0 引言
制造执行系统(Manufacturing Execution Systerm，MES)是美国上世纪90年代提出来的概念，是指通过信息的传递对从生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化管理。随着信息技术在制造企业中的推广与应用。企业信息化日益得到重视，成为制造企业发展的必然，MES市场的未来也越来越被业内人士所看好。
工业工程是一门涉及人、物料、设备、信息、能源等要素的集成规划、设计、评价、改善和创新于一体的工程学科，它应用自然科学、数学、社会科学，特别是工程技术的理沦与方法。为实现生产制造、管理和服务系统的低成本、高效率和高效益的管理目标提供有力的技术支持。工业工程是一门实践性很强的应用性学科，制造业对人才的实践能力要求也越来越高，这就要求高校必须重视工业工程实验室建设，加强对学生实践能力的锻炼。
工科院校在进行课程改革时，应该以提高学生工程应用能力为目的，以市场为导向，形成一个较为完整、系统的实验教学体系。因此，为了紧跟社会的发展趋势，本文提出在物流工程实验室中应用MES系统，使学生在学校内就接受这一先进的思想，为企业输送人才。
1 MES系统概述
在发展MES技术之前，车间管理控制工作一般由车间作业计划、工序调度、操作管理、库存控制等软件完成。20世纪80年代后期，全球市场竞争日趋激烈，上层生产计划管理(ERP)受市场影响越来越大，计划的适应性问题日渐显露出来，与底层生产过程之间脱节的矛盾也日益突出。如何有效地解决两者之间的矛盾，充分利用上下两层之间的数据来提高计划的实时性和灵活性，同时又能改善生产线的运行效率，己经成为一个重要的研究课题。
MES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。美国先进制造研究机构(Advanced Manufacturing Research，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”，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。制造执行系统协会(Manufacturing Execution System Association，MESA)对MES所下的定义：“MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”
MES本身也是各种生产管理的功能软件集合。1997年，MESA通过其成员的实践归纳，提出了MES的功能模型(见图1)。该模型代表的11个功能模块如同龟背一样配置。MESA规定，只具备11个之中的某一个或几个功能，也属于MES系列的单一功能产品。也就是说，实际的产品可能是包含其中一个或几个功能模块。
图1 MES的功能模型
2 MES系统在工业工程实验室的应用
该系统针对工程训练中心物流实验室的建设而提出。实验室中有射频识别设备，可以对RFID标签进行读写；条形码扫描仪、打印机及无线数据采集器；生产流水线可以模拟车间生产现场；自动化立体仓库是近十几年国际上迅速发展起来的一种新型仓储设施，具有一定的先进性；负责运输的AGV小车是柔性化、智能化程度极高的设备(见图2)。这些硬件设备都是物流自动化研究中很先进的设备，体现了物流技术发展的方向。
图2 实验室的设备和管理
2.1 系统总体设计
基于典型制造企业的实际情况和物流实验室的硬件设备，对现代物流实训系统进行总体分析、设计。
MESA通过其各成员的实践归纳了11个主要的MES功能模块，包括：工序详细调度、资源分配和状态管理、生产单元分配、过程管理、人力资源管理、维护管理、质量管理、文档控制、产品跟踪和产品清单管理、性能分析和数据采集。实际的产品可能是包含其中一个或几个功能模块。预期实现的功能为：系统管理，实现人力资源管理和设备维护管理；生产监控系统，实现生产单元分配、产品跟踪、数据采集；仓储管理系统，结合RFID技术、AGV系统，实现成品和物料的出入库管理、产品跟踪、盘点等；文档控制系统，实现工艺规程、每日的计划执行程度、产品质量、库存情况等。
2.2 生产监控系统
MES的指导思想是：MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理；当工厂发生实肘事件时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理；这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产酬报率。
物流实验室现有一条8个工位的生产流水线，物品在每个工位的停留时间可以由工人踩踏板决定，也可以由电脑没定一定的时间决定。
此外，条码技术也在该子系统中得到应用。此子系统主要是实现产品的生产过程控制，流程为：首先根据订单制定出每日生产计划，然后根据安排的加工工艺在流水线上进行加工。最后一道工序为检验，并将检验结果填入数据库，方便生成质量报告，为进行质量管理提供数据。检验合格后，打印出成品条码，包括成品信息、生产日期、批次。在加工过程中，根据各个工位的上传信息，实现产品跟踪和数据采集。
2.3 RFID技术在产品跟踪方面的应用
由于产品上已贴有条形码标签，所以将RFID标签置于托盘上。发出入库命令时，即将库位信息、产品信息写入RFID标签。RFID的应用是在现有仓储管理的入库、移动、拣货、出库等作业环节中进行货品、数量、位置、载体等信息的实时自动采集，并通过与仓储管理系统的信息交互在操作现场提供F一步的操作指示和执行情况校验。从而提高工作效率和准确性，实现物流仓储业务的智能化、自动化管理。应用RFID技术更主要的目的是实现快速盘点，通过RFID检测库存中所有的物品信息，对仓库中的物品实行实时在库统计。通过RFID的盘库功能对维持仓库中物品的安全性、操作的规范性和减少错误率都具有很高的实用价值。
2.4 AGV在系统中的应用
物流实验室的AGV是由固高科技(深圳)有限公司研发。用户对AGV的控制可以通过两种方法：①通过固定在AGV上的嵌入式运动控制器，配备有LCD显示屏(具有触摸功能)，用户可以按照控制界面的提示用鼠标或触摸笔进行具体的配置。②通过无线以太网由远程终端对AGV的运动进行控制。硬件包括远程终端PC、AP、无线以太网卡(插在嵌入式运动控制器的USB口)。
系统实现的功能为：在发出入库请求时，小车接收命令，到达预定位置，接收物品，运送到入库线人口；有出库命令时，小车到达出库线位置，将物品运送到指定位置。
3 结语
培根说过“没有实验，任何新的东西都不能深知”。人们在实践中不断的印证着这一名言。工业工程专业教学不仅要能给学生传授系统的理论知识，更要培养学生系统分析问题和解决问题的能力，提高他们的实践动手能力。
在物流实验室中应用MES系统必将改善现在的教学实验状况，使学生们掌握更多先进的技术和思想，在培养符合社会需求的高层次人才中将发挥重要作用。
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本文标题：物流工程实验室MES系统的研究和应用
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