對于貴陽卷煙廠這樣一個煙草企業來說，基本實現了底層過程控制系統的過程自動化和基礎自動化，形成了相對獨立的系統在制絲和卷包過程中，但是這些系統有著不同的處理邏輯，使得在通信機制、數據模型和數據庫方面演變成了信息孤島，在生產過程和信息資源共享方面缺乏的統一管理。
1 系統設計原則
(1)規范化和標準化原則
構建MES系統的需要對規范化和標準化加以強調，做到接口標準統一，連接通暢，界面友好、實用，使系統具有靈活性、完整性，為系統的擴展打下堅實的基礎，以便于系統的有效集成。
(2)實用性、可靠性、先進性、經濟性原則
實用性是指維護方便、操作簡單、經濟耐用，顯示直觀。可靠性是指系統能長期無故障地工作；先進性是指為了今后系統的升級和擴展，應保證在技術上適當超前，并且具有先進性在一定時期內；經濟性是指造價合理，能夠對系統設計進行優化，從而使其具有較低的維護費用和較高的性價比；
(3)集成性的原則
MES系統中的各個子系統進行統一的設計、開發和分析、利用統一數據庫系統和開發平臺確保MES系統的集成性。MES系統的集成性能夠使各個功能的子系統避免成為信息孤島，從而使各個單位和部門的信息能夠進行共享和交流，實現基礎信息資料共享和統一維護，從而充分利用信息的價值，提高資料的準確性，減少數據維護的工作量。
(4)安全性的原則
利用軟硬件和管理相結合的多級安全機制的方法，確保MES系統的安全，為了保證數據的安全，需要進行嚴格的系統權限管理，使系統操作人員只能使用權限內的有關數據。
2 系統結構設計
2.1 系統總體結構
由于MES系統是面向制造過程的，所以需要與企業中的其它制造管理系統進行交互和共享信息。MES系統需要接收制造管理系統中的各類信息，作為生產管理系統的核心，MES還提供現場的數據信息給企業其他的應用系統，以實現合理資源配置和優化調度。貴陽卷煙廠MES考慮到系統集成的需要，設計了基于B/S架構的MES體系結構。
在貴陽卷煙廠MES系統的結構設計中采用了三層系統結構，使其能夠單獨加以實現，并且在邏輯上各自獨立，分別是數據訪問層、業務邏輯層、用戶界面層。局域網用戶和互聯網用戶對貴陽卷煙廠的MES系統進行訪問可以用瀏覽器來實現，通過對不同業務邏輯模塊的訪問對各自的業務進行處理；通過SQL方式業務邏輯模塊把數據或其他資源的請求發送到數據庫服務器，經過處理后，客戶端瀏覽器收到Web服務器返回的結果。
2.2 系統處理流程
設計的MES系統處理流程如圖1所示。
圖1 系統總體處理流程
在公共基礎數據進行維護的基礎上，該系統進行生產標準制定，并且下發到生產自動化系統把制定好的生產標準，從而作為指導生產的作業規范。根據物料、人員和工廠設備等情況，在公共基礎數據維護的基礎上，進行制絲和卷包的詳細排產，然后下達各生產自動化系統的排產結果。工單周期為一天生產工單下達到生產自動化系統，其包含了多個生產批次。根據生產批次，生產自動化系統來安排生產，在生產過程中MES負責收集設備、物料、質量、工藝等狀態信息，從而進行過程檢驗控制、物料跟蹤、調度指揮、生產設備管理、設備狀態監視和生產人員管理，并且統計和上報成本。還需要進行生產統計報表分析和生成在生產班次、批次結束以后。
3 系統功能模塊設計
貴陽卷煙廠MES系統在公共基礎數據進行維護的基礎上，該系統進行生產標準制定，并且下發到生產自動化系統把制定好的生產標準，從而作為指導生產的作業規范。根據物料、人員和工廠設備等情況，在公共基礎數據維護的基礎上，進行制絲和卷包的詳細排產，然后下達各生產自動化系統的排產結果。工單周期為一天生產工單下達到生產自動化系統，其包含了多個生產批次。針對貴陽卷煙廠的實際現況，在MES系統的構建中，系統以集成系統模型為基礎，將貴陽卷煙廠MES系統分為車間綜合管理、生產排程管理、生產實時監控管理、報表管理、質量管理、設備管理和數據采集管理七個功能模塊來進行構建。如圖2所示：
圖2 系統功能模塊圖
(1)車間綜合管理
該模塊能夠把數據分析結果發送到管理層并接受反饋信息，還負責對生產線工作人員進行權限管理。通過該功能系統管理員能夠對系統多項功能進行設置，主要包括權限管理、系統用戶管理、公共信息管理、系統備份管理和部門管理。按照企業的需求能夠動態、方便的對系統的各項功能進行設置。
(2)生產排程管理
該模塊負責對廠各車間的生產計劃進行查詢、分發 生成、歸檔、編輯，系統根據銷售部門的業務訂單信息，對生產計劃的落實情況進行監控，然后報送到生產管理部門。
(3)生產實時監控管理
MES系統總生產實時監控是屬于核心的部分。在生產指揮活動中生產實時監控負責集中統一指揮，并且傳達管理指令，作為一個生產職能機構進行指揮和和生產調度，在生產過程中不斷獲取產生的各種信息，然把既定的生產作業計劃和這些信息進行比較，如果有異常情況和偏差發生，為了確保生產過程按標準和計劃進行，需要及時的發出調度指令來進行調節。生產調度機構采用三級配置，生產管理部門由廠長進行設置，廠長指令由生產管理部門負責傳達，生產管理部門主要負責指揮和協調工作，日常生產活動的組織，車間調度室由制造工程師領導，主要負責執行廠總調度室命令，協調和組織車間生產活動，對各車間下達調度指令。生產車間的調度工作又領班和線長負責。該功能模塊主要執行的任務包括以下方面：
(1)及時補充知識與規劃，對生產調度知識庫進行維護，以適應生產調度需要。
(2)當發生異常情況時，及時向上級反映，并進行指揮。
(3)當生產情況正常時，協訓各生產線的生產工作，并且提前下達各車間的生產計劃。
(4)報表管理
該模塊的主要功能是報表統計生產的歷史和實時數據，比如在制品數量、產品的實時產出、各線產出、合格率、產量月報和日報等信息，從而是相關部門和工程師能夠進行查詢。作為計算生產任務成本的數據依據，分析和統計的結果能夠得出需要改進的方向。
(5)質量管理
在加工過程中該模塊通過離線的分析統計和在線的質量檢驗來分析、跟蹤和記錄產品工序的質量狀況，在控制范圍內保證產品的質量，并提供質量分析報告給相關人員。
(6)設備管理
該模塊負責對于管理所有的生產設備，包括維修記錄管理和設備運行狀況等。設備管理可以讓有關部門和企業管理層能夠掌握生產設備的運行效率和運行狀況。
(7)數據采集管理
數據采集是MES系統的一個重要組成部分，其應用目標正是要實現企業整個生產制造信息流的全面集成，也就是建立全廠性的生產數據公用平臺，統一向企業信息化系統提供完整生產數據信息。
4 系統物理架構設計
貴陽卷煙廠MES系統的設計需要對技術的可用性、可靠性、成熟性、安全性、開放性、先進性、可管理性、標準化等問題加以考慮，并且還要把現有的軟件系統的信息集成問題考慮進去。根據貴陽卷煙廠的實際情況，對MES系統的物理架構進行了設計，如圖3所示：
圖3 系統物理拓撲圖
數據傳輸在控制執行層和生產管理層之間是十分關鍵的問題。本文提出了MES系統的四層體系結構來實現信息傳輸，如圖4所示。實時數據庫系統是數據服務層的核心，主要包括客戶訪問層、實時數據服務層、設備接口層、物理設備層。通過這些數據來進行柱狀圖顯示、歷史曲線和動態監測等，從而使現場情況更加直觀。通過數據采集管理人員還可以對卷煙生產設備進行管理和狀態監測。
圖4 數據采集系統的物理架構圖
(1)客戶訪問層
在實時數據服務時該層負責對實時的對設備進行數據查詢軟件、報表生成軟件、監控的狀態軟件等建立應用。
(2)實時數據訪問層
通過通信管道網絡協議和API實時數據庫服務器可向用戶和上層應用提供實時的統一數據平臺。狀態界面可以通過圖形化提供便捷、直觀的數據監控實時系統。在實時數據庫中歷史數據除了可以進行存放外，關系數據庫中也可以定期進行存放。
(3)設備接口層
該層在數據庫系統中是不同設備進入的橋梁，并且能夠讀取物理設備信息從不同的物理設備，維護設備和數據庫服務器之間的通信。實時數據庫服務器和下層設備站點之間采用B/S架構實現數據庫的連接管理。
(4)物理設備層
物理設備層由要進行管理和監控的，并且在不同控制總線上、PLC和不同物理設備所掛接的設備所構成。
5 結語
貴陽卷煙廠MES系統是結構復雜、規模較大的系統項目，其設計構想必須遵循《卷煙工業企業生產執行系統(MES)建設規范》。根據卷煙制造企業的特點，計算機軟件開發規范、系統功能需求等相關技術規程，結合貴陽卷煙廠的實際情況，才能確保各項任務和預期目標的實現。
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本文標題：貴陽卷煙廠ERP系統MES系統設計構想
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