1 MES基本概念
美國先進制造研究機構AMR(Advanced Manufacturing Research)將MES定義為“位于上層的計劃管理系統與底層的工業控制之間的面向車間層的管理信息系統”，它為操作人員/管理人員提供計劃的執行、跟蹤以及所有資源(人、設備、物料、客戶需求等)的當前狀態。
AMR繼提出MES概念后于20世紀90年代提出三層企業集成模型，如圖1所示。
圖1 AMR的三層企業集成模型
從上述概念中，制造執行系統是為了解決上層計劃系統與下層控制系統之間的信息通信而出現的，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 集裝箱行業生產特點
集裝箱是有標準尺度和強度、專供運輸業務中周轉使用的大型裝貨箱，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，在生產組織上，有以下一些特點：
①罐式集裝箱的生產屬典型的離散生產，原材料經過多道工序后組裝成成品，生產工序多，生產過程復雜。②傳統的管理模式，按照生產訂單進行生產，采用紙質流程卡進行數據收集。③物料品種多，目前ERP系統中的庫存信息存在滯后，導致庫存信息不夠及時、準確。④面臨不斷提升產能的壓力。
目前罐式集裝箱的生產和管理面臨著很多問題，歸根結底應該讓管理人員實時掌握生產和物流信息，及時發現和解決問題，使企業提高業務水平和管理水平，因此實施MES迫在眉睫。
3 集裝箱MES系統功能設計
根據罐式集裝箱的生產現狀，本文提出針對罐式集裝箱生產的MES實施方案包括三大部分：生產管理，物流管理，質量管理，總體功能設計如圖2所示。
圖2 MES總體功能設計
具體來說，MES將包含以下一些核心功能：
①物流管理：對物料的收發提供支持和倉庫物流實行透明管理，保證生產的順利進行。此模塊主要實現物料入庫，出庫，庫存查詢，出庫等操作。
②生產管理：主要完成生產計劃的排定，管理跟蹤生產過程，實現對生產過程的實時控制和動態掌握。此模塊主要完成生產建模，車間排產，生產報表等功能，其中生產管理采用DCT/PC等設備。
③質量管理：實現質量數據采集、質量分析及預警等功能，實現產品質量的統計分析。此模塊包括基礎數據維護，PDA常用功能，進行質量檢驗，輸出質量報表等。
3.1 物流管理倉庫管理方面主要由人工收料，發料，手工記錄物料信息等，導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
當供應商將物料送到倉庫后，倉管員在PDA上選擇相應的采購訂單號，PDA自動列出該采購訂單下的物料信息，選擇對應的物料，掃描倉庫已經打印的物料條碼，在PDA上輸入接收數量，并將信息存入條碼系統數據庫，同時更新到MES系統。
3.2 生產管理工人在現場操作是生產管理中的一個重要環節，如圖4所示的流程進行操作。
圖4 工人現場操作流程圖
工人在上下班時，需要掃描錄入自身的工號，同時工人利用現場站點的掃描設備，掃描流程卡上的罐箱編碼(REID)，系統會自動調出該罐箱的相關信息，包括：工段需要消耗的物料，工單的完成情況工段任務，工藝信息等。當出現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，系統標識該罐箱在本工序加工完成，當需要QC檢驗時，呼叫QC進行檢驗。
3.3 質量管理在線上的檢驗工序，我們將設置質量檢驗站點，用于質量數據的錄入。在不同的質檢站點，將要求錄入不同的檢驗參數，并和罐箱的編碼對應。基于現場的質量數據，MES系統可以在后臺打印相應的質量檢測報告，在檢測人員簽名確認后，可直接交付箱東使用。
4 系統實現
4.1 硬件環境在倉庫等物流功能站MES系統采用無線數據采集器PDA/PC等設備，結合條碼打印機，對物流的各個環節進行統一管理。
在車間內各生產單元(工位)MES系統采用工業PC/DCT等設備，通過對各個生產單元的數據收集和反饋，組成滿足閉環生產管理需要的開放式以太網絡。
在企業內部，各功能站通過局域網對MES系統服務器進行交互操作，同時其他各查詢終端也通過局域網查詢MES系統信息系統處理后提供的數據、報表和圖形。
4.2 軟件架構當前比較普遍的系統架構方式有兩種，瀏覽器/服務器(BrowsedServer，B/S)和客戶端，服務器(Client/Server，C/S)。本系統采用的是B/S與C/S混合模式，系統軟件架構圖如圖5所示。
圖5 系統軟件架構圖
系統會產生大量的實時數據，因此需要設置專門的數據庫服務器，以運行數據庫軟件。應用服務器主要運行一些后臺程序，直接訪問數據庫服務器。Web服務器主要提供網頁服務，網站主要以ASP.NET和SilverLight開發。管理人員可以在IE客戶端以網頁方式瀏覽物流、生產、質量等報表。無線PDA采用WinCE操作系統程序采用三層架構，主要用于物流和質量管理。DCT和現場工業PC部署在生產現場，主要用于完成物流、生產、質量等數據的采集。辦公PC主要供管理人員使用，主要用于完成生產建模、生產排產等功能。
5 總結
MES能夠極大的提高企業的管理水平，使管理者及時了解生產狀況和發現生產問題。本文依據罐式集裝箱的生產現狀，從管理人員，現場操作人員的實際需求出發，提出的MES設計思想及解決方案，企業的生產管理水平得以提高。
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本文標題：基于集裝箱行業制造特點的制造執行系統MES/ERP研究與實施
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