基于工厂方法模式的MES中转管理系统的研究与实现

制造执行系统 (Manufacturing Execution Sys-tern，MES)是美国AMR公司(Advanced Manufactur-ing Research)在20世纪90年代初提出的，并将其定义为位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”lJ。通过 20多年的研究 ，MES在理论研究与产业应用方面都取得了较大的进展，特别是对 MES的可重构性 ]、可集成性 。。、可移植性 -13]、可配置性 等进行了深入的研究，并随着研究的不断深入，提出了智能 MES[1 -161、合弄 MES[5-17]、物联MESl 等先进 MES系统的概念，给出了相应的解决方案 。

然而，传统 MES大多只针对单车间生产进行流程管理，不涉及多车间之间协同作业的过程管理，这样就产生了产品全生命周期管理中的盲点，造成生产全过程跟踪与监控信息的断流。因此，产品中转工序的管理等新兴需求应运而生，中转管理不仅仅是实现单个车间对产品转出 -产品返回”开头结尾两点进行控制，更是深入到细节实现对中转全过程的多点管理与监控，并且实现多个车间之间进行中转过程整体控制，以便于企业全面、及时地掌握车间生产情况，进而进行全盘有效监控，从而提高车间中转协同作业的效率。

1 系统需求分析零组件中转生产是车间零件生产重要环节，通过对 7家国有大中型制造企业或制造车间详细调查研究发现，车间之间中转任务的交互管理主要存在以下问题 ：a.中转任务到达随意，生产计划指导性不足。

b.调度简单，计划员主要凭借经验和加工车间零件的轻重缓急程度进行调度，调度依据不规范。

c.中转零部件生产加工周期短、频、快。中转工序往往只有-道或几道，相比整个产品生产周期，实际加工周期短，中转任务需求频繁，要求中转产品返回速度快等。

e.现有手工纸质管理方式带来的信息滞后性，造成企业无法实现对现场中转生产状况的实时全面统计，无法全面、及时地了解厂内中转零件的生产进度，也就无法给公司各生产及管理单位的决策提供有效信息，致使公司各生产管理单位无法快速解决中转零件的生产问题，也就不能及时调整中转零件的生产。

针对以上中转管理的不足，对中转管理系统特收稿日期：2013-03-06作者简介：周雪明(1984-)，男，山东金乡人，西北工业大学硕士研究生，主要研究方向为制造执行系统。

· 25 ·2013年第 42卷 机械设计与制造工程别是系统中中转需求计划的编制技术提出以下要求 ：a.中转计划任务的到达、返回等应有时间要求，便于接收车间和发出车间计划任务的安排，以指导 MES系统内中转相关单位的排产。

b.对于协作车间之间中转任务的安排应有协调机制，由中转发出车间、中转接收车间以及生产管理部门等相关单位共同协商完成中转任务的计划制订。

C.需要权利部门的介入，对协作车间之间的中转任务安排进行进-步协调和监督，防止出现协作车间扯皮现象。

d.对于异常计划，如长期未执行计划、临时中转计划、因为报废产生的无法继续执行的计划等，应有相应的处理机制，做到计划的善始善终”。

e.对中转计划的执行状态进行实时跟踪，建立全方位、多角度、实时的中转管理过程监控与统计分析应用平台，以便公司和车间及时了解中转生产状况，进而指导下步生产。

2 系统流程设计车间依据中转计划主线，通过计划提出、计划答复、形成计划、零件发出/接收/返回等密切相连的活动联动，最终实现中转过程管理。综合先进管理理念和组件化技术，提出了-种制造单元从中转计划预约到计划完成，覆盖车间中转生产全过程的生产管理与控制的整体业务流程。中转管理系统流程如图1所示。

发出车间 接收车间 生产管理部门磊 -1中转计划预约. 1中转预约计划答复I 中转计划编制中转预约计划 l. 妲 答复结果确认Iql-州∈ /支 < 否同盍> 否 . I中转计划平衡I 已执行计 i正式中转计划L 平衡要求返 回时间划滚 L - ---动 t中转零件发出 .4中转零件接收懈 裴返唰l -中转零件返回否计划完成并关闭I· 26·图 1 中转管理系统流程图引入计划期的概念，由生产管理部门提前设定计划期所在时间范围，并设定中转计划预约提前期，中转计划的提交和执行都以计划期、计划预约提前期为时间单位进行。整个中转管理过程共涉及 3个角色，即中转需求计划的发出车间、中转需求计划的接收车间以及中转需求计划的平衡单位(生产管理部门)，三者之间交互完成中转需求计划的编制。此外，每-计划期结束时，会对中转计划执行情况进行判定，对于已执行完毕的计划，进行计划关闭。对未完成的计划进行计划滚动，中转计划滚动条件及流程如图2所示。

图2 中转计划滚动条件及流程图3 系统功能设计遵循把相对独立的事物处理过程作为-个模块、旧能提高单个拈的内聚度、减少不同功能拈之间耦合度的原则，把中转管理系统划分为5大功能拈 ：中转系统管理、中转计划管理、中转发出管理、中转接收管理、查询与统计。其系统功能树如图3所示。

a.中转系统管理通过采用用户/角色/权限三级控制策略，实现中转管理的权限控制，为整个MES系统中转管理提供安全保障，并对中转过程进行日志管理。

b.中转计划管理负责中转计划的编制 ，生成2013年第 6期 周雪明：基于工厂方法模式的 MES中转管理系统的研究与实现中转管理图3 中转管理 系统功能树正式的可执行的中转计划，主要包括计划期参数的设置、中转计划的预约/答复/确 平衡等业务功能。

c.中转发出管理主要包括零件的发出、零件的返回确认、发出/返回流水卡的维护、发出拖期原因的录入以及中转计划发出的导出与打印等业务。

d.中转接收管理主要包括零件的接收/返回、接收/返回流水卡的维护、返回拖期原因的录入、中转设备的监控以及中转计划接收的导出与打印等业务。

e.查询与统计拈主要负责满足各级中转相关单位管理需要，并进行从整体到局部，再到最低层数据分层级全方位-体化的统计展示与分析，分别将计划类别 、平衡类、发出、返回、发出拖期、返回拖期六大类别范围内的各种指标通过图形形象地展示出来，直至追踪到各种指标的具体数据，使公司及各中转单位能-目了然地掌握到全厂及各车间中转完成情况及其在某-指标上表现的优劣情况，以便及时作出生产指导。

4 系统体系架构在软件体系架构设计 中，分层式结构是最常见，也是最重要的-种结构。常见的三层体系结构，从上 至下分 别为：表现层 uI、业务逻 辑层(BLL)、数据访问层(DAL)〖虑到中转管理系统以后扩展、维护、重用等问题，本文在传统三层体系结构基础上应用工厂方法模式进行系统架构，如图4所示业务逻辑层数据访问层[- 塑--j图4 基于工厂方法模式的软件体系架构工厂方法模式通过抽象手段将业务对象的实现以多态的形式延迟到子类，以降低业务对象子类I I业公：：务用： 体类： 模型间的耦合性，从根本上实现了面向对象中最重要的原则开闭原则：对扩展开放、对修改关闭”，使得· 27·2013年第 6期 周雪明：基于工厂方法模式的 MES中转管理系统的研究与实现计[J].计算机集成制造系统，2007，13(3)：490-496。

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Research and Implementation of MES TransitM anagement System Based on Factory M ethod PatternZHOU Xueming(Northwestern Polytechnical University，Shaanxi Xihn，710072，China)Abstract：Aiming at blind spot of the existing MES in the multi-workshop collaboration process management，itanalyzes the process of the transit business and the function of transit management system，builds the transit man-agement architecture system and component technology development and implementation based on the needs anal-ysis of parts transit management in workshop colaboration.Based on the typical discrete manufacturing workshopof the aviation industry，it establishes the MES transit management system for the aviation industry.Practiceshows that the system has good transit management capacity.This method can solve the tracking and monitoringof the information of flow and achieve the ful life cycle management of the production process。

Key words：Manufacturing Execution System；Transit Management System；Factory Method Pattern；AviationIndustry· 29·