
中图分类号：TH247 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）05-0297-02
1 MES基本概念
美国先进制造研究机构AMR（Advanced Manufacturing
Research）将MES定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”，它为
操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源
（人、设备、物料、客户需求等）的当前状态[1][2]。
AMR继提出MES概念后于20世纪90年代提出三层企业集成模型[3]，如图1所示。
从上述概念中，制造执行系统是为了解决上层计划系统与下层控制系统之间的信息通信而出现的，在计划管理层与底层控制之间架起了一座桥梁，填补了两者之间的空隙[4]。
2 集装箱行业生产特点
集装箱是有标准尺度和强度、专供运输业务中周转使用的大型装货箱，集装箱的种类很多，本课题以罐式集装箱为研究对象。罐式集装箱作为一种先进的运输工具，在生产组织上，有以下一些特点：
①罐式集装箱的生产属典型的离散生产，原材料经过多道工序后组装成成品，生产工序多，生产过程复杂。②传统的管理模式，按照生产订单进行生产，采用纸质流程卡进行数据收集。③物料品种多，目前ERP系统中的库存信息存在滞后，导致库存信息不够及时、准确。④面临不断提升产能的压力。
目前罐式集装箱的生产和管理面临着很多问题，归根结底应该让管理人员实时掌握生产和物流信息，及时发现和解决问题，使企业提高业务水平和管理水平，因此实施MES迫在眉睫。
3 集装箱MES系统功能设计
根据罐式集装箱的生产现状，本文提出针对罐式集装箱生产的MES实施方案包括三大部分：生产管理，物流管理，质量管理，总体功能设计如图2所示。
具体来说，MES将包含以下一些核心功能：
①物流管理：对物料的收发提供支持和仓库物流实行透明管理，保证生产的顺利进行。此模块主要实现物料入库，出库，库存查询，出库等操作。
②生产管理：主要完成生产计划的排定，管理跟踪生产过程，实现对生产过程的实时控制和动态掌握。此模块主要完成生产建模，车间排产，生产报表等功能，其中生产管理采用DCT/PC等设备。
③质量管理：实现质量数据采集、质量分析及预警等功能，实现产品质量的统计分析。此模块包括基础数据维护，PDA常用功能，进行质量检验，输出质量报表等。
3.1 物流管理 仓库管理方面主要由人工收料，发料，手工记录物料信息等，导致仓库库存信息不及时、不准确等问题，针对这一问题本方案采用了条码化信息管理手段。以入库方面为例，提出了入库流程图如图3所示。
当供应商将物料送到仓库后，仓管员在PDA上选择相应的采购订单号，PDA自动列出该采购订单下的物料信息，选择对应的物料，扫描仓库已经打印的物料条码，在PDA上输入接收数量，并将信息存入条码系统数据库，同时更新到MES系统。
3.2 生产管理 工人在现场操作是生产管理中的一个重要环节，如图4所示的流程进行操作。
工人在上下班时，需要扫描录入自身的工号，同时工人利用现场站点的扫描设备，扫描流程卡上的罐箱编码（RFID），系统会自动调出该罐箱的相关信息，包括：工段需要消耗的物料，工单的完成情况工段任务，工艺信息等。当出现物料使用错误等问题时，报警灯闪烁，提示报警。加工完成后，工人再次扫描流程卡上的罐箱编码，系统标识该罐箱在本工序加工完成，当需要QC检验时，呼叫QC进行检验。
3.3 质量管理 在线上的检验工序，我们将设置质量检验站点，用于质量数据的录入。在不同的质检站点，将要求录入不同的检验参数，并和罐箱的编码对应。基于现场的质量数据，MES系统可以在后台打印相应的质量检测报告，在检测人员签名确认后，可直接交付箱东使用。
4 系统实现
4.1 硬件环境 在仓库等物流功能站MES系统采用无线数据采集器PDA/PC等设备，结合条码打印机，对物流的各个环节进行统一管理。
在车间内各生产单元（工位）MES系统采用工业PC/ DCT等设备，通过对各个生产单元的数据收集和反馈，组成满足闭环生产管理需要的开放式以太网络。
在企业内部，各功能站通过局域网对MES系统服务器进行交互操作，同时其他各查询终端也通过局域网查询MES系统信息系统处理后提供的数据、报表和图形。
4.2 软件架构 当前比较普遍的系统架构方式有两种，浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）和客户端/服务器（Client/Server，C/S）[5]。本系统采用的是B/S与C/S混合模式，系统软件架构图如图5所示。
系统会产生大量的实时数据，因此需要设置专门的数据库服务器，以运行数据库软件。应用服务器主要运行一些后台程序，直接访问数据库服务器。Web服务器主要提供网页服务，网站主要以和SilverLight开发。管理人员可以在IE客户端以网页方式浏览物流、生产、质量等报表。无线PDA采用WinCE操作系统程序采用三层架构，主要用于物流和质量管理。DCT和现场工业PC部署在生产现场，主要用于完成物流、生产、质量等数据的采集。办公PC主要供管理人员使用，主要用于完成生产建模、生产排产等功能。
5 总结
MES能够极大的提高企业的管理水平，使管理者及时了解生产状况和发现生产问题。本文依据罐式集装箱的生产现状，从管理人员，现场操作人员的实际需求出发，提出的MES设计思想及解决方案，企业的生产管理水平得以提高。
参考文献：
[1]王胜强，芮执元，刘军.制造执行系统MES及其功能技术模型[J].甘肃科技，2009，25（4）：18-21.
[2]柴天佑，郑秉霖，胡毅，黄肖玲.制造执行系统的研究现状和发展趋势[J].控制工程，2005，12（6）：505-510.
[3]李文辉.制造执行系统（MES）的应用与发展[J].兰州理工大学学报，2006，32（2）：50-54.
[4]饶运清.MES—面向制造车间的实时信息系统[J].信息技术，2002，（2）：61-63.
制造执行系统范文第7篇
制造2.0的概念对制造领域原有的IT架构形成了巨大的冲击，MES作为制造领域重要的IT应用也受到了很大触动。国际制造执行系统联合会(MESA，Manufacture Execution SystemAssociation)也于2009年将《SOA inManufacturing Guidebook》接受为白皮书，并于2010年了白皮书《DataArchitecture for MOM：The Manufacturing Master Data Approach》对制造2.0中的一些关键问题进行了详细的解答。
为什么要提出制造2.0
AMR将传统的IVIES／ERP架构在制造企业的应用称为制造1.0，认为制造1.0存在很多问题：非柔性的MES构架无法满足多工厂的应甩非柔性的ERP业务过程不适合详细的制造运作；为了支持精益和六西格玛，企业的业务需要经常性的进行重构，而ERP和MES都难以支持经常性的重构：ERP和MES都有着个性化的数据模型，在面对不同类型的制造时，ERP和MES都在功能上有不足之处；MES的(部署)对工程技能的要求越来越高；MES(部署)的复杂度，以及IT人员在硬件自动化技术方面的技术瓶颈，使得很难合理评估制造软件的投资。
如图1所示，AMR描述了现代制造正在从传统的制造1.0向制造2.0过渡的趋势：从静态的内部协同制造，到动态的单级／多级协同；从单工厂模式，到多工厂及合同制造模式。制造2.0正在发展成为：依靠SOA支撑的，面向多制造类型的，基于需求驱动的，面向多企业协同和多供应商服务的，界面以用户为中心的，可由用户自己简便配置的，基于移动设备、RFID、智能传感器和无线网络的新型制造。制造2.0采用集中的产品数据管理和过程开发模型，使得能够适应市场对新产品快速研制的要求。
AMR为我们描绘了一种全新的制造模式。如图2所示，为了支持这种全新的制造模式，AMR认为需要一个基于事件驱动、供应链网络协同的平台，平台基于SOA理念搭建，平台内需要包括运作过程管理、运作事件／活动监听、运作智能。
制造2.0的基本原理
AMR将制造运作管理在SOA方面的特殊需求称为制造2.0，图3是AMR给出的制造视角的SOA全景，包含了业务运营的事件或活动监测、业务运营的过程管理、业务运营的智能优化。
图3中的制造运作管理代表了工厂MES和SCADA。图4是制造2.0的基本框架图，提供了制造2.0的SOA详细元素和关系，使得制造运作能够以SOA的方式在制造领域实现。
制造2.0认为需要从企业服务总线(ESB)中分离出制造服务总线(MSB)，用于支撑制造领域(以MES为代表)以服务为基础的组件式应用程序的通信。从ESB中分离出MSB是因为运作应用中高频率的执行，大量的参数加载，以及近乎实时的要求。MSB是被缩小到一个工厂，还是被缩小到工厂内的一个区域，主要取决于执行的数据量和工厂运作对工作流响应的要求。
除了MSB外，制造2.0有一项关键内容需要进行解释：制造领域的主数据管理(mMDM，Manufacture MDM)不同于企业级业务过程在ESB上的主数据管理(MDM)。mMDM服务于制造运作管理的应用，包括工单派发、工艺执行、报警等，与企业级生产计划管理和供应链管理所用的MDM相比，mMDM拥有着更多的对象、属性和生产规则。
MDM的行业差异性较小，而mMDM的行业差距性较大，mMDM的形式和作用取决于垂直工业、产品和市场集、生产的类型和复杂度、供应链类型等多个方面。比如：mMDM在生命科学、自动化、航空、电子等制造领域存在较大的差别。
新一代MES面临的挑战
1、硬件和网络技术的发展
AMR于2008年对美国制造现场的需求进行了调查，调查显示：在制造现场应用RFID、无线网络以及各类便携式设备的需求日渐显现，传统的MES面临着巨大的挑战。
硬件和网络技术的发展加速了制造2.0时代的到来，制造2.0要求MES与RFID、加工设备、测量设备、便携器具和便携终端集成，建立匹配的工业控制网络环境，并逐步由有线环境发展到无线环境。
传统的MES只是起到了沟通企业层与设备层信息的作用，数据和指令的传递很多都依赖于手工或半自动化。而在制造2.0环境下，MES则需要在高度集成的工业控制网络环境中工作，实现对设备、工艺、物料及其加工和检测过程的高度管控。
2、强烈的P2B协同需求
实现P2B(Plant Floor to Business)的协同，P2B协同的关键在于两点：
第一点是信息交换标准。这里说的标准是一个标准体系，即不单是Level3(详见ISA95对企业层次的定义)的标准，而是覆盖了Level 0-4的标准，这方面的内容将在下节中做详细讨论；
第二点是可视化和智能化。制造2.0认为不仅要为企业层实现可视化(Portal)，还要为车间层在MES之上构建制造可视化，又称运作门户(MfgPortal)。可视化的背后是智能分析，除了已被众人熟知的商业智能(BI.BusinessIntelligence)外，制造2.0提出要在制造领域构建运作智能(OI.OperationIntelligence)。图4描绘了MfgPortal和OI在制造SOA中的位置。
3、贯彻精益制造和六西格玛
制造企业一直在随着技术和社会的发展而变化，只有精益是始终不变的目标。精益的作用不仅是很多每个企业所知道的降低库存和成本，精益其实是由组织和系统构成的柔性体，能够调整制造流程和供应链以适应快速变化的市场需求。其中所说的组织和系统也包括有MES，这也要求制造SOA体系下的IVIES有更大的柔性，能够被可定制化的流程所驱动――这种精益的诉求只有通过SOA才能够实现。
六西格玛背后蕴含着一种依据数据做决策的文化。六西格玛要求包括MES在内的制造领域应用能为其提供准确、值得信赖的数据。传统的点对点的集成模式常常导致数据的不一致性，这严重影响了六西格玛的效果。制造2.0的MSB和mMDM将极大提升制造数据的一致性和实时性，使得面向精益制造的
六西格玛应用更加成熟。
支撑新一代MES的关键技术
1、制造服务总线(MSB)
制造2.0要求建立独立用于制造现场的服务总线(MSB)，用于MES与工业控制网络环境的信息集成，以区别企业级的ESB和工业总线(如：1553B等)。图5给出了制造服务总线的体系图。
MSB在ESB的基础上增加了如下功能：构建时间工作台(生产工作台)，在生产线配置范围内，对过程事件和相关动作建模；在制造设备和ESB之间通信的服务访问设备；用于基础MES功能(如：在制品跟踪)的标准化的制造服务：支持应用制造集成标准(如：ISA95、OAGIS)。
生产工作台对于自定义和配置MSB是非常关键的。采用生产工作台，能够建立生产线配置，包括：生产线布局：支持生产线的业务过程触发业务过程的事件；连接生产线的站点和事件在事件触发的业务过程中，将事件中的数据和服务对应起来。
根据MSB的上述特点和要求，需要对制造2.0下的新一代MES提出如下要求MES将更强调面向业务活动的设计，且设计需要更加的原子化；提高了MES与自动化设备集成的实时性要求，很多MES的原子化功能将由生产线的实时事件触发；MES与外部的集成将被MSB简化，MES不需要关心外部的系统是如何解析它发出的信息，MSB提供了对ESB的信号、MES信号、设备信号的翻译和发送功能。
总体上看，MES逐渐成为一个被事件所驱动的业务功能集合，而非一个能够自我封闭的系统，从这个角度看，MES被分割和简化了。但是从广义上理解，我们又可以把这种由MSB组织，MES、ODS、LIMS及自动化设备控制参与的组合应用，称为一种新的MES，AMR将其称之为MES2.0。
2、制造主数据管理(mMDM)
制造2.0要求建立面向制造领域的主数据管理(mMDM)，图6描绘出了制造SOA架构下的mMDM，及其具体模型和元数据。
从图6中可以看出，由于新产品的进入，制造2.0应用的变化速度较快，除了要有mMDM应用外，还要求为mMDM提供专门的工具和服务：定义工作台、数据模型、数据同步服务、定义统治规则和策略、全局命名空间管理。
MDM并不等同于MES中的基础数据管理，它是站在一个更高的层次看待制造现场的公用数据问题。通常认为MDM包括6个成熟度(Level 0-5.0：没有实施任何主数据管理；1：提供列表；2：同等访问，即通过接口的方式；3：集中总线处理；4：业务规则和政策支持；5：企业数据集中，制造2.0要求Level 3-5的成熟度。
制造2.0模式下，MES既有与MDM集成的需要，也有与mMDM集成的需要。mMDM集成的需要是伴随着MSB的出现而产生的，MES对控制弱集成的模式下并不十分需要mMDM。与MDM不同，mMDM更强调基于实物模型(尤其是设备模型)的控制，这对新一代的MES也提出了特别的要求，MES的功能可以基于模型驱动，即将MES的业务逻辑封装在模型上，就如同PLC之于自动化设备，而这个模型可以是设备模型，可以是物流模型，或者两者的综合体。
制造领域的信息集成标准
制造领域的信息集成技术种类较多、涉及范围较广，其标准多为某个行业组织编写的，缺少综合性、通用性、体系性的标准。制造2.0对MES提出了更高的信息集成要求，迫切需要找到最适合制造SOA应用的信息集成技术实现方法。
图7是由MESA给出的制造信息集成标准总览，总体性的描述了覆盖制造企业第0-4层，乃至企业与企业之间的信息集成技术标准。
MESA并未对其中任何标准表达了倾向性意见，而是关注着各大企业和组织对这些标准的持续支持度，认为未来的标准将减少和集中，而ISA95则是目前认同最广的标准。从最近放出的ISA95 Part4、5草案(迄今只正式了ISA95的Part1-3)来看，MESA认为ISA95可能充分吸收OAGIS、B2MML、MIMOSA标准，尤其是与OAGIS的结合令人期待。
虽然有了支持制造业SOA的技术，但是大部分制造企业距离这一目标还很遥远。虽然SOA有着标准。但仍还有很多未涉及的地方，很难做到即插即用。
制造执行系统范文第8篇
关键词：离散制造业；制造执行系统；面向订单需求
全球范围内各产业的竞争格局正发生着巨大变化。发达国家开始实施“再工业化”战略，强化制造业竞争优势；发展中国家积极参与全球产业升级，并拓展国际市场。为在新的工业革命中占得先机，德国提出了“工业4.0”，即以智能制造为主导的第四次工业革命。响应《中国制造2025》号召，以智能制造为目标，结合企业实际情况，推进制造业信息化与自动化的深度融合，打造企业可持续竞争优势。
企业为了取得足够的市场份额，产品的细分现象愈加明显，使人们对消费需求的特性快速转变成个性化消费，这给企业提出了更复杂的要求，尤其是制造行业，例如汽车、电脑、手机等。大批量地生产单一产品已经落后于时代的要求，快速地制造多种类产品才能满足客户的需求，这已经成为制造业赖以生存的核心竞争力。
一、制造执行系统的产生与发展
20世纪90年代初，企业资源计划和供应链管理应运而生，同时车间层使用的制造管理系统发展成集成的MES。美国先进制造研究协会AMR在1990年正式提出制造执行系统，将物料需求计划系统与车间控制系统之间的制造过程执行层定义为MES。制造执行系统协会MESA在1997年正式定义了MES：它能提供实现从接受订单到最终产出的生产环节改善所需的信息。21世纪初，集成的MES演变成为协同MES，将MES原有的功能和其他系统以及人集成在一起，提升制造业敏捷化和智能化程度。为了使MES应用效果不断提升，各行业将特有的生产工艺、设备使用等不断渗透，出现了适合不同企业的MES，使其得到了充分研究和应用。由于国内离散制造业自动化程度不高、制造工艺不连续的特点，使得MES在离散制造业中应用研究相对于外国还存在着很大差距。
MES是企业制造信息化的重要组成部分，它沟通了计划管理系统与底层控制系统，使“计划”与“生产”紧密结合。MES强调控制和协调，可以使计划落到实处，相关员工能够及时了解到生产现场的变化，并进行准确地判断和快速地响应，确保生产计划获得合理而又快速的调整。MES可以使计划层的生产计划根据车间的实际情况，如设备、人员、物料等，分解到每一工序、每一设备甚至每一分钟，为企业精益生产提供可靠的技术保障。
二、离散制造业亟需制造执行系统
精益生产是一种及时生产制造、消除一切故障和浪费的生产管理方式，是持续改善企业生产活动的一种管理状态，旨在大批量生产活动中达到种类多、质量高、成本低。敏捷制造是企业采用现代信息技术资源，快速有效地协调整合各类生产要素、配置各类资源，响应市场需求，实现制造敏捷化的一种现代制造模式。离散型制造业生产的产品一般是将多种原材料经过阶段性的工序生产加工，组装成产品，并包装出货。实现精益生产和敏捷制造的重点在于企业需要重视生产车间的各种生产活动，需要借助先进的执行系统来提高现场管理水平和过程管控能力。目前，离散制造业在进行敏捷制造和精益生产时普遍存在着供过于需、无法保证产品质量、延期交货、库存积压等许多问题。离散型制造业需要不断提高企业信息化水平来解决以上问题。
目前，离散型制造业多数已经实现了ERP和车间现场控制系统，但是两者都具有局限性。大多数企业ERP的生产计划已经无法满足产品“快、短、少”的实际需要，生产计划和调度过于依赖手工作业和经验，计划的可行性和实时调整能力较差，生产过程不够透明，相关管理人员无法及时获取准确的生产信息。没有精细的生产计划和调度指令，就无法从容的进行生产活动；为达到准时交货、顺畅生产，就必须做到精细的生产计划和即时的生产过程监控。生产管理逐步走向执行系统沟通计划层与控制层的生产模式，更好的帮助企业完成生产任务，保证交货期的准时。因此，离散制造业亟需通过应用制造执行系统，从根本上解决计划层与控制层的断层，提升企业在当今社会中的竞争力。
三、离散制造业生产管理系统结构模型
相对连续制造业，离散制造业对执行系统的要求更严格：数据采集更加复杂、对生产计划调度的要求精准、采用BOM结构生产模型等。根据MES功能模块的划分以及结合相关文献，离散制造业MES应具备以下基本功能：a数据采集；b工艺管理；c详细作业计划调度；d过程控制；e质量管理；f设备管理；g人力资源管理；h产品跟踪；i执行分析。
笔者通过对大量文献资料的阅读，结合ERP和MES系统功能模块，根据离散制造企业生产中所面临的问题，提出一种基于ERP和MES集成的生产管理系统结构模型，图1主要包括上层计划、车间执行以及之间集成的互动作业三部分。建设适合企业的生产管理系统，实现生产计划与车间作业计划的无缝对接，并与制造执行系统相应功能模块集成，实现管理信息和执行系统的有效衔接。
制造执行系统通过布置在车间的专业设备，对原材料进厂到成品入库的整个过程实时采集数据、监控和控制；计划系统管理上层生产计划、物料需求信息、产品工艺以及BOM结构信息等；两者共享数据库。管理系统可以通过执行系统实时监控订单执行状况以及车间产能变化，考虑工厂的供给情况，可以根据订单优先级及时得出可执行的、最佳效能的生产规划。它通过控制物料、仓库、设备、品质、工艺、异常、流程指令和人员来提高生产效率。随着MTO（make to order）订单需求的普及，工厂生产会面临频繁的工单优先级的变更，这类综合智能化系统的发展将成为趋势，以满足客户以及竞争愈加激烈市场的需求。
为了在正确的地点、及时地以合理的价格为终端客户提供个性化的产品，制造商需要有效的执行计划来保证订单的完成。MTO与BTS （build to stock）相比，是一种多变的、不确定性的、优先级高的小批量客户订单需求，使得生产计划和控制活动变得更加复杂。基于离散MES的MTO生产模式如图2，由四个子活动组成。
四、制造执行系统应用效果
（一）DF企业的信息化需求
随着DF企业的规模不断扩大，产品类型越来越复杂，现阶段主要为世界著名电子公司代工一款面向全球销售的智能手表。产品表盘种类繁多，表带搭配不仅多且更新快，BTS和MTO订单混合，ERP与底层控制系统已无法满足企业信息化需求。领导层决定导入MES提升企业信息化建设，希望实现资源的合理调度、各生产车间的实时监控以及对整个生产过程有用数据的统计分析。
（二）MES 系统实现方案
DF通过面向服务架构SOA集成了ERP和MES，ERP作为服务消费者向服务器提交请求，经服务器传送至MES，MES接到信息后完成请求内容，并将包含有生产进度的数据信息沿特定路径返回。MES主要为ERP提供了以下服务：多层生产计划服务；动态调度服务；加工状态服务；质量管理服务；在制品追踪服务等。
（三）MES应用效果
DF的MES在企业内部已经成功投入运行，基本满足了企业对车间生产管理的需求，完成了与SAP和车间控制系统的集成，很好地为计划层和控制层起到了桥梁的作用，实现了数据准确、及时响应。仓储管理费用降低了47%，人力成本节省了35%，资金占用率减少了32%，生产效率提升了29%，保证了企业交货期可以准时达成。以DF物料状况为例，分析MES应用效果。笔者收集了该企业从2015年5月到9月每天的仓库物料状况，计算得出每个月的平均值。从5月企业开始实施MES系统，物料库存逐渐减少，到同年11月为止，已经可以控制在两天产能以内。随着企业对MES的应用，仓库规划空间可以越来越小，物流管理将会实现动态零库存。
五、结语
面对激烈的市场竞争，客户个性化需求的增多，越来越多的企业认识到制造执行系统在生产过程作为桥梁的重要性。 离散MES可以及时结合厂内资源，根据订单优先级来更新生产计划，强化企业现场的生产管理水平和过程管控能力，从而提高企业敏捷制造和精益生产效率。本文阐述了MES的基本功能，构建了基于MES企业生产管理架构，通过MTO订单需求模式来分析其运行过程，并给出了实例分析，对其他离散制造企业引入 MES 具有重要的参考价值。
参考文献：
[1]张成磊，刘红军，王迪.面向AM和LP的离散制造业MES研究[J].中国制造业信息化，2012（05）.
[2]金琪.APS和MES集成管理车间生产计划和调度方法研究[J].现代商贸工业，2009（19）.
[3]柴天佑，郑秉霖，胡毅，黄肖玲.制造执行系统的研究现状和发展趋势[J].控制工程，2005（06）.
[4]C.Martinez-Olvera.Reference model of the manufacturing execution activity in make-to-order environments[J].International Journal of Production Research， 2009（06）.
[5]张浩，余凤莲.基于智能对象的SMT车间制造执行系统研究[J].工业工程，2015（02）.
制造执行系统范文第9篇
关键词：制造执行；管理系统；应用
中图分类号：TP315
1 MES的产生、发展及其模型
1.1 单一功能的MES系统
MES系统在20世纪70年代后半期出现时只具备简单的功能，比如：设备状态监控系统，质量管理系统以及生产进度跟踪、生产统计等功能，只能够运用在一些个别问题上，不能提供完整的实施方案。与此同时，制造企业也分为进行ERP层与DCS层的使用工作，导致出现了横向系统之间的信息孤岛（island of information）以及MRP、MRPⅡ和DCS之间形成缺损环或链接（missing ring or link）等问题。
1.2 T-MES原型
为解决以上件简述的问题，在20世纪80年代中期，生产现场的信息系统开始发展，生产进度跟踪信息系统、质量信息系统、绩效信息系统、设备信息系统以及整合已经达成共识。在生产现场开始发展的同时，过程控制系统和生产技术系统也在与时俱进，产生了由POP（生产现场管理，point of production）与SFC（车间级控制系统，shop floor control）组成的传统的MES（traditional MES，TMES）。
1.3 处于信息化中间层的MES
20世纪90年代初期，将业务系统和控制系统集成在一起的制造执行系统的重要性，随着工业的快速发展逐渐体现出来。简单来说，制造执行系统就是一个特定系统集合的总称，主要用来表现一些特定的功能的集合以及实行这些特定功能的产品。1992年，美国的AMR（advanced manufacturing research）公司提出了制造业的三层模型（3rd layer model）的概念（见图1），清楚的叙述了每一层的功能和重要性，并把位于计划层和控制层中间的执行层称为MES。制造企业的神经系统主要由MES和上层的ERP（业务管理系统）以及底层的DCS（控制系统）组成，能够把业务计划指令传达到生产现场，同时收集生产现场的信息，对信息进行及时的上传、处理。MES不单单是管理生产现场工作，同时它作为上、下两层之间传递信息的纽带，起到连接现场层和经营层的作用，为制造企业带来更多的生产效益。而MES是运用各种制造过程中的重要信息系统，他并非一个特定行业的概念。在制造行业中，ERP系统和DCS系统比MES起步来得早，大部分已经实现，但由于二者之间存在着空隙和夹缝，因此需要MES层将两者进行有效合并，起到一个过渡的作用。最开始，MES没有明确主要包含的范围，所有无法确定的分配给其它层的应用程序和产品都归属到MES的范围中，而这些产品主要是通过系统集成商针对某种特定的用户进行开发的程序演变而来，并且通常都是针对某个特定的领域（如排产、质量、产品跟踪等）的。
图1 1992年AMR提出的三层模型
2 MES的应用现状
2.1 国外应用广泛且效益显著
MES在国外的企业界和学术界中得到极大的关注，同时设立了以MES为核心的MESA协会，促进制造企业对MES的技术研究和推广使用。MES在石油、化工、医药等制造业中开始运用，取得了巨大的经济效益。在对MES使用统计报告中，可以知道在使用制造执行系统的制造企业中，平均制造循环时间降低了45%，数据录入时间减少了75%，缩短了交货周期32%，文档以及纸介转换量56%等，同时更好的促进国外的经济发展，形成了一大批MES专业研发公司。
2.2 国内典型企业成功应用且正在推广
系统是以控制层为基础的一种生产制造过程的计算机在线管理信息系统。由于国内制造企业在生产过程中广泛的应用DCS控制系统实现计算机控制，导致生产过程中人工管理已不适应现代化的管理方式，迫切需要计算机管理系统代替传统的人工管理，为此，一些企业开始研究开发一写简单的生产管理系统，并且取得明显的效果，从根本上加大了对MES的使用范围，促进MES的广泛运用。
3 MES发展趋势
随着我国制造业的逐渐强大，市场竞争愈来愈激烈，企业之间的市场竞争已逐渐演变为价值链之间的竞争。企业越发重视MES在制造过程中的应用，不断的强调MES与企业内部的价值链以及其他系统人员的集成能力，就是为了更好的发挥其作用，利用企业内协同价值链中所有的实体共同完成制造企业的产品设计、供料、制造、运输以及服务等工作。由于MES是协同制造中核心组成部分，因此更为注重向协同方向的转变与发展。制造业的整体解决方案指的是以MES为核心，从而向制造企业中的管理系统之间的经营管理过程延伸的解决方法。随着制造业的不断发展，制造业的整体解决发方案也在不断的完善。为此，国外的MESA协会改名为制造企业解决方案协会，（Manufacturing Enterprise Solution Association）。
由于MES的重要性逐渐显现出来，开始在更多的企业开始推行，所以，MES的标准化研究得到更多的关注。如：ISA（International Fed-eration of the national standardizing Associations）的sp95系列标准，提出了MES标准模型和术语、对象模型属性、制造信息活动模型、制造操作对象模型。
随着市场竞争力越来越大，因此企业为了更好的提高自身竞争力，加强企业的影响力，企业对产品的质量、成本等方面要加大控制力度，提高要求，因此，给MES的带来了巨大的压力和挑战。目前我国集成制造、敏捷制造等先进的生产模式在不断的推广使用，和技术的发展，MES将向智能化的方向发展。
4 结束语
综合以上所述，MES是制造企业在计算机在线制造过程中的管理系统，它以计划、执行、控制三层结构为基础，它不但能够帮助企业处理生产过程中产生的具有管理和生产双重性质的信息，同时将生产信息和管理信息相互转化，以及起到加工、传递的作用。MES某些程度上作为制造企业连接生产活动和经营活动的桥梁存在，帮助制造企业更好的提升其灵活性和实现全局优化。纵观MES的发展历程，不难看出，MES以由过去的单一化逐渐向现代化、协同化、智能化方向开始发展，同时，制造企业整体解决方案正在以MES为核心逐渐形成完善的方案。所以应在可持续发展的基础上，把握我国制造业逐渐强大的良好时机，加大MES的技术研究力度，促进MES的推广运用，尽快形成具有自主知识产权，并且符合我国制造业发展特点的制造执行系统，打造一套可行的制造企业整体解决方案。
参考文献：
[1]陈杰，孙宇，张世琪.面向过程的制造执行系统的研究[J].高技术通讯，2009（12）：37-40.
[2]夏敬华，陆宝春，陈杰.面向敏捷制造的AMCS研究[J].高技术通讯，2009（10）：1-5.
作者单位：朱铁芬（1976.01-），女，信息管理部部长，学士学位，研究方向：企业信息化。
制造执行系统范文第10篇
调查的范围包括65家钢产量在百万吨以上的重点钢铁企业，这些企业的自动化程度和水平基本上能够代表全国钢铁行业的自动化的现状。
最后，分别对65家重点钢铁企业和其中宝钢、鞍钢、首钢、武钢、马钢、攀钢、本钢、唐钢、包钢、太钢、邯钢和济钢12大钢自动化现状进行了汇总对比，分析了烧结系统已配置有基础自动化、过程自动化和生产制造执行系统的烧结机的台车面积占所有企业台车面积总和的比重；炼铁系统已配置有基础自动化、过程自动化和生产制造执行系统的高炉容量分别占所有企业高炉总容量的比重；炼钢、连铸、轧钢系统已配置有基础自动化、过程自动化和生产制造执行系统的装备或生产线的生产能力分别占所有企业生产能力总和的比重。
在分析过程中，采用的是最简单的认可方法，即只要配置了一台自动化控制装置或控制系统，就认可该装备或系统初步具备了自动化的生产能力，对其自动化所应用的具体功能内容及其发挥的作用未做进一步调查。通过这样初步的统计，计算出各主要生产装备或工序采用自动化技术设备的比重，从而分析得出自动化的程度。
从调查结果看，钢铁行业自动化技术经过多年的研究和发展，水平得到显著提高，有的已经领先国内，有的已经达到了国际先进水平，特别是有的已经具有了自主知识产权并形成了产品在行业内推广应用，这些技术成果获得了部级、省部级的大奖。之所以有这样的结果，一是在经济全球化、市场国际化的大环境下，企业认识到自动化技术在企业发展中的重要作用，不采用新技术搞自动化，就难于提高生产效率和产品质量，就难于在激烈的国际国内的市场竞争中占有一席之地；二是企业看到了自动化所产生的实实在在的效果，为企业带来的巨大效益；三是企业在基建和技改项目上重视上自动化项目，肯于投资。
进入20世纪90年代，在信息技术和控制技术的迅猛发展和广泛应用的推动下，钢铁工业向高精度、连续化、自动化、高效化快速发展，使钢铁生产工艺、产品和技术装备呈现出如下特点：1.流程短、投资少、能耗低、效益高、适应性强和环境污染少的新技术、新工艺被不断应用；2.提高产品的外形尺寸精度、改进表面形貌和改善内部质量的技术受到重视；3.生产技术装备向大型化、现代化、连续化迈进。信息技术、控制技术使检测和执行设备取代了传统的人工操作，工艺参数的检测方法和检测仪表得到了高速发展；在现代钢铁生产过程控制中，计算机技术的应用已深入各个领域，传统的计电仪功能划分不再明显；仿真技术在钢铁工业中日益广泛应用，不仅用于控制系统的培训和新工艺、新控制方法的研究，而且易于模拟生产设备调试，指导生产和参与生产；人工智能技术已经广泛应用，包括模糊控制、专家系统和神经元网络在各个工序的应用已取得可喜成果和经济效益；可视化技术和监控系统为无人化工厂提供了条件：从现场总线到车间网、工厂网、企业网的综合网络系统构成了企业的信息高速公路。
根据有关资料，“七五”末，大中型设备实现自动化的比重约为总生产能力的30%，其中过程自动化为13.3%，基础自动化为16.7%。按炼铁、炼钢和轧钢三项主要工艺设备统计，装备了基础自动化设备和其他自动化检测装置的大中型高炉，占炼铁总能力的41%。配备了过程计算机的大型转炉占炼钢总能力的16.3%，而实现基础自动化的大中型转炉占炼钢总能力的7.9%，大型主力轧机实现了过程自动化的占全国成品材轧制能力的17%。上述配备了过程计算机生产设备是技术发达国家20世纪70—80年代初的水平。“八五’期间，新建和改扩建的冶金大型工艺设备都已程度不同的装备了过程计算机系统，各主要工序普遍提高了自动化的水平。如：炼铁工序中，装备了过程计算机的大型高炉生产能力占炼铁总能力的比重达到19%；炼钢工序中，实现了过程自动化的炼钢能力占总能力的比重达到37%；连铸自动化的比重也有了显著提高；全国成品材轧制能力中过程自动化的比重达到20%。
通过2003年的调查了解到，钢铁企业在“十五”期间内新上或改造的自动化工程中，基础自动化级已经普及。在重要的生产工艺过程的控制自动化系统得到了企业领导决策层的高度重视，在新建和技术改造项目建设的同时，加大投资力度，采用配套引进国外技术和装备或选择与国内科研部门联合技术攻关相结合的道路，大大提高了生产过程的控制能力，提高了过程控制自动化的水平。第三级的生产制造执行系统，作为近年国内外重要的生产管理控制技术以其所产生的关键
作用，已经被许多企业所接受。在一些新建的生产流程线上，积极与国内外合作伙伴共同研发或购买软件平台，加速建设。这一级系统的陆续投产运行，将会对钢铁企业产销一体、管控衔接、信息畅通的信息化起到至关重要的作用。新建设的自动化系统，瞄准了国内外先进技术，力争达到国际先进水平。
下面，我们对截止到2003年6月，钢铁企业在主要生产工序中的基础自动化、生产过程自动化、车间管理或生产制造执行系统的应用现状、钢铁企业自动化的发展程度和水平分别予以分析和对比。
1.基础自动化已经普及
在钢铁企业的烧结、炼铁、炼钢、连铸、轧钢等主要生产工序和流程中基本上普及了基础自动化。
基础自动化(一般称为设备控制级)是生产过程自动化中最底层、最基础的部分，由各种电子、液压、气动控制装置组成，承担各种生产工艺参数的计量检测和设备控制。基础自动化级普遍采用各种可编程控制器(plc)、集散控制系统(dcs)和成套工业控制机。它们对设备级的控制发挥重要作用。目前的应用基本上可以达到94%以上。生产工艺控制愈复杂，基础自动化的程度就愈高，高炉系统甚至接近100%，连铸、轧钢达到99%。
我国重点钢铁企业共应用plc约7226台套，dcs约1280台套，工业控制机约4791台套。见图1。
2.生产过程控制自动化有了提高
过程计算控制系统即生产过程自动化是提高产品质量、保证生产过程优化控制的重要的环节，—般由过程控制计算机系统完成，包括生产过程控制系统、工艺控制数学模型和人工智能等技术的应用。近年来，生产过程控制自动化有了一定的发展，较“七五”、“八五”期间有很大增加，见图2。
大量数学模型和人工智能技术，如模糊控制、专家系统和神经元网络等在这一级广泛应用。高炉炉况预报模型、软熔带推断模型、炉料下降仿真模型、冷轧设定模型等等，还有高炉冶炼专家系统、基于模糊控制的电弧炉电极提升系统、采用神经元网络的连铸漏钢预报系统、均热炉模糊控制系统、钢板冷却智能化控制系统等在各个工序的应用，已经取得重大成果和经济效益，目前正在向多种技术的混合系统发展。
由于引进或改造了一批能够生产高附加值产品的冷热轧系统及配套的自动化控制系统，使得轧钢系统的过程控制自动化程度提高幅度最大。见图3。
在生产控制自动化级中，配置的生产过程控制计算机系统以小型机为主，共2108台套，应用的控制优化数学模型和人工智能软件系统共1066个。
由于受优化数学模型的开发及引进的模型的消化吸收滞后的制约，生产过程自动化仍有较大的发展空间。在“十五”期间乃至今后一些年里，在新建和改造的大中型设备上应配置过程控制计算机系统。
3.车间管理级或生产制造执行系统受到关注
车间管理级或生产制造执行系统(ues)近年来得到钢铁企业的普遍关注，已经有部分企业在新建或改造生产线的同时，引进国内外先进技术开发生产制造执行系统，这些系统在一两年内将陆续投入运行。
生产制造执行系统主要由区域管理计算机系统完成在线作业计划和生产调度管理、质量跟踪控制等许多功能。这一级系统在企业信息化架构中的位置和重要作用是不可或缺的，只有实现它们，才能使控制系统和管理信息系统实现无缝对接和系统集成，生产实际数据和生产指令才能顺畅的上传和下达，实现信息不落地传输。为了实现企业信息化，今后应进一步认识它的重要性并努力发展之。根据图4我们可以看出，这一级的应用才刚刚起步，应用的水平还较低，许多地方仅仅是在车间或厂内建设了计算机局域网络和少量的生产报表处理，大量的生产实际数据通过人工输入。
车间管理或生产制造执行系统应用的计算机共1502台套。
4.主要生产工序自动化现状
我们还可以通过以下各图表显示每个生产工序中各级自动化的现状以及对比状况。
(1)烧结系统自动化
烧结系统自动化包括对烧结的原料储存、配料，混合烧结和冷却等几个部分的计量检测、自动控制和管理。
从图表中看出，在重点钢铁企业烧结系统中，20m2以上的烧结机的台车总面积总计约15637平方米，已经配置有基础自动化系统的台车面积达到94%以上，过程控制自动化居中，车间管理级或生产制造执行系统非常低。
表1 重点企业与12大钢在烧结系统中各级自动化所占的比重
总台车面积
基础自动化级(l1)
过程自动化级(l2)
车间管理级或制造执行系统(l3)
(m2)
台车面积
比重
台车
面积
比重
台车面积
比重
重点钢铁企业
15637
14768
94．44％
6933
44．33％
299
1．91％
其中12大钢
9410
8765
93．15％
4472
47．52％
(2)炼铁系统自动化
炼铁系统自动化是指在高炉本体、热风炉等主要工艺部位的自动化控制系统。炼铁系统自动化主要是改善操作、稳定炉况、提高质量、增加产量、降氏能耗、延长炉体寿命。
在高炉炼铁系统中，重点钢铁企业300m3以上的高炉总容积为159228立方米，并且全部配置了基础自动化系统，自动化的比重达到100%。过程控制系统的自动化比重已经超过50%以上，部分高炉上配置了国内外先进的高炉冶炼专家系统等。
表2 重点企业
与12大钢在炼铁系统中各级自动化所占的比重
总容积(m3) 基础自动化级)(l1) 过程自动化级(l2) 车间管理或生产制造执行系统(l3)
容积 比重 容积 比重 容积 比重
重点钢
铁企业 159228 159228 100.00% 85413 53.64% 5000 3.14%
其中12
大钢 88960 88960 100.00% 54787 61.59% 4100 4.16%
(3)炼钢系统自动化
炼钢系统的自动化可以改善操作、延长炉龄，是提高钢产量、保证钢水质量、缩短冶炼时间、降低能源消耗、提高一次拉碳命中率的重要手段。炼钢自动化包括转炉自动化和电炉自动化。
表3 重点企业与12大钢在炼钢系统转炉中各级自动化所占的比重
转炉 总生产能力 基础自动化级(l1) 过程自动化级(l2) 车间管理级或生产
制造执行系统(l3)
(万吨／年) 年生产能力 比重 年生产能力 比重 年生产能力 比重
重点钢铁
企业 12576 12011 95.51% 6964 55.37% 3200 25.45%
其中12大
钢 6300 6300 100.00% 4425 70.24% 2730 43.33%
表4 重点企业与12大钢在炼钢系统电炉中各级自动化所占的比重
电炉 总生产能力 基础自动化级(l1) 过程自动化级(l2) 车间管理级或生产制造执行系统(l3)
(万吨／年) 年生产能力 比重 年生产能力 比重 年生产能力 比重
重点钢铁企业 2586 2506 96.91% 1257 48.61% 510 19.72%
其中12大钢 821 781 95．13．％ 246 29.96% 100 12.18%
(4)连铸系统自动化
连铸自动化系统能够改善铸坯质量、提高产量、增加金属收得率和提高连铸比，应用人工智能控制的方法，加强对连铸质量的预报和控制。
在连铸系统中，重点钢铁企业的连铸机总的年生产能力为13195万吨，而已经配置有基础自动化设备的生产能力达13117万吨，所占的比重是99.41%。以此类推，过程控制自动化是54.31%，生产制造执行系统为15.37%。
表5 重点企业与12大钢在连铸系统中各级自动化所占的比重
总生产能力 基础自动化级(l1) 过程自动化级(l2) 车间管理级或生产制造执行系统(l3)
连铸 (万吨／年) 年生产能力 比重 年生产能力 比重 年生产能力 比重
重点钢铁企业 13195 13117 99.41% 7166 54.31% 2028 15.37%
其中12大钢 5693 5693 100.00% 3050 53.57% 1153 20.25%
(5)轧钢系统自动化
随着轧钢生产向大型化、高速化、精密化、连续化方向发展，轧钢生产对自动化装备的要求比其他生产工序高，自动化系统和自动化装备的水平对最终产品的质量影响也最大。因此，轧钢系统中采用的自动化设备和系统比较多，各级自动化控制程度也比较高，是现代钢铁工业自动化技术应用最集中的地方。其中12家大型钢铁企业更加重视轧钢生产工序中自动化技术的应用，相关数据普遍高于重点企业的平均数。
由于自动化控制技术的发展，薄板坯连铸连轧计算机控制系统的控制范围扩大，产品厚度越来越薄，对板形控制、自由轧制以及层流冷却等特殊要求，加强第三级生产控制级以协调炼钢、连铸和热轧的生产，保证100%的板坯热装热送。提高了产品的外形尺寸精度和改进表面形貌，以及改善了板带内部质量。在热冷轧宽带钢的轧制工艺、轧机形式和控制技术等方面也采用了一系列新技术、新工艺和新设备，生产率大大提高。
表6 重点企业与12大钢在轧钢系统中各级自动化所占的比重
管、线、带 总生产能力(万吨/年) 基础自动化级(l1) 过程自动化级(l2) 车间管理或生产制造执行系统(l3)
年生产能力 比重 年生产能力 比重 年生产能力 比重
重点钢铁企业 16389 16336 99.67% 11273 68.76% 5731 34.97%
其中12大钢 8918 8918 100.00% 6832 76.61% 4622 51.83%
基于钢铁工业自动化在企业信息化中的重要地位和作用，为了使各级系统的指令或数据能够顺畅地传递，达到各级系统的无缝对接，形成一个整体，发挥最大的综合效益。因此，在各级自动化系统的设计和实施过程中，要充分考虑与上下级系统的信息传递接口。例如在本级系统的建设中，尽可能收集并保存将来上级系统所需要的各种现场生产过程信息，待条件成熟建设上级系统时，就可以顺利地将这些信息传递上去。
钢铁企业自动化的专业职能管理
通过调查，在各重点钢铁企业内都设有自动化专业技术管理部门和实施队伍。尽管每个企业的机构设置不同，有的在自动化部(所)、有的在计控部、技术中心，还有的在设备部门，但它们对自动化项目的建设管理和自动化技术的推广应用发挥了重要的作用。如今在钢铁行业信息化的进程中，已经涌现出一批既懂自动化技术、又懂管理和生产工艺流程的信息化复合型人才进入企业的决策层。
随着企业信息化建设的深入和自动化信息化技术的发展，企业要全面健康、协调、可持续的发展，就要加快推广应用国内外先进、适用的冶金自动化技术和信息技术，走新型工业化道路。在今后若干年里，随着企业的工艺流程控制、装备的不断更新改造，以及提高产品质量和生产精细管理的需要，钢铁企业必将投入建设更多的信息化、自动化应用项目。在信息化的大潮中，广大自动化专业职能管理部门和自动化工程技术人员艰苦努力、坚持技术不断创新，肩负着光荣而艰巨的信息化建设的重要任务。
综上所述，普及基础自动化，大力发展生产过程自动化，重视生产控制系统／生产制造执行系统的建设，加快企业管理信息化的建设进程，早日实现我国钢铁行业企业信息化、管控一体化的目标仍是“十五”期间乃至以后若干年内的重要目标和艰巨任务。
参考资料：
1.《钢铁工业自动化功能规范》，冶金工业部科学技术司，1993年7月出版。