基于集装箱行业制造特点的制造执行系统研究与实施

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美国先进制造研究机构AMR(Advanced ManufacturingResearch)将 MES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”，它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态[121。

AMR继提出 MES概念后于 20世纪 90年代提出三层企业集成模型圈，如图 1所示。

企业资源规划(EIIP)制造执行系统(MES)过程控制系统(PcS). . .I- 雷 ；萼执行层：主要对整个生产过程进行动态优化和管理，从根本上解决制造业生产过程中的多变性和不确定性图 1 AMR的三层企业集成模型从上述概念中，制造执行系统是为了解决上层计划系统与下层控制系统之间的信息通信而出现的，在计划管理层与底层控制之间架起了-座桥梁，填补了两者之间的空隙 o2集装箱行业生产特点基金项目：深圳市基础研究计划(三大产业 )项 目交通物流装备物联网关键技术研究”(项目编号：JC201104210135A o作者简介 ：张亚杰(1986-)，女，河南驻马店人，深圳大学，工学硕士 ，研 究方 向为信 号 处理 与智 能仪器 ；周 受钦(1973-)，男，湖南长沙人 ，深圳中集智能科技有限公司，高级工程师，总经理 ，工学博士，研究方向为信号处理与智能仪器。

集装箱是有标准尺度和强度、专供运输业务中周转使用的大型装货箱，集装箱的种类很多，本课题以罐式集装箱为研究对象。罐式集装箱作为-种先进的运输工具，在生产组织上，有以下-些特点：①罐式集装箱的生产属典型的离散生产，原材料经过多道工序后组装成成品，生产工序多，生产过程复杂。②传统的管理模式，按照生产订单进行生产 ，采用纸质流程卡进行数据收集。③物料品种多，目前ERP系统中的库存信息存在滞后，导致库存信息不够及时、准确。④面临不断提升产能的压力。·目前罐式集装箱的生产和管理面临着很多问题，归根结底应该让管理.人员实时掌握生产和物流信息，及时发现和解决 问题，使企业提高业务水平和管理水平 ，因此实施MES迫在眉睫。

3集装箱 MES系统功能设计根据罐式集装箱的生产现状，本文提出针对罐式集装箱生产的MES实施方案包括三大部分：生产管理，物流管理 ，质量管理 ，总体功能设计如图2所示。

MES总体功能设计物流管理l蓁i lI li li图 2 IVIES总体功能设计具体来说，MES将包含以下-些核心功能：①物流管理：对物料的收发提供支持和仓库物流实行透明管理，保证生产的顺利进行。此拈主要实现物料入J -I 咒上蒌哪 黻·298· 价值工程库 ，出库 ，库存查询，出库等操作。

⑦生产管理：主要完成生产计划的排定，管理跟踪生产过程，实现对生产过程的实时控制和动态掌握。此拈主要完成生产建模，车间排产，生产报表等功能，其中生产管理采用 DCT/PC等设备。

③质量管理 ：实现质量数据采集、质量分析及预警等功能，实现产品质量的统计分析。此拈包括基础数据维护，PDA常用功能，进行质量检验 ，输出质量报表等。

3.1物流管理 仓库管理方面主要 由人工收料，发料 ，手工记录物料信息等，导致仓库库存信息不及时、不准确等问题 ，针对这-问题本方案采用了条码化信息管理手段。以入库方面为例，提出了入库流程图如图 3所示。

当供应商将物料送到仓库后，仓管员在 PDA上选择相应 的采购订单号，PDA 自动列 出该采购订单下的物料信息，选择对应的物料，扫描仓库已经打印的物料条码 ，在PDA上输入接收数量，并将信息存入条码系统数据库 ，同时更新到 MES系统。

3.2生产管理 工人在现场操作是生产管理中的-个重要环节 ，如图4所示的流程进行操作。

图 3 物料入库流程图 图 4 工人现场操作流程图工人在上下班时，需要扫描录入 自身的工号 ，同时工人利用现场站点的扫描设备，扫描流程卡上的罐箱编码(RFID)，系统会 自动调出该罐箱的相关信息，包括：工段需要消耗的物料，工单的完成情况工段任务 ，工艺信息等。当出现物料使用错误等问题时，报警灯闪烁 ，提示报警。加工完成后，工人再次扫描流程卡上的罐箱编码，系统标识该罐箱在本工序加工完成，当需要 QC检验时，呼叫 QC进行检验。

3。3质量管理 在线上的检验工序，我们将设置质量检验站点，用于质量数据的录入。在不同的质检站点，将要求录入不同的检验参数，并和罐箱的编码对应。基于现场的质量数据 ，MES系统可以在后台打印相应 的质量检测报告，在检测人员签名确认后，可直接交付箱东使用。

4 系统实现4.1硬件环境 在仓库等物流功能站 MES系统采用无线数据采集器 PDMPC等设备，结合条码打愈，对物流的各个环节进行统-管理。

在车间内各生产单元 (工位 )MES系统采用工业 PC/DCT等设备，通过对各个生产单元的数据收集和反馈，组成满足闭环生产管理需要的开放式以太网络。

在企业内部，各功能站通过局域网对 MES系统服务器进行交互操作 ，同时其他各查询终端也通过局域网查询MES系统信息系统处理后提供的数据、报表和图形。

4.2软件架构 当前 比较普遍 的系统架构方式有两种 ，浏览器/服务器(Browser/Server，B/S)和客户端/BE务器(Client/Server，C/S)圈。本系统采用的是B/S与 C，S混合模式，系统软件架构图如图 5所示。

图5 系统软件架构图系统会产生大量的实时数据，因此需要设置专门的数据库服务器，以运行数据库软件。应用服务器主要运行-些后台程序，直接访问数据库服务器。Web服务器主要提供网页服务，网站主要以ASP.NET和 SilverLight开发。管理人员可以在 IE客户端以网页方式浏览物流、生产、质量等报表。无线 PDA采用WinCE操作系统程序采用三层架构，主要用于物流和质量管理。DCT和现场工业 PC部署在生产现场 ，主要用于完成物流、生产、质量等数据的采集。办公 PC主要供管理人员使用，主要用于完成生产建模、生产排产等功能。

5 总结MES能够极大的提高企业的管理水平 ，使管理者及时了解生产状况和发现生产问题。本文依据罐式集装箱的生产现状，从管理人员，现场操作人员的实际需求出发，提出的MES设计思想及解决方案，企业的生产管理水平得以提高。