1 MES基本概念

    美國先進制造研究機構(gòu)AMR(Advanced Manufacturing Research)將MES定義為“位于上層的計劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”，它為操作人員/管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設(shè)備、物料、客戶需求等)的當(dāng)前狀態(tài)。

    AMR繼提出MES概念后于20世紀90年代提出三層企業(yè)集成模型，如圖1所示。

圖1 AMR的三層企業(yè)集成模型

    從上述概念中，制造執(zhí)行系統(tǒng)是為了解決上層計劃系統(tǒng)與下層控制系統(tǒng)之間的信息通信而出現(xiàn)的，在計劃管理層與底層控制之間架起了一座橋梁，填補了兩者之間的空隙。

2 集裝箱行業(yè)生產(chǎn)特點

    集裝箱是有標準尺度和強度、專供運輸業(yè)務(wù)中周轉(zhuǎn)使用的大型裝貨箱，集裝箱的種類很多，本課題以罐式集裝箱為研究對象。罐式集裝箱作為一種先進的運輸工具，在生產(chǎn)組織上，有以下一些特點：

    ①罐式集裝箱的生產(chǎn)屬典型的離散生產(chǎn)，原材料經(jīng)過多道工序后組裝成成品，生產(chǎn)工序多，生產(chǎn)過程復(fù)雜。②傳統(tǒng)的管理模式，按照生產(chǎn)訂單進行生產(chǎn)，采用紙質(zhì)流程卡進行數(shù)據(jù)收集。③物料品種多，目前ERP系統(tǒng)中的庫存信息存在滯后，導(dǎo)致庫存信息不夠及時、準確。④面臨不斷提升產(chǎn)能的壓力。

    目前罐式集裝箱的生產(chǎn)和管理面臨著很多問題，歸根結(jié)底應(yīng)該讓管理人員實時掌握生產(chǎn)和物流信息，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，使企業(yè)提高業(yè)務(wù)水平和管理水平，因此實施MES迫在眉睫。

3 集裝箱MES系統(tǒng)功能設(shè)計

    根據(jù)罐式集裝箱的生產(chǎn)現(xiàn)狀，本文提出針對罐式集裝箱生產(chǎn)的MES實施方案包括三大部分：生產(chǎn)管理，物流管理，質(zhì)量管理，總體功能設(shè)計如圖2所示。

圖2 MES總體功能設(shè)計

    具體來說，MES將包含以下一些核心功能：

    ①物流管理：對物料的收發(fā)提供支持和倉庫物流實行透明管理，保證生產(chǎn)的順利進行。此模塊主要實現(xiàn)物料入庫，出庫，庫存查詢，出庫等操作。

    ②生產(chǎn)管理：主要完成生產(chǎn)計劃的排定，管理跟蹤生產(chǎn)過程，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時控制和動態(tài)掌握。此模塊主要完成生產(chǎn)建模，車間排產(chǎn)，生產(chǎn)報表等功能，其中生產(chǎn)管理采用DCT/PC等設(shè)備。

    ③質(zhì)量管理：實現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量分析及預(yù)警等功能，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的統(tǒng)計分析。此模塊包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護，PDA常用功能，進行質(zhì)量檢驗，輸出質(zhì)量報表等。

    3.1 物流管理倉庫管理方面主要由人工收料，發(fā)料，手工記錄物料信息等，導(dǎo)致倉庫庫存信息不及時、不準確等問題，針對這一問題本方案采用了條碼化信息管理手段。以入庫方面為例，提出了入庫流程圖如圖3所示。

圖3 物料入庫流程圖

    當(dāng)供應(yīng)商將物料送到倉庫后，倉管員在PDA上選擇相應(yīng)的采購訂單號，PDA自動列出該采購訂單下的物料信息，選擇對應(yīng)的物料，掃描倉庫已經(jīng)打印的物料條碼，在PDA上輸入接收數(shù)量，并將信息存入條碼系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，同時更新到MES系統(tǒng)。

    3.2 生產(chǎn)管理工人在現(xiàn)場操作是生產(chǎn)管理中的一個重要環(huán)節(jié)，如圖4所示的流程進行操作。

圖4 工人現(xiàn)場操作流程圖

    工人在上下班時，需要掃描錄入自身的工號，同時工人利用現(xiàn)場站點的掃描設(shè)備，掃描流程卡上的罐箱編碼(REID)，系統(tǒng)會自動調(diào)出該罐箱的相關(guān)信息，包括：工段需要消耗的物料，工單的完成情況工段任務(wù)，工藝信息等。當(dāng)出現(xiàn)物料使用錯誤等問題時，報警燈閃爍，提示報警。加工完成后，工人再次掃描流程卡上的罐箱編碼，系統(tǒng)標識該罐箱在本工序加工完成，當(dāng)需要QC檢驗時，呼叫QC進行檢驗。

    3.3 質(zhì)量管理在線上的檢驗工序，我們將設(shè)置質(zhì)量檢驗站點，用于質(zhì)量數(shù)據(jù)的錄入。在不同的質(zhì)檢站點，將要求錄入不同的檢驗參數(shù)，并和罐箱的編碼對應(yīng)。基于現(xiàn)場的質(zhì)量數(shù)據(jù)，MES系統(tǒng)可以在后臺打印相應(yīng)的質(zhì)量檢測報告，在檢測人員簽名確認后，可直接交付箱東使用。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

    4.1 硬件環(huán)境在倉庫等物流功能站MES系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)采集器PDA/PC等設(shè)備，結(jié)合條碼打印機，對物流的各個環(huán)節(jié)進行統(tǒng)一管理。

    在車間內(nèi)各生產(chǎn)單元(工位)MES系統(tǒng)采用工業(yè)PC/DCT等設(shè)備，通過對各個生產(chǎn)單元的數(shù)據(jù)收集和反饋，組成滿足閉環(huán)生產(chǎn)管理需要的開放式以太網(wǎng)絡(luò)。

    在企業(yè)內(nèi)部，各功能站通過局域網(wǎng)對MES系統(tǒng)服務(wù)器進行交互操作，同時其他各查詢終端也通過局域網(wǎng)查詢MES系統(tǒng)信息系統(tǒng)處理后提供的數(shù)據(jù)、報表和圖形。

    4.2 軟件架構(gòu)當(dāng)前比較普遍的系統(tǒng)架構(gòu)方式有兩種，瀏覽器/服務(wù)器(BrowsedServer，B/S)和客戶端，服務(wù)器(Client/Server，C/S)。本系統(tǒng)采用的是B/S與C/S混合模式，系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖

    系統(tǒng)會產(chǎn)生大量的實時數(shù)據(jù)，因此需要設(shè)置專門的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，以運行數(shù)據(jù)庫軟件。應(yīng)用服務(wù)器主要運行一些后臺程序，直接訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。Web服務(wù)器主要提供網(wǎng)頁服務(wù)，網(wǎng)站主要以ASP.NET和SilverLight開發(fā)。管理人員可以在IE客戶端以網(wǎng)頁方式瀏覽物流、生產(chǎn)、質(zhì)量等報表。無線PDA采用WinCE操作系統(tǒng)程序采用三層架構(gòu)，主要用于物流和質(zhì)量管理。DCT和現(xiàn)場工業(yè)PC部署在生產(chǎn)現(xiàn)場，主要用于完成物流、生產(chǎn)、質(zhì)量等數(shù)據(jù)的采集。辦公PC主要供管理人員使用，主要用于完成生產(chǎn)建模、生產(chǎn)排產(chǎn)等功能。

5 總結(jié)

    MES能夠極大的提高企業(yè)的管理水平，使管理者及時了解生產(chǎn)狀況和發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)問題。本文依據(jù)罐式集裝箱的生產(chǎn)現(xiàn)狀，從管理人員，現(xiàn)場操作人員的實際需求出發(fā)，提出的MES設(shè)計思想及解決方案，企業(yè)的生產(chǎn)管理水平得以提高。

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本文標題：基于集裝箱行業(yè)制造特點的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES/ERP研究與實施

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