MES系统在制造企业中的应用特点、功能以及实施效益

一、MES的定义

美国先进制造研究机构（AMR）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。

制造执行系统协会对MES所下的定义：“MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，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，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。

二、MES系统体系架构

MES系统自用户功能汇总层向生产数据采集层一般为五个层面：用户功能汇总层、功能分析子系统层、功能应用子系统层、生产数据管控层和生产数据采集层。

1.数据层

能够实现数据的采集、处理以及后续的存储，其作用分别为：PHD主服务器对于各装置和系统的数据进行处理和存储；PHD缓冲服务器主要进行数据采集与处理；Oracle Server保存PHD实时数据库的配置信息，与PHD主服务器一起作为Web应用平台的数据源。

2.Web应用层

Web Server装有基于.NET框架的Workcenter PKS软件，用来发布装置流程图、趋势图和报表等生产信息；SQL Server保存Workcenter PKS的配置信息，也用来保存Web应用数据。主域控制器为Web应用提供了基于域的安全管理机制，只有域用户才具有访问该Web站点的权限。备份域控制器作为主域控制器的备份，为系统的安全验证提供双重保障。

3.客户层

客户层提供一个Web界面来实现企业用户对数据库的实施访问，通过IE浏览器，企业生产管理、调度以及分厂人员都可以对相应的生产信息加以了解。

三、数据采集

1.控制系统数据采集

制造企业的现场级自动化控制系统所采用的DCS系统及其配套的远程站的输入、输出模块及通讯元件，使用工业级监控软件作为人机交互监控软件。AS控制站、Engineer站和Server站相互之间进行通讯物理连接形成Industrial Ethernet控制网（工业以太网），通讯介质采用光纤和网络交换机等设备。AS控制站安装在DCS控制柜内是生产控制系统的主要信号输入输出的处理单元，其下级连接的专用输入、输出模块可以完成整个制造过程控制的数据采集和现场设备的动作控制。

2.数据矫正

MES的采集系统是将一级执行单元的集散控制系统（DCS统）、智能电力设备仪器等能采集制造企业的各种生产参数通过通用数据通讯协议（如OPC通用协议）或者选用专用数据硬件采集器采用网关工控机的形式进行信息的接收和上传，并采用单向传递技术给发送至实时数据服务器。实时数据通过网关工控机接口以UDP压缩数据的方式传输到上级的网络控制层的服务器。

四、MES系统功能

1.生产计划与排产

为了使客户需求产品能够按时交付，并最大水平的发挥产能，MES系统进行有效的计划编制和产能详细调度。特别那些按订单需求生产的企业，由于客户订单变化性和多样性，MES系统可以有效适应订单、节约成本和产能。

2.数据趋势管理

相对于现场级的由仪表采集数据的实时趋势曲线和历史数据，MES系统更注重现场仪表数据的汇总和分析，MES系统会自动分析某个生产参数通过对比一段时间的某一个或相关某几个数据变化，分析出该部位工艺生产可以出现的问题对企业管理者的决策提供数据支持。

3.能源管理

能源管理以能源介质为基本对象，通过建立各种介质的能源管网和能源节点，构建企业能源拓扑模型，建立以能源管网为平衡中心的平衡体系，通过核算单元体系进行能源核算，为能耗统计和ERP完工确认提供有效数据支撑。能源管理模块主要包括企业能源数据采集、能源节点计算、管网产耗平衡、能耗统计和ERP支撑等5项功能。

4.安环管理

MES系统通过建立自身的电能计量台账，并对企业总体风水电气的使用和消耗进行统计，对网络使用成本进行核算，整体监控企业生产过程和日常经营过程中的能源使用情况，对计量仪表参数进行统计和分析，以周、月、年为周期进行统计并优化能源使用。

5.物料追踪

通过数据采集会生成产品的出厂时间、地点、生产批次、原料信息、发出者、接收者等大量的信息，若某批次产品出现问题时，方便逆向追踪或审计，减少制造商的损失，从而提高客户的满意度，实现更好的服务。

6.质量管理

为了实现全面质量管理，MES系统可以记录和分析从供应商、原料到售后服务的整个产品的生产和生命周期，并可以严格控制整个生产过程中的质量问题，使不良品率能有效地降低。

五、结束语

如今在生产制造业中MES系统已经有了广泛的应用，生产对系统的依赖度也有所提高，该系统在企业发展中具有良好的发展前景，但是目前MES系统还存在一些问题，比如信息化程度不高，通用性差等，而且随着信息技术的发展，对于信息计划系统的要求越来越高，因此未来将学科渗透以及系统集成度开发将成为企业发展趋势。

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