【正文】 與底層控制系統(tǒng)的集成實現(xiàn)在生產(chǎn)實踐中，MES 與底層控制系統(tǒng)間需要傳輸實時數(shù)據(jù)，如工藝數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)數(shù)據(jù)、流程控制數(shù)據(jù)等，由于 MES 底層的過程控制產(chǎn)品都是由來自不同廠家的 SCADA、PLC 等系統(tǒng)擴展和延伸而成的，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和標準的數(shù)據(jù)接口，而這些產(chǎn)品的代理商通常也不具備實施車間范圍系統(tǒng)的能力，從而造成底層控制系統(tǒng)集成困難，也不易形成統(tǒng)一的接口進行信息反饋，使得 MES 的實時性、準確性難以實現(xiàn)，嚴重地束縛了企業(yè)生產(chǎn)力的提高。? 通過機臺監(jiān)視和控制提高產(chǎn)能。EIC ComponentsEIC 是設備與 MES 系統(tǒng)集成的關(guān)鍵控制器，EIC 通常包括兩塊組件，設備管理（Equipment Manager EM）和設備驅(qū)動（Equipment Driver ED） 。1）為使用 PLC 協(xié)議的設備提供通訊驅(qū)動程序。 C o n t r o lA l a r m H a n d l i n gD a t a E x t r a c t o r圖 53　MES 與底層控制系統(tǒng)集成圖二EIC Components. WIP Tracking: 1）為生產(chǎn)批次提供了自動化 ID 號，減少了生產(chǎn)批次到機臺的裝載時間。免除操作員手工鍵入，可以消除手工鍵入帶來的對生產(chǎn)的延遲。2）設備和制程等部門的工程師通過使用搜集到或觀察到的數(shù)據(jù)，可以獲得非常精確的設備使用率的相關(guān)參數(shù)，比如 UPH、 OEE、MTBA、MTBF、 MTTR 等等，并用來優(yōu)化設備的制程。輸入(讀)時，由設備返回的數(shù)據(jù)存放在服務器的緩沖區(qū)中，以滿足不同的OPC 客戶的異步數(shù)據(jù)分配或同步數(shù)據(jù)采集要求。ERP 系統(tǒng)和 MES 系統(tǒng)之間存在著功能的耦合性，需要在兩個系統(tǒng)之間進行頻繁地數(shù)據(jù)交換要求準確、及時。圖 55　MES。典型的集成環(huán)境，如下圖，當銷售訂單建立后，在 ERP 建立采購物料，創(chuàng)建工單（Work order）并傳送給 MES。5．3 MES 與上層 ERP 系統(tǒng)的集成實現(xiàn)將 MES 的功能整合到 ERP 系統(tǒng)后，將從生產(chǎn)現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)直接傳到 ERP 系統(tǒng)中，將 ERP 原來的功能模塊加以修改或擴充，在 ERP 系統(tǒng)中實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的管理，是 ERP 功能與 MES 系統(tǒng)真正的無縫集成。Data Collection:當 MES 訪問數(shù)據(jù)時，設備機臺的原始數(shù)據(jù)或經(jīng)物理接口直接遞交給 OPC 服務器，或通過物理接口發(fā)送至 SCADA/DCS 系統(tǒng)，再通過 OPC 接口遞交給 OPC 服務器，最后由服務器完成與 MES 的數(shù)據(jù)交換。2） 引入自動化 ID 號能夠改善生產(chǎn)周期，提高設備生產(chǎn)率，同時也可以減少在制品的數(shù)量。如果存在追蹤系統(tǒng)，操作人員就知道從哪里查找和分發(fā)產(chǎn)品。3) 為沒有標準協(xié)議提供傳統(tǒng)界面，如從機臺或第三方的軟硬件支持下獲取設備信號。EM 需要和外部的其它系統(tǒng)（如 MES） ，通過 OPC 提供主動報警和事件通知機制。? 預防人為過失。43 / 582） OPC XML 將為非 Microsoft 操作系統(tǒng)平臺發(fā)布 OPC 數(shù)據(jù)信息提供一種數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換機制，這些平臺包括 Linux, UNIX, CORBA 等。在碧辟佳陽公司中，IT 的架構(gòu)如圖MRP PRODUCTCSINGENTRISE OURE PLANIG SYTEMERPFIN MGTACHRM/PAYOLINVETORYMGSHIPING/WAREOUSIROCUEMNT QMORDEMGTBILING SYTEMOPERATIONDSCUSTOMER DAT RECIPEMGTEQPT INFORACKGALRMGTREALTIMESPCSHOP FL L SYSFCGRAICUSE INTEFAROCENTLSPARE/PTMG PACKINGSYTEMPRODUCTAT MGWIPENGEPROCESTAVLMANUFCTUI XEUIN SYTEEQIPMEODULOPERATOFMNCEPLAMINTENCEMESLOT SR SQCSPCSCM/Pamp。? 與 Windows Active Directory 集成的安全控制。T, Nelson and Ford rules 并允許客制化。? 客戶投訴時通過追溯報表獲得詳細制造歷史記錄。同時通過電池的批次記錄，獲得供應商信息。在實際應用中將定義包裝箱 Container 和組件 Container 并建立兩者之間的包裝關(guān)系。同時，允許在授予權(quán)限的前提下取消失誤操作，以滿足制造過程實際需要。36 / 58圖 47　生產(chǎn)工單進度報表頁面 ? 根據(jù)工藝流程配置，MES 保證產(chǎn)品正確進入下一道工序，采集質(zhì)量數(shù)據(jù)、記錄不合格、選擇進入返修工位、指定返修原因等。? 追蹤物料在車間虛擬倉庫和線邊倉的實際情況，獲得實時信息。33 / 58圖 43　追溯：物料消耗記錄和換料記錄? 同時 MES 也記錄產(chǎn)品在整個制造過程的歷史記錄用于解決當前需要保存大量工序流轉(zhuǎn)卡的紙張問題，這包括：工序記錄、質(zhì)量數(shù)據(jù)、不合格記錄等。圖 33　碧辟佳陽公司 MES 數(shù)據(jù)平臺模型 第四章 碧辟佳陽公司 MES 系統(tǒng)功能模塊實現(xiàn)1：生產(chǎn)建模定義物理模型包括：企業(yè)、工廠、車間、設備、供料器、治具、打印機等定于生產(chǎn)過程模型包括：? 定義車間物理模型包括：設備、治具、車間位置等? 定于物料規(guī)格 Part Number 和物料清單 BOM 并實現(xiàn)版本控制? 定義產(chǎn)品家族、產(chǎn)品規(guī)格與版本并建立產(chǎn)品與 BOM 之間的關(guān)系? 根據(jù)車間實際情況定義工藝流程? 定義每個工藝步驟的工藝規(guī)格圖 41　碧辟佳陽工廠物理模型 32 / 58圖 42　工藝流程示例：可根據(jù)實際需要定義返修路徑2：產(chǎn)品及物料追溯? MES 在制造執(zhí)行過程記錄所在工序和實際用料的批次、數(shù)量，同時記錄? 操作人員和操作時間等必要信息。2)數(shù)據(jù)獨立性，數(shù)據(jù)是基于生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)需要的，與外部數(shù)據(jù)無部數(shù)據(jù)通過映射30 / 58轉(zhuǎn)化成 MES 內(nèi)部數(shù)據(jù))，使得數(shù)據(jù)不會因為外部數(shù)據(jù)而改變外部數(shù)據(jù)，只要改變映射就行了)。平臺的數(shù)據(jù)組成來自各個方面，包括 MES 本身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、來自自制系統(tǒng)的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)、來自 ERP 等管理系統(tǒng)的各種管理數(shù)據(jù)等等。桌面計算機或可在智能化移動設備上顯示用戶屏幕，從而提供最多的選項并無需工作站維護。該模型簡化了復雜的集成方案，使架構(gòu)易于支持和拓展。系統(tǒng)集成半導體 MES 系統(tǒng)是建立在 架構(gòu)之上，旨在支持系統(tǒng)集成和基于 Web 的界面。右邊部分為控制系統(tǒng)，當作業(yè)程序、文件及相關(guān)生產(chǎn)需求項目就緒，控制系統(tǒng)便運用所有工廠內(nèi)相關(guān)資源（軟、硬件及人員）負責完成生產(chǎn)制程以達到產(chǎn)品生產(chǎn)目標。標簽打印標簽打印自動根據(jù)實際規(guī)格和制造數(shù)據(jù)打印產(chǎn)品標簽，以確保標簽準確無誤，而且是以實時方式生成的，并且正確粘貼在相應批號、晶圓或設備上。它能強制執(zhí)行結(jié)構(gòu)化的實效分析、根源識別、檢疫和最終處置（放行、返工、報廢等） 。它可以根據(jù)時間或用途自動跟蹤和計劃維護。可通過時間限制、將來的持有物和測試結(jié)果來控制生產(chǎn)活動。這些都是審核跟蹤模塊所能夠捕獲的信息。它可以輕松地與 ERP 和 PLM（產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)）應用程序集成，以便同步產(chǎn)品、物料清單和制造規(guī)格：以及為改善設計、質(zhì)量、庫存、流程、規(guī)劃和財務分析提供實時準確的制程控管系統(tǒng)信息（WIP） 。與此同時，制造功能可以向產(chǎn)品開發(fā)提供閉環(huán)反饋，以加快產(chǎn)品和質(zhì)量的改進。從而避免這些問題的出現(xiàn)在產(chǎn)品中。? 上料檢驗，根據(jù) BOM 和占位，掃描上料是否有誤。7：制造智能報表1）需求描述：? 需提供客戶化報表格式導出功能如 Excel 或 PDF 等需求分析：? MES 報表能夠?qū)С鰹槌Ｓ梦募袷剑篛ffice, PDF 等2）需求描述：? 發(fā)運單報表功能需求分析：? Shipping 發(fā)貨報表，包括包裝箱的平均功率及其中的組件列表。? 在 MES 系統(tǒng)中維護設備的狀態(tài)和變更記錄。? 針對生產(chǎn)線，MES 提供預防維護功能并維護數(shù)據(jù)采集和詳細維護記錄。5）需求描述：? 計算電池利用率 需求分析：? 以物料利用率為出發(fā)點，記錄來料損、制造損。并在關(guān)鍵質(zhì)量控制點計算一次通過率。2）需求描述：制程檢驗 IPQC? MES 系統(tǒng)提供對生產(chǎn)過程中的 IPQC 檢驗，已保證生產(chǎn)過程中的質(zhì)量監(jiān)督與控制需求分析：? MES 能夠針對關(guān)鍵質(zhì)量控制點在制程規(guī)格上定義數(shù)據(jù)采集點和抽檢規(guī)則。? 出貨時，根據(jù)設定的目標功率，系統(tǒng)從可選的包裝箱列表中自動選擇最接近（大于等于）目標功率的包裝箱5：質(zhì)量管理1）需求描述：進料檢驗 IQC? MES 系統(tǒng)提供對供應來料的 IQC 檢驗，已保證供應來料不良的正常退貨或其他處理.? 對于現(xiàn)有選片工位上的工作，主要進行全檢，并錄入合格與不合格數(shù)量，利于來料質(zhì)量統(tǒng)計,產(chǎn)生質(zhì)量報告。對每個包裝箱，計算平均功率值。需求分析：? 一般情況下，每 4 個小時必須檢查點膠設備的膠量是否充足。? 完整的維、返修記錄包括換料批次和數(shù)量、操作人員、時間等。? 對需進行更換物料件的組件進行不良品處理，需有物料更換記錄。需求分析：? MES 能夠集成專檢檢測設備在檢測生成的 ACCESS 數(shù)據(jù)，把相應組件的規(guī)格值與實測值保存在 MES 系統(tǒng)中。同時能夠?qū)⒌却械脑谥破钒才诺狡渌a(chǎn)線進行產(chǎn)能分配。? 生產(chǎn)流程和工藝規(guī)則定義實現(xiàn)版本控制，當工藝變更時，實現(xiàn)管理保證平穩(wěn)過渡。? 另外，按照集團采購配給訂單下發(fā)的管理模式，若集團總部要求及時獲得訂單的生產(chǎn)進度，那么 MES 系統(tǒng)必須建立于開放架構(gòu)，易于信息集成或者遠程訪問。? 當工位或設備出現(xiàn)故障時，透過 MES 能夠及時發(fā)現(xiàn)制造瓶頸。17 / 583：生產(chǎn)過程管理1) 需求描述：生產(chǎn)計劃及訂單管理? 以 ERP 訂單作為 MES 生產(chǎn)計劃依據(jù)? MES 生產(chǎn)工單前期手工維護，后期與 ERP 集成? MES 生產(chǎn)計劃分解到班次? MES 工單按計劃、確定、下達狀態(tài)進行管理? 根據(jù)生產(chǎn)工單和 BOM 進行領(lǐng)、發(fā)料管理? 插單優(yōu)先生產(chǎn)需求分析：? 在 MES 系統(tǒng)中能夠依據(jù) ERP 訂單建立生產(chǎn)工單并進行狀態(tài)管理，包括計劃、確定和下達狀態(tài)。? 由于電池片的高成本特性，可針對電池片和其他物料分別建立不同的處理流程。需求分析：? 系統(tǒng)必須對車間操作事務和實時報表查詢具備實時反應的能力。2）客戶需求：? 通過電子流轉(zhuǎn)卡實現(xiàn)產(chǎn)品制造歷史追溯。2. 生產(chǎn)過程中產(chǎn)線用料狀況、倉庫，現(xiàn)階段尚無法具體管理起來3. 質(zhì)量分析依賴于手工采集，數(shù)據(jù)容易出錯且分析不及時4. 物料及生產(chǎn)過程追溯采用手工紙張記錄，在處理客戶投訴時相當耗時5. 生產(chǎn)線缺乏實際用料記錄導致插單、換線時無法有效利用現(xiàn)場物料15 / 58 碧辟佳陽 MES 系統(tǒng)需求分析本節(jié)將針對碧辟佳陽公司 MES 需求及調(diào)研結(jié)果加以分析，按模塊劃分為 1：產(chǎn)品追溯1）客戶需求：? 每個組件需通過唯一編碼序列號實現(xiàn)單件追蹤。當前主產(chǎn)品產(chǎn)量為每天 500 組件。第六章 總結(jié)了全文的工作，分析了論文的創(chuàng)新點，針對該系統(tǒng)存在的問題，提出了下一步要進行的工作。第四章 MES 系統(tǒng)實現(xiàn)部分。第二章研究了實施 MES 系統(tǒng)在碧辟佳陽公司信息化中需要達到的目標。4） 主要針對 MES 系統(tǒng)模塊的具體實現(xiàn)方法作了分析和介紹。2） 針對碧辟佳陽公司對 MES 系統(tǒng)的需求及調(diào)研結(jié)果進行了分析。MES 是處于上層 ERP 計劃層和底層過程控制層之間的執(zhí)行層，主要負責生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。另外該公司的 MRP/ERP 等管理信息系統(tǒng)主要是針對資源計劃，這些系統(tǒng)通常能處理昨天以前發(fā)生的事情(作歷史分析)，亦可預計并處理明天將要發(fā)生的事件，但對今天正在發(fā)生的事件卻相對處于一個盲區(qū)。在信息化建設方面取得了一定的成績，在底層控制層(過程控制系統(tǒng))方面，整個生產(chǎn)過程自動化很高，自動化技術(shù)應用十分廣泛，在長期的信息化應用過程中，實現(xiàn)了基礎自動化和過程自動化。 [4] 論文研究背景此課題是西安碧辟佳陽公司技改信息化主要項目。隨著企業(yè)信息化應用水平的不斷提高，企業(yè)逐漸認識到實現(xiàn)企業(yè)計劃層與車間執(zhí)行層的雙向信息流交互，通過連續(xù)信息流來實現(xiàn)企業(yè)信息全集成，是提高企業(yè)敏捷性的一個重要因素。在并行、敏捷、網(wǎng)絡化、可重構(gòu)等一些先進思想引入，以及面向?qū)ο蟆?gòu)件、代理等設計技術(shù)方面，取得了不少有益的成果。制造業(yè)水平的提高，不單是采用設備自動化，提高生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的效率顯得更為重要。近十多年來，我國通過 863CIMS 項目應用的研究和推廣，大大提高了企業(yè)的競爭力，使我國的制造業(yè)水平上了一個嶄新的臺階。第五階段: 智能第二代解決方案(MESII)Manufacturing Execution Solution II)其核心目標是通過更精確的過程狀態(tài)和更完整地的數(shù)據(jù)記錄以獲取更多的數(shù)據(jù)來更方便的進行生產(chǎn)管理，它通過分布在設備中的智能來保證生產(chǎn)的自動化。從模型中可看出，在面向?qū)ο蟮膽弥?，每個對象都使用自身具有的功能和方法來操作數(shù)據(jù)，分別完成系統(tǒng)的各種功能。其中，外部應用系統(tǒng)的調(diào)用和插入使用 API10 / 58的方式，而應用電子數(shù)據(jù)交換(Electronic Data Interchange : EDI)和外部環(huán)境進行數(shù)據(jù)交換，這使得整個系統(tǒng)重構(gòu)性能弱，很難隨業(yè)務過程的變化而進行功能配置和動態(tài)改變。一般采用基于 COBRA(Common Object Request Broker Architecture)規(guī)范的分布式對象技術(shù)建立 MES 框架。第三階段:傳統(tǒng) MES(Traditi