一、MES的概念及军工MES的特点
近年来，为实现我国由“制造大国”向“制造强国”的战略转变，国家正在大力推行精益制造、智能制造、柔性制造、敏捷制造等先进制造理念，并高度重视信息化在制造中的促进作用，明确提出了“大力推进信息化与工业化深度融合，走中国特色新型工业化道路，促进经济发展方式转变和工业转型升级”。作为我国高端制造企业的代表，军工企业更是走在了信息化建设的前列，正大力发展和应用信息技术，走新型高技术国防装备制造业发展道路。
而近几年风头正劲的制造执行系统(MES)，正是助力军工企业实现工业化与信息化深度融合的重要生产管理系统，它提供了一系列优化车间生产过程各个环节的相应功能与手段，从而直接提升企业执行力，让生产及物流环节更透明，实现生产过程追根溯源，并可及时、准时、实时地把控生产现场信息的收集、传递、处理和反馈，做到随需应变，提高快速响应能力。
MES是Manufacturing Execution System的简写，中文名称为制造执行系统。MES是由美国先进制造研究机构AMR ( Advanced Manufacturing Research) 在1992年提出来的， AMR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”。MES系统作为中间的执行层，主要为车间操作人员、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，它重点解决车间的生产问题。下面是制造企业信息化三层架构图：
图1 制造企业信息化三层架构图
MES系统重在“执行”：它将ERP的生产计划根据车间实际情况，将每一工序分解到每一设备、每一分钟精细执行，并实现透明化的精确管理；
通过MES系统，在车间形成计划排产、作业执行、数据采集、在制品管理、库存管理、质量管理等全闭环的管理架构，环环紧扣，它不只是一个简单的数据库管理，涉及了车间生产管理的方方面面。可以说，MES就是军工企业实现精益生产的软件载体。
军工行业属于典型的离散制造企业，具有小批量、多品种等特点，并且对生产周期要求极为严格，这就要求军工MES系统一方面可以通过高级排产等先进手段，将每一生产任务分解到每一设备、每一分钟实现生产过程的精确管理，另一方面，也必须充分发挥数控设备自动化、数字化的优势，将机床的实时状态、生产进度及时反馈回来，以便对MES系统的计划形成闭环管理，确保计划的制定、调整更科学、更有执行性。
因此，具有机床数据自动采集功能的MDC系统是帮助军工MES实现闭环管理的重要技术手段，也是在军工数控车间实施MES系统的基础。
二、MDC的概念及其主要功能
1. MDC的概念
MDC是Manufacturing Data Collection的简写，中文名称为制造数据采集，一般通称为机床监控与数据采集系统。MDC通过先进的软硬件采集技术对数控设备进行实时、自动、客观、准确的采集，实现生产过程的透明化管理。
随着许多企业数字化车间的基础------DNC系统的成功实施，构建了数字化车间的网络基础，从根本上改变了以前程序手动传输、分散管理的局面。MDC作为数字化车间的第二步，是DNC系统的有机延伸，可以为MES提供实时、准确的生产信息，并可以为企业提供科学的量化管理提供决策依据。
图2 MDC网络架构图
下面就以军工单位应用最普及的MDC-MAX机床数据采集系统为例，简单说明一下MDC系统的主要功能。
2、 MDC-MAX机床数据采集系统基本功能介绍
MDC-Max 是一套与CIMCO DNC-Max、NCBase、Edit等模块完全无缝集成在一起的、实时的机床数据采集系统，是当今最领先的机床监控与数据采集系统。
MDC-Max提供强大的机床数据实时采集功能，可以显示所有机床的实时状态以及生产完成情况，这些信息可以作为MES制定生产计划的重要参考数据，帮助MES系统实现闭环管理。
MDC-Max 并具有强大的数据分析能力，可以提供机床利用率、机床故障分布等上百种统计图表，可准确地分析出各种生产瓶颈原因、预测机床故障趋势等。
以下是MDC-Max系统的主要功能：
·一台计算机可同时监控256台数控机床。
·兼容包括Fanuc、Siemens、Heidenhain在内的上百种控制系统。
·通过电子信息看板和电子地图等直观形象的形式显示机床状态等信息，可从网络上的任何PC机监控所有的机床状态。
·对所有控制系统的数控机床（如Siemens 802,Fagor, Bosh等），可远程自动获知以下实时信息：
*机床上电、断电时间。
*程序加工开始、结束时间。
*报警状态。
*加工零件数量和名称。
*机床开机还是关机中？
*机床处于加工、停机还是故障中？
*故障开始时间、故障解除时间
*单个工件的平均加工时间、最长时间、最短时间。
*主轴负荷信息，如负荷大小等。
图3 电子看板
图4 按照机床物理位置放置的电子地图示意图
·对高端带网卡的机床，如Siemens 840D/ Fanuc /Heidenhain带网卡机床，不用添加任何硬件，可方便地获知更多实时信息：
*机床上电、断电时间。
*程序加工开始、结束时间。
*标称和实际主轴转速。
*标称和实际加工进给值。
*报警编号和报警说明报警列表的上传。
*进给速度、程序运行段。
*操作履历、刀具参数表。
*坐标信息，能够实时反馈刀具的坐标情况，包括绝对坐标、相对坐标、剩余移动量等。
*机床操作信息，实时显示机床当前所处的状态，如编辑状态、自动运行状态、MDI状态、试运行状态还是在线加工状态。
图5 带网卡机床实时采集图
·提供丰富的报告和图形统计分析功能：
MDC-Max 提供超过100余种的统计报告模板供您选择，可方便、整齐地显示企业需要的各种数据，可准确知道机床出现了什么情况及生产计划完成情况。如：
*每个操作工或每班组加工的工件数量
*机床开机时间、机床停机时间、机床故障时间、机床运行时间
*操作工的效率、机床利用率（OEE）等。
*各种形式的日报、月报、季报、年报。
*可以具体统计到每个机床、每个操作工、一个班组、整个车间。
*可以以饼图、柱图、折线图、统计表格等多种方式统计、分析数据。
图6 机床运行效率统计
图7 机床状态详细信息显示
三、MDC是MES的重要基础
MDC系统作为企业最底层的控制层，负责对车间制造设备基础数据的采集，它已成为MES执行层的重要基础。它能及时将生产现场的实际加工情况反馈给MES系统。传统意义上的MES系统，由于缺少了MDC制造数据采集，一般都是将ERP主生产计划进行层层分解，生成了较为精细的作业计划，但由于缺少底层生产设备的数据反馈，不能实时地了解设备的生产状态，无法真正获取车间设备的最大加工能力，对生产现场的实际执行情况无法准确获知，因而排产的结果无法真正得到准确执行。而企业实施了MDC系统后，MES系统能及时获知MDC系统提供的生产数据，包括机床的工作状态、生产任务执行情况，从而使MES系统形成生产的闭环管理，这样可以使排产出来的计划能根据生产实际情况及时得到修正调整，从而使生产计划能更科学和合理。因此MDC已经成为MES系统成功实施的有力保障，是数字化车间实施中的关键技术之一。下面是MDC与DNC、MES的关系示意图。
图8 MDC与DNC、MES的关系示意图
图9 MDC与MES集成后的显示界面
图10 双击机床图标后，得到的计划信息与机床实时信息
四、总结
军工企业数控车间的MES系统，应该充分发挥数控设备自动化、数字化的优势，实现机床状态的自动采集。MDC作为MES系统的重要基础，它能为MES提供生产任务真实的执行情况，从而帮助企业成功的实施和应用MES系统。
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