第五章 總結與展望
在制造行業實施MES 過程中，首先需要面對的是各個不同廠商設備之間的數據交換問題，在工業通信領域，國際工業巨頭幾乎壟斷了工業通信行業的各項專利。本文從另一個角度出發，通過對以太網的二次開發，使得以太網構架的協議能夠應用在工業生產線中，設計出一套能兼容大多數底層協議的工業以太網通信機制，并通過在實際項目中的應用驗證了這種解決方法的可行性。
5.1 本文工作的回顧
本文以一條液晶生產線的生產執行系統為研究背景，探討了在生產執行系統中運用新興的工業以太網技術，對設備底層設備進行通信的統一化。具體做了以下工作：
1. 研究了國內外MES 發展情況，分析工業領域網絡通信方式的特殊性，對該領域國外主要廠商和專利寡頭的壟斷情況進行了剖析，提出在國內發展MES 的首要難題。
2. 在傳統的工業通信領域中進行了通信方式的改進，在辦公用的以太網構架上，設計定義了一層用戶層（ACD-MD 層）,用ACE-MD 層來兼容各種設備通信協議。在服務器端設計定義各種底層設備使用的協議，在設備終端設計定義服務器端的送出協議類型，使得底層設備所使用的各種協議能夠被服務器所識別，并通過ACE-MD層相互進行通信數據的交換。通過這種方式，將通常用于辦公網絡的以太網協議直接引入生產線.
3. 在設計過程中，為了減少傳統以太網中廣播數據包的頻率，提高以太網的性能。設計采用終端名稱進行終端識別代替IP 地址池的終端查找方式，減少了傳統以太網中廣播風暴引起的系統振蕩的概率。同時采用了無確認的發送機制，以用來減少傳輸的延時，提高MES 系統的實時性。
4. 對以太網結構的數據傳輸進行了改造，設計增加了發送代理和接受代理，在發送端和接收端的存儲空間劃分出一定區域作為數據緩存區域，對服務器傳輸數據進行緩存管理機制，這種機制保證了傳入應用程序數據庫的數據的完整性和實時性，解決了當出現大量數據傳輸（如服務器之間和數據庫的數據拷貝，或者MES服務器同時發送大量指令給設備群）時的數據碰撞和完整性問題，對節省建設成本、提高MES 性能做出了很大貢獻。
5. 在以太網協議的基礎上對設備通信在MES 中的作用進行了進一步研究，提出了EI（設備集成）的概念，以陣列車間為例，分析了工業以太網在生產車間的實際應用，也就是EI 的運行思路和應用效果，展示了系統開發的最終界面，提高了設備群自主運作能力，簡化MES 控制的復雜度，提高生產效率、減少必要環節，成為MES 成功實施的基礎。
6. 在文章的最后，總結了工業以太網應用后系統的性能提升情況，同時分析了工業以太網在MES 中應用后曝露出來的問題，根據這些問題提出了一些對策，并分析了這些對策在實際應用中的效果。
5.2 成果及意義
液晶制造產業在中國大陸剛剛起步，產業鏈尚不完整，很多設備和工藝依賴進口。因此，如何提高液晶制造型企業在市場上的競爭力，縮小與業界領先企業之間的差距，是國內液晶制造企業需要學習的第一步。而MES 作為與生產線直接相關的IT系統，其優劣對產品的生產質量、產品生產速度產生直接影響，成為制造型企業提高核心競爭力的關鍵。液晶生產線的特殊性決定了在MES 實施過程中無法使用現有的軟件產品，在借鑒國外液晶制造標桿企業和國內外類似MES 系統的情況下，開發出符合自身需要的MES 系統，以優化產能、提高市場競爭力，成為國內新興企業的一條出路。本論文針對生產制造業實施MES 中碰到的數據采集問題進行了探討，在分析工業通信領域目前的情況的基礎上提出了利用以太網構架來進行開發，從而設計出一套既可以繞開國際廠商的專利陷阱，又能成功應用于液晶行業MES 系統的底層設備通信協議。
本課題對液晶制造企業生產執行系統的建立和實施進行了研究，在生產執行系統與生產設備之間，增加了設備集成層，分析設備集成層對生產設備進行通信和數據傳輸的方式，經過比較之后選擇工業以太網并進行開發改造實施。
工業以太網在大型復雜設備群中的應用比較少，主要困難在于以太網絡“先天不足”：定位于辦公網絡的TCP/IP 協議對堵塞的處理方式導致數據沖突的時候網絡傳輸性能會大幅下降，這對于復雜的設備，尤其是生產設備來說是需要避免的情況。隨著現代生產的復雜度不斷提高，傳統的總線通信在成本上的優勢已經日漸減少，工業以太網成為解決生產線通信的一個現成的解決方案，如何改造以太網協議，使之能夠適合工業生產現場，成為所有制造型企業在信息化實施中的一個關鍵，也是以后MES 與PCS 層研究的重中之重。
通過對工業以太網在液晶生產線的MES 系統中應用的研究，充分說明了以太網的生命力和蓬勃前景，也說明了在制造領域打破國際廠商的專利壟斷是完全可行的，對以后其他信息化系統（如SPC 的建立，ERP 的實施等）有著借鑒作用，同時為推廣到其他行業打下了基礎。
5.3 工業以太網在MES 應用中的問題及未來展望
工業以太網的應用，使得MES 系統在系統決策層和設備數據層之間架起了一個信息通道，起到了很好的橋梁作用，但是隨著工廠生產產能的增加，也必須認識到工業以太網在MES 應用中存在的一些問題。
基于工業以太網的MES 系統在液晶生產企業的工業現場起到了良好的效果，較好地解決了工業現場MES 系統數據采集的問題。總結現場應用的實際，有以下優點：·工業以太網的應用，使得MES 系統在底層設備和管理信息化系統（如ERP、CRM等）中起到了一個橋梁的作用，如果需要，戰略層的信息化系統可以直接從重要的現場設備采集數據并應用到戰略分析中，對優化企業流程，提高企業競爭力有很大的幫助；
·MES 系統應用新型的工業以太網技術，摒棄了以往的生產現場總線機制的繁雜結構，簡化了傳輸機制，沒有眾多的協議轉換，在整體結構上給人以耳目一新的感覺，這樣網絡的結構也比較簡單，沒有各類通信制式之間轉換機制，便于統一設計和優化；
·統一了傳輸的物理線路，現場不再有各種規格不同粗細不一的通信線纜，給日常維護工作更加便利；
·數據傳輸設備基本固定，不像采用傳統總線機制那樣在整個數據采集傳輸過程中會經過很多數據轉換設備，這樣有利于故障排查工作；
·液晶生產設備基本都有Ethernet 輸出數據端口，這樣在數據采集的過程中，不需要進行數據轉換就可以直接傳入MES，必要時候也可以直接輸入ERP 進行數據分析，這種操作在以前的總線通信方式中是一個比較復雜的步驟，但在以太網基礎的數據采集中很容易實現。
當然，工業以太網也有其自身的不足，對于不足的有些討論因為時間和篇幅的關系沒有展開，但是隨著生產時間和產品線產能的增加，工業以太網的MES 系統在液晶生產企業的有些弊端也日益暴露，Ethernet 網絡的通信方式畢竟是為辦公網絡的數據傳輸而設計的，很多工業方面的功能還是有所欠缺，主要表現在以下兩點：·工業以太網由于其特殊的丟包處理機制，隨著傳輸的數據量的增大，網絡的性能會不穩定，這就要求以太網的帶寬利用率一定要維持在一個比較低的水平，一旦超出這個水平，信息采集的延遲就會增大，如果數據量進一步加大的話，還會出現丟包等對于MES 生產系統來說無法接受的問題；
·對一個設備數據采集方式或者數據采集地點的更改，有可能會引起其他設備的通信中斷，由于都采取了將以太網數據通過統一的網絡設備轉發，這樣如果其中的某臺設備出現故障或者要求更改采集地點，就需要在網絡設備上進行相應配置，這樣會影響到其他的現場設備的生產數據的采集，增加了MES 功能擴充的風險。目前針對以上的一些問題，國內外已經開始相關的研究，后繼的研究者也可以就從這兩個方面繼續進行研究，相信在不久的將來會有一定的突破。
相關連載：
工業以太網在MES系統中的應用（一）上
http://articles.e-works.net.cn/NetWork/Article96196.htm
工業以太網在MES系統中的應用（一）下
http://articles.e-works.net.cn/NetWork/Article96197.htm
工業以太網在MES系統中的應用（二）
http://articles.e-works.net.cn/NetWork/Article96220.htm
工業以太網在MES系統中的應用（三）
http://articles.e-works.net.cn/NetWork/Article96236.htm
工業以太網在MES系統中的應用（四）
http://articles.e-works.net.cn/NetWork/Article96262.htm
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本文標題：工業以太網在MES系統中的應用（四）
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