0 引言
制造執行系統(Manufacturing Execution Systerm，MES)是美國上世紀90年代提出來的概念，是指通過信息的傳遞對從生產命令下發到產品完成的整個生產過程進行優化管理。隨著信息技術在制造企業中的推廣與應用。企業信息化日益得到重視，成為制造企業發展的必然，MES市場的未來也越來越被業內人士所看好。
工業工程是一門涉及人、物料、設備、信息、能源等要素的集成規劃、設計、評價、改善和創新于一體的工程學科，它應用自然科學、數學、社會科學，特別是工程技術的理淪與方法。為實現生產制造、管理和服務系統的低成本、高效率和高效益的管理目標提供有力的技術支持。工業工程是一門實踐性很強的應用性學科，制造業對人才的實踐能力要求也越來越高，這就要求高校必須重視工業工程實驗室建設，加強對學生實踐能力的鍛煉。
工科院校在進行課程改革時，應該以提高學生工程應用能力為目的，以市場為導向，形成一個較為完整、系統的實驗教學體系。因此，為了緊跟社會的發展趨勢，本文提出在物流工程實驗室中應用MES系統，使學生在學校內就接受這一先進的思想，為企業輸送人才。
1 MES系統概述
在發展MES技術之前，車間管理控制工作一般由車間作業計劃、工序調度、操作管理、庫存控制等軟件完成。20世紀80年代后期，全球市場競爭日趨激烈，上層生產計劃管理(ERP)受市場影響越來越大，計劃的適應性問題日漸顯露出來，與底層生產過程之間脫節的矛盾也日益突出。如何有效地解決兩者之間的矛盾，充分利用上下兩層之間的數據來提高計劃的實時性和靈活性，同時又能改善生產線的運行效率，己經成為一個重要的研究課題。
MES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。美國先進制造研究機構(Advanced Manufacturing Research，AMR)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。制造執行系統協會(Manufacturing Execution System Association，MESA)對MES所下的定義：“MES能通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。當工廠發生實時事件時，MES能對此及時做出反應、報告，并用當前的準確數據進行指導和處理。這種對狀態變化的迅速響應使MES能夠減少企業內部沒有附加值的活動，有效地指導工廠的生產運作過程，從而使其既能提高工廠及時交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產回報率。MES還通過雙向的直接通訊在企業內部和整個產品供應鏈中提供有關產品行為的關鍵任務信息。”
MES本身也是各種生產管理的功能軟件集合。1997年，MESA通過其成員的實踐歸納，提出了MES的功能模型(見圖1)。該模型代表的11個功能模塊如同龜背一樣配置。MESA規定，只具備11個之中的某一個或幾個功能，也屬于MES系列的單一功能產品。也就是說，實際的產品可能是包含其中一個或幾個功能模塊。
圖1 MES的功能模型
2 MES系統在工業工程實驗室的應用
該系統針對工程訓練中心物流實驗室的建設而提出。實驗室中有射頻識別設備，可以對RFID標簽進行讀寫；條形碼掃描儀、打印機及無線數據采集器；生產流水線可以模擬車間生產現場；自動化立體倉庫是近十幾年國際上迅速發展起來的一種新型倉儲設施，具有一定的先進性；負責運輸的AGV小車是柔性化、智能化程度極高的設備(見圖2)。這些硬件設備都是物流自動化研究中很先進的設備，體現了物流技術發展的方向。
圖2 實驗室的設備和管理
2.1 系統總體設計
基于典型制造企業的實際情況和物流實驗室的硬件設備，對現代物流實訓系統進行總體分析、設計。
MESA通過其各成員的實踐歸納了11個主要的MES功能模塊，包括：工序詳細調度、資源分配和狀態管理、生產單元分配、過程管理、人力資源管理、維護管理、質量管理、文檔控制、產品跟蹤和產品清單管理、性能分析和數據采集。實際的產品可能是包含其中一個或幾個功能模塊。預期實現的功能為：系統管理，實現人力資源管理和設備維護管理；生產監控系統，實現生產單元分配、產品跟蹤、數據采集；倉儲管理系統，結合RFID技術、AGV系統，實現成品和物料的出入庫管理、產品跟蹤、盤點等；文檔控制系統，實現工藝規程、每日的計劃執行程度、產品質量、庫存情況等。
2.2 生產監控系統
MES的指導思想是：MES能通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理；當工廠發生實肘事件時，MES能對此及時做出反應、報告，并用當前的準確數據對它們進行指導和處理；這種對狀態變化的迅速響應使MES能夠減少企業內部沒有附加值的活動，有效地指導工廠的生產運作過程，從而使其既能提高工廠及時交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產酬報率。
物流實驗室現有一條8個工位的生產流水線，物品在每個工位的停留時間可以由工人踩踏板決定，也可以由電腦沒定一定的時間決定。
此外，條碼技術也在該子系統中得到應用。此子系統主要是實現產品的生產過程控制，流程為：首先根據訂單制定出每日生產計劃，然后根據安排的加工工藝在流水線上進行加工。最后一道工序為檢驗，并將檢驗結果填入數據庫，方便生成質量報告，為進行質量管理提供數據。檢驗合格后，打印出成品條碼，包括成品信息、生產日期、批次。在加工過程中，根據各個工位的上傳信息，實現產品跟蹤和數據采集。
2.3 RFID技術在產品跟蹤方面的應用
由于產品上已貼有條形碼標簽，所以將RFID標簽置于托盤上。發出入庫命令時，即將庫位信息、產品信息寫入RFID標簽。RFID的應用是在現有倉儲管理的入庫、移動、揀貨、出庫等作業環節中進行貨品、數量、位置、載體等信息的實時自動采集，并通過與倉儲管理系統的信息交互在操作現場提供F一步的操作指示和執行情況校驗。從而提高工作效率和準確性，實現物流倉儲業務的智能化、自動化管理。應用RFID技術更主要的目的是實現快速盤點，通過RFID檢測庫存中所有的物品信息，對倉庫中的物品實行實時在庫統計。通過RFID的盤庫功能對維持倉庫中物品的安全性、操作的規范性和減少錯誤率都具有很高的實用價值。
2.4 AGV在系統中的應用
物流實驗室的AGV是由固高科技(深圳)有限公司研發。用戶對AGV的控制可以通過兩種方法：①通過固定在AGV上的嵌入式運動控制器，配備有LCD顯示屏(具有觸摸功能)，用戶可以按照控制界面的提示用鼠標或觸摸筆進行具體的配置。②通過無線以太網由遠程終端對AGV的運動進行控制。硬件包括遠程終端PC、AP、無線以太網卡(插在嵌入式運動控制器的USB口)。
系統實現的功能為：在發出入庫請求時，小車接收命令，到達預定位置，接收物品，運送到入庫線人口；有出庫命令時，小車到達出庫線位置，將物品運送到指定位置。
3 結語
培根說過“沒有實驗，任何新的東西都不能深知”。人們在實踐中不斷的印證著這一名言。工業工程專業教學不僅要能給學生傳授系統的理論知識，更要培養學生系統分析問題和解決問題的能力，提高他們的實踐動手能力。
在物流實驗室中應用MES系統必將改善現在的教學實驗狀況，使學生們掌握更多先進的技術和思想，在培養符合社會需求的高層次人才中將發揮重要作用。
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本文標題：物流工程實驗室MES系統的研究和應用
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