1 引言
近几年来，随着信息技术的不断发展进步，企业生产过程管理与过程控制功能相互渗透，新一代企业综合自动化系统体系结构已发生本质的变化，由原来的五层(工厂层、车间层、单元层、工作站层、设备层)变为由ERP(英文全称EntERPrise Resource Planning，即：企业资源计划系统，是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台)、MES(是英文Manufacturing Execution system的缩写，翻译为中文应是制造执行系统，也常被称作生产管理系统)和PCS(英文全称Process control System，即：过程控制系统)构成的三层结构。MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和服务质量。目前作为新兴产业的光伏行业，在国家号召节能减排，新能源开发与利用的大背景下得到了蓬勃发展。由于行业的特殊性，MES系统的应用将极大的提高企业的生产效率，并将快速解决生产中发生的各类问题，不断优化工艺、提高产品质量。本文将从光伏加工企业的生产流程入手，结合MES系统技术，探讨该类企业的生产管理系统设计。
2 光伏加工企业的生产流程
受能源危机日益加剧、人们环保意识逐渐加强的影响，全球太阳能光伏产业得到了迅速发展，太阳能光伏行业的主要产品包括：硅锭、硅片、电池片、电池组件生产加工及配套工程的实施等，因太阳能光伏行业本身的复杂性和特殊性，加之大部分产品都需要出口，用户对产品质量和可追溯性的要求极高，这就决定了太阳能光伏加工企业对生产现场的自动化控制和高度信息化集成的需求。其主要生产流程如图1所示：
图1 生产流程图
3 系统设计
3.1 系统架构设计
通过对其生产流程分析，结合MES系统的特点，该生产管理系统主要分为系统框架层、业务管理层、系统接口层和设备采集层。系统框架层主要负责处理系统的安全、配置、基础服务管理；业务管理层负责整个生产、物料、计划执行过程；系统接口层完成与ERP系统的信息交互，包括物料、工单、用户、供应商等信息，形成统一的信息基础；设备采集层负责采集设备的运行数据，通过对设备已知相关协议的集成开发完成测试信息自动采集工作，从而来支持车间生产管理各业务模块的业务逻辑。
系统架构如图2所示：
图2 系统架构图
3.2 系统功能模块设计
该系统主要功能模块包括基础参数管理、生产过程管理、品质管理、设备管理、条码打印管理、计件工资管理、报表管理。系统模块如图3所示：
图3 系统功能模块图
基础参数管理主要实现系统基础参数的设置。包括编码规则、生产班组、物料分类、物料明细、供应商、相关产品不合格项等相关信息的收集。
生产过程管理模块记录了每个生产流程中产生工单的详细信息。包括生产工艺定义、生产流程的定义、生产物料的配置。并通过生产订单下达生产工单。生产订单界面设计如图4所示：
图4 生产订单界面
品质管理模块由操作员扫描流程卡上的条码，系统自动获取组件测试数据，根据检验员选择的客户代码、缺陷名称和等级，自动判定组件型号、额定功率、组件等级。系统根据组件条码，调入测试曲线，人工检查并判断测试曲线是否正常；同时显示终测数据等相关信息，人工判定组件的等级、缺陷和分类。根据系统设置及人工判定结果，系统自动得出组件型号、额定功率、电流分档、组件等级等信息。其操作流程如图5所示：
图5 品质管理流程
设备管理模块实现了设备状态监控及其应用率的采集和分析，最终形成设备日产量的汇总分析，如图6所示：
图6 设备日产量汇总
条码打印为每件产品产生唯一的识别标识，从而为产品的身份识别提供了可靠方法。
计件工资管理模块通过对生产环节中每个工位的生产记录计算每位职工的工作量及其计件工资。
报表管理针对生产过程中的产量、消耗、质量、设备等数据，按照不同职能部门的业务需求进行统计分析处理，并生成各种规则要求的报表导出；同时提供多种可视化的图形显示界面，将统计和分析的结果直观地呈现给管理人员。
3.3 系统数据库设计
系统后台数据库采用MS SQL，主要包括了产品工艺表、工艺路线表、工艺用料表、生产记录表、生产订单表、物料明细表及编码规则表等。数据库设计如图7所示：
图7 数据库设计图
4 系统运行及测试
通过一段时间的测试运行，该系统在太阳能电池组件生产车间范围内实现了无线的数据采集和条码打印等移动作业，完成了生产中工序(串焊、敷设、测试、层压、层压后组框前检验、组框、固化、分档和包装等)的重要生产数据的实时收集，并简化了员工的数据录入时间。企业对该系统在生产管理中所发挥的作用给予了较高的评价。
MES系统需要与ERP系统相结合才能更好地解决企业管理中的问题。所以将该系统与ERP系统实现无缝连接将是今后进一步研究的方向。
5 结论
通过MES系统的实施，为企业提供了一个全程追溯的平台和工具，任何生产、品质、设备的相关问题，均可通过该系统直接追溯到具体车间、生产线、工序、个人、时间、处理结果、处理方法等一系列信息，这在无形中对各级人员，产生了很大的鞭策与促进作用，为企业生产效益的提高打下了良好的基础。
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