基于MES的生产车间管理信息系统

制造企业针对生产、库存管理及销售各个环节，实施ERP等管理信息系统，以帮助企业提高运作效率及管理水平。但ERP应用范围被限制在企业计划层，无法对车间级的生产过程进行实时的调度安排，导致生产与计划相互脱节。制造执行系统（MES）是位于企业上层生产计划（MRPⅡ/ERP）和底层工业控制之间，面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES强调制造计划的执行，它在计划管理层和过程控制层之间架起了一座桥梁，填补了两者之间的鸿沟。
    1 基于MES的生产车间信息系统
    针对上述当前制造企业生产管理中普遍存在的问题，通过对MES功能本质的分析，笔者提出了以下三层结构——企业资源计划（ERP）/制造执行系统（MES）/过程控制系统（PCS）、两级数据库平台——实时数据库/统计数据库的信息化管理解决方案。
    1.1 控制层（PCS）
    PCS层主要负责生产过程的自动控制与现场数据的采集与初步分析。以PLC作为过程状态和工艺、质量参数采集的基本单元，以AS-I总线和工业现场总线（ProfiBUS）构成基本网络（含I/O接口模块、传感器、开关、智能仪表、AS-I总线主站、计算机通讯接口程序等）；工业现场总线采用总线拓扑结构（ProfiBUS-DP），总线两端有终端电阻。这样结构使系统具有扩展性，维护方便；高性能的工业控制计算机和对成熟组态软件WinCC的二次开发形成车间现场数据的监控系统。
    1.2 执行层（MES）
    MES层的主要功能是动态的生产调度、生产过程实时监控和现场数据的分析。MES系统主要由MES软件、MES数据库服务器、MES调度台、车间作业信息显示屏等构成，采用星型拓扑结构的工业以太网络联接；该网络连接集中于中央节点，便于网络维护和资源配置，当网络中一个节点出现故障时，易于进行隔离检测和维护，不会对其他节点造成很大影响，不会导致整个网络的崩溃，同时网络节点的接线方式也便于系统的监控和管理。
    1.3 计划层（ERP）
    计划层即企业资源规划层（ERP），ERP层主要进行管理决策与生产计划，重点突出ERP管理平台的建设。目前，适于不同需求的ERP系统已较成熟，可直接用于计划层的信息管理。通过建立企业内部局域网（Intranet），实现计划层内部信息的传输及计划层、执行层之间信息的交互；并通过与互联网（Internet）的连接，建立企业公共信息发布与电子商务的平台。
    2 车间监控调度系统设计与开发
    图1中的阴影部分主要位于MES层，是生产信息化管理方案的核心，即车间监控调度系统。它通过对制造过程的实时监控和动态调度，根据ERP下达的生产计划，利用车间的各种生产资源、生产方法和丰富的实时现场信息，快速、低成本地制造出高质量的产品。

    图1 基于MES和生产信息管理系统
    车间监控调度系统功能包括：从计划管理层获取日生产计划；对生产车间资源的管理，如任务订单、物料与在制品、生产设备、人员等；生产车间作业调度；车间生产过程监控；车间生产过程信息在线统计；主调度终端与各工序终端之间进行消息传递和数据库共享。

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