1 MES基本概念
美国先进制造研究机构AMR(Advanced Manufacturing Research)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。
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，如图1所示。
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一座桥梁，填补了两者之间的空隙。
2 集装箱行业生产特点
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。罐式集装箱作为一种先进的运输工具，在生产组织上，有以下一些特点：
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。
图2 MES总体功能设计
具体来说，MES将包含以下一些核心功能：
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。此模块主要实现物料入库，出库，库存查询，出库等操作。
②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。此模块主要完成生产建模，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。此模块包括基础数据维护，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，针对这一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。
图3 物料入库流程图
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一个重要环节，如图4所示的流程进行操作。
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(REID)，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PDA/PC等设备，结合条码打印机，对物流的各个环节进行统一管理。
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(BrowsedServer，B/S)和客户端，服务器(Client/Server，C/S)。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一些后台程序，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。
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本文标题：基于集装箱行业制造特点的制造执行系统MES/ERP研究与实施
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