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制造执行系统（MES）恰好能填补这一空白。MES是处于计划层和车间层操作控制系统SFC之间的执行层，主要负责生产管理和调度执行。它通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的方式。从而实现企业实时化的ERP/MES/SFC系统。改善生产组织、缩短生产周期、减少在制品数量、减少生产提前期，提高产品的质量和降低人力资源消耗。
1、制造执行系统（MES）概述
ＭＥＳ按其发展可分为二个阶段：传统的MES（ＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＭＥＳ，Ｔ-ＭＥＳ）和可集成ＭＥＳ(ＩｎｔｅｇｒａｔａｂｌｅＭＥＳ，Ｉ-ＭＥＳ)。由于Ｔ-ＭＥＳ系统是基于预先设定的程式进行系统开发的，因此，存在以下一些不足之处：
(1)开发此类系统成本高、效率低，并隐含着较大的风险，如过程有微小变化，就可能导致系统不能正常运转，系统的稳定性差。
(2)通用性差。目前市场上的制造执行系统由于没有一定的技术规范指导，因而使得系统的开发周期长、投资大，限制了系统中的对象交互。
(3)可集成性弱。目前，某些具有集成功能的ＭＥＳ，虽能实现与上层事务处理和下层控制系统的集成，但也仅仅局限于某个特定的系统或功能，使得ＭＥＳ系统能力大打折扣。
(4)缺乏互操作性。互操作性是系统敏捷性的一个重要标志。企业采用的数据库、操作系统是异构的，在分布式生产环境下，需要从不同的ＭＥＳ系统中裁剪不同的功能，以满足某个特定任务的需要，实现互操作。目前市场上的传统制造执行系统基本上没有此类功能。
为了解决传统制造执行系统存在的问题，出现了可集成MES，可集成ＭＥＳ结构分为以下三个层次：领域层(ｄｏｍａｉｎ-ｓｐｅｃｉｆｉｃｌａｙｅｒ)、对象层(ｏｂｊｅｃｔｌａｙｅｒ)和基础架构层(ｌｏｗ-ｌｅｖｅｌｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｌａｙｅｒ)。三层之间相对独立，从而为可集成的ＭＥＳ的实现提供了技术保证。它将模块化应用组件技术应用到ＭＥＳ的系统开发中，是两类Ｔ-ＭＥＳ系统的结合。从表现形式上看，具有专用的ＭＥＳ系统的特点，即Ｉ-ＭＥＳ中的部分功能作为可重用组件单独销售；同时，又具有集成的ＭＥＳ的特点，即能实现上下两层之间的集成。此外，Ｉ-ＭＥＳ还能实现客户化、可重构、可扩展和互操作等特性，能方便地实现不同厂商之间的集成和遗产系统的保护，以及即插即用等功能。
尽管ＭＥＳ软件的研究和开发取得了明显的进展，但在技术规范性和成熟程度方面还有较大的差距。如何解决ＭＥＳ软件的行业适应性问题，一直没能得到很好地解决，从而阻碍了ＭＥＳ软件产品市场的形成。软构件技术的发展，为ＭＥＳ软件产品化带来了新的契机，可集成ＭＥＳ软件成为发展方向。
2、烟草企业制造执行系统（MES）在信息化中的定位和功能结构
2.1 制造执行系统（MES）在信息化中的定位
我们宁波卷烟厂在不断技术创新的同时，潜心研究探索烟草企业管理发展的方向，努力把国际先进的管理思想与中国烟草企业的实际有效地结合起来，认为MES作为面向制造的系统必然要与企业其它系统有密切关系，MES在其中起到了信息集线器（Information Hub）的作用，它相当于一个通讯工具，为其它应用系统提供控制层的实时数据。在烟草企业中，MES与其他系统的接口如图1所示。
2.2 卷烟企业制造执行系统（MES）的功能结构
卷烟厂生产管理信息系统是建立在完善的制丝（储丝）数据采集系统、卷接包数据采集系统、质量检测器具等各类数据采集系统上的，对于数据采集系统，在烟草行业的应用一直有一个误区，过去大家把数据采集系统的应用定位于重点采集生产的消耗数据，为机台考核及成本核算服务，这种定位实际上是错误的，因为再精确的采集也无法做到将生产过程中的边角余料（例如每个卷烟盘纸的剩余部分）以及人为的浪费采集出来，机台考核及成本核算只能以仓库发出的领料数为准，错误的认识极大地阻碍了数据采集系统在烟草企业的应用，因此，尽管很多企业纷纷建立了数据采集系统，但真正发挥实际效益的极少。我们认为应该把数据采集用于生产的实时指挥、质量的在线控制、设备的预防维修上，由此为烟草企业提供一种全新的生产管理模式，使烟草企业的生产管理水平上升到全新的高度。MES功能结构图如图2所示。
MES主要有九大功能模块，与各系统之间的关系如图3所示。
1）计划管理模块包括：设置工作计划（工作日历）；根据产销衔接计划，自动生成卷包作业计划（月/日/班）；制丝作业计划(日/批次)的编制和调整；能力平衡测算（主要辅料）和计划进度跟踪。
2）基础数据和文档管理模块包括：质量标准维护和查询；工艺控制参数维护和查询；设备基本信息维护和查询和维保项目信息维护和查询。
3）质量在线管理模块：指根据质量标准，对数采数据进行自动判断，超标情况进行报警，实现质量在线控制和统计分析。
4）设备维护管理模块包括：设备运行和维修记录管理；以周期性项目为基础的维护、保养、点检和润滑计划管理和生成维修备件领料单和清单。
5）物料跟踪模块：指系统提供原辅料消耗及批次跟踪。
6）车间考核和管理模块包括：在数采数据基础上对机台进行考核（质量、消耗、产量、设备）和车间人员管理。
7）统计分析模块：指以数采为基础的生产、消耗、质量、设备等信息统计分析和提供可视化的7种图示方式。
8）过程监控模块：包括集成制丝线、储丝楼、卷接包、成型、装箱实时数据，告警显示；提供图形显示平台和提供各种调度指令。
9）数据采集模块：包括制丝、辅料、卷接包、成型、装箱实时数据采集和质量检验检测数据采集。
2.3 卷烟企业制造执行系统（MES）的设计原则
根据上述卷烟企业MES系统定位和功能，结合烟草行业信息化系统建设原则，我们认为卷烟企业MES系统建设应遵循以下设计原则：
a.系统应遵循“实用、可靠、先进、经济、完整”的原则，突出实用性、符合MES功能规范，确保系统的安全性和可扩充性。
b.系统要充分体现MES的实时性、执行性、集成性和可视性等特点。
c.方案设计应在：生产计划调度、设备管理、质量管理、基础数据和文档管理、车间管理、数据采集、统计分析、物料跟踪和车间考核功能等方面展开。
d.系统设计应注重业务流程集成为主，总体规划，分步实施。
建成的系统应达到以下目标：建成一个统一的生产指挥调度平台；通过关键点的数据采集提供整个生产过程的数据分析；实现以数据采集为基础的车间考核功能；提供质量的在线跟踪控制和预警提示；实现与已有系统的有机集成。
3、宁波卷烟厂制造执行系统（MES）实践
3.1 宁波卷烟厂制造执行系统（MES）实施要求
与通用的MES系统不同的是，该系统是根据我们多年的烟草行业经验设计，根据实际情况，我们重点突出了生产、质量、设备管理的三条主线，围绕它们进行设计、开发，以适应宁波卷烟厂生产的实际情况，满足宁波卷烟厂现场生产管理的需要。我厂的MES是建立在完善的制丝储丝数据采集系统、卷接包数据采集系统、质量检测器具等各类数据采集系统上的，把数据采集用于生产的实时指挥、质量的在线控制、设备的预防维修上，由此为烟草企业提供一种全新的生产管理模式，使烟草企业的生产管理水平上升到全新的高度，具体实施要求如下：
(1)利用数据采集系统所获取的实时数据实现生产过程、产品质量的在线监控，提高快速反应能力，促进生产管理由被动指挥型向以预防为主、在线控制的主动实时指挥型管理体系发展。
(2)利用数据采集所获取的实时质量数据实现对在制品质量的在线监控，建立对质量参数变化的预防报警机制，预防质量问题的发生，并尽可能的通过对质量检测器具的质量检测数据自动采集，加快检测结果的反馈速度，把质量问题的影响降低到最小。
(3)利用数据采集所获取的设备状态及相关数据，使对设备的应急维修逐步过渡到有针对性的预防维修，建立设备故障报警机制，提高技术人员对设备故障的反应速度，建立维修专家支持系统，促使维修工作标准化，提高维修工作效率，提高设备的运行效率和对质量的保证能力。
3.2 关键技术
由于卷烟企业制造集成系统是面向卷烟生产全过程，为实时生产管理服务的。因此，设计和实施宁波卷烟厂制造执行系统（MES）必须根据我厂的实际，结合制造执行系统（MES）发展趋势，采用以下关键技术：
3.2.1 高通用性的综合集成技术
该技术具体体现在以下三个方面：
（1）建立高通用性的构架，我们将我厂实施的制造执行系统的结构分为三个层次：领域层、对象层和基础架构层。三层之间相互独立,从而为ＭＥＳ的高度集成性实现提供了技术保证。基础架构层是基于ＣＯＲＢＡ、ＲＭＩ(ＲｅｍｏｔｅＭｅｔｈｏｄＩｎｔｅｒｆａｃｅ)和ＤＣＯＭ等公共标准规范而建立的,是一种理想的软总线,尤其ＣＯＲＢＡ的分布对象技术,可以通过装配或扩展对象实现一个特定的应用软件系统,对象可以在不影响系统中的其它对象交互关系的前提下被修改,真正实现软件构件的即插即用。有关遗产系统可以通过封装成一个对象,而有效地实现与其它系统的交互，从而为高度的通用性打下坚实基础。
（2）提高可集成性：从技术发展角度和用户需求来看,软件结构本身应能与其它应用系统集成,做到信息共享和资源共享。因此我们在进行软件结构的设计时，充分考虑到这一点，不仅提高了企业MES中遗产系统的生命周期,降低对信息系统的投入,同时,也为目前及将来选择较为合适的各种软件提供了更大的空间。
（3）提高互操作性：我厂采用SYBASE的PowerDesinger8数据库，统一的数据库平台以及该平台的开放性保证今后可从不同的MES系统以及各MES系统中不同模块中裁剪不同的功能,以满足某个特定任务的需要,实现互操作。
综上，该系统集成了多个厂家的数据采集系统、管理系统的数据，并进行实时数据传递，将数据集成到厂服务器，构成统一的数据平台，并在此基础上开发出多种实时应用。
3.2.2 基于微软的.NET平台开发技术
由于微软的.NET平台具有以下特点：
(1).NET框架旨在实现下列目标
①提供一个一致的面向对象的编程环境，而无论对象代码是在本地存储和执行，还是在本地执行但在Internet上分布，或者是在远程执行的。
②提供一个将软件部署和版本控制冲突最小化的代码执行环境。
③提供一个保证代码（包括由未知的或不完全受信任的第三方创建的代码）安全执行的代码执行环境。
④提供一个可消除脚本环境或解释环境的性能问题的代码执行环境。
⑤使开发人员的经验在面对类型大不相同的应用程序（如基于 Windows 的应用程序和基于 Web的应用程序）时保持一致。
⑥按照工业标准生成所有通讯，以确保基于 .NET 框架的代码可与任何其他代码集成。
(2).NET代表今后的技术发展趋势
.NET企业服务器系列软件组成了微软下一代网络系统。使用.NET技术，可以充分利用微软开发的相关技术和产品，适应今后的技术发展。
从而决定系统开发采用是在微软的.NET平台上进行开发，.NET是一个软件平台，可以连接着信息、用户、不同的系统和设备，它简化了在高度分布式Internet 环境中的应用程序开发。
3.2.3 品质管理技术
为保证系统实施的质量，专门制定并发布了品质管理制度，并在品质管理制度下开展品质管理工作。具体包括以下3点：
(1)统一规范。
我们根据系统的开发特点，统一了系统开发标准，制定了各种开发文档和编程规范。
(2)配置管理。
采用Microsoft公司的VSS进行配置管理，并对程序提交进行规定，在公司每天提交一次；在现场每周提交一次。
(3)检查与测试。
设置专职的品质管理组，按规定对文档进行检查，对提交的程序进行测试。测试结果采用公司自己开发的品质管理软件管理。公司管理人员、开发人员、品管人员通过品质管理通过软件，能及时查询检查和测试的结果。
3.2.4 项目管理技术
为保证项目进展顺利，我们在实施过程中采用项目管理，具体措施如下：
（1）明确项目目标与范围。
项目目标、范围和方法是项目的甲方和乙方开展工作的基础，是合同内容的具体体现。通过对项目目标和范围的管理，明确项目目标、范围和方法产生变更时，双方能够进行及时的调整，并承担各自的责任。
（2）建立项目组织。
项目成立了专门的项目组织，包括数采、过程监控、计划、质量、设备和品质管理等项目组，形成了完整的项目管理体系。
同时，我厂还成立了专门的项目管理组织，为系统实施提供了便利。
（3）制定项目计划。
通过对计划的制定、发布、变更（或取消）的全过程控制，确保：加强计划的指导作用；明确各阶段工作任务和工作量；平衡工作量，合理配置资源；为检查、评价、改进提供依据。
（４）进行项目检查与考核。
建立项目过程检查和评价制度，确保过程活动的质量和进度，同时对项目实施人员和部门的工作进行正确和有效评价。
宁波卷烟厂制造执行系统（MES）的实践是在国家局863项目专家总体组指导下进行和完成的。
4、结论
制造执行系统（MES）软件弥合了企业计划层和生产车间过程控制系统之间的间隙，是制造过程信息集成的纽带。MES通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，同时也为敏捷制造企业的实施提供了良好的基础。深刻理解MES这一先进的管理思想，把握它的发展趋势，对于如何在烟草行业正确的研究和推广MES应用具有重要的理论和应用价值。
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szzunzheng 发表于 2007/9/21 14:53:00
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引用 szzunzheng 2007/9/21 14:53:00 发表于2楼的内容
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