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MES在我國制造業(yè)中的研發(fā)問題和對策
寫畢業(yè)論文主要目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和技能，理論聯(lián)系實際，獨立分析，解決實際問題的能力，使學生得到從事本專業(yè)工作和進行相關的基本訓練。
摘要：我國作為傳統(tǒng)制造業(yè)大國，制造業(yè)的信息化直接影響著工業(yè)化的進程，面對制造業(yè)信息集成存在的瓶頸問題，MES應運而生。文章從我國制造業(yè)對MES的研發(fā)現(xiàn)狀出發(fā)，揭示了應用MES存在的一些問題，并對解決當前問題，實現(xiàn)MES更好地研究提出了相應的對策和建議。
關鍵詞：制造業(yè);MES;問題;對策
一、引言
20世紀80年代之后，消費者對產(chǎn)品的需求越來越多樣化，全球市場競爭也日漸激烈，企業(yè)信息化在各個領域發(fā)展的過程中越發(fā)重要，然而在企業(yè)信息集成的實踐中，仍然存在瓶頸等帶來的各種問題，使企業(yè)的發(fā)展受阻，產(chǎn)生這些問題的主要原因仍然是由于生產(chǎn)管理業(yè)務系統(tǒng)與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)相分離，計劃系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)之間的界限不確定、聯(lián)系不緊密。隨后美國先進制造研究機構(gòu)AMP，在20世紀90年代提出了MES的概念，在解決企業(yè)信息集成問題時提供了一個方法，這就是制造執(zhí)行系統(tǒng)。
對于MES，國內(nèi)外相關學者、專家及企業(yè)都進行了大量的研究。2005年Logical CMG咨詢公司對MES軟件使用情況做了調(diào)查報告，報告中指出，國際MES產(chǎn)品的主流技術(shù)包括支持平臺、數(shù)據(jù)庫、應用技術(shù)、系統(tǒng)構(gòu)架、系統(tǒng)可配置性等方面的內(nèi)容。美國Aspen Tech公司自1998年使用MES開始后進行了不斷的發(fā)展和改善，被很多的大型石油化工企業(yè)采用，實現(xiàn)了生產(chǎn)經(jīng)營管理和生產(chǎn)過程控制的一體化。我國對MES同樣進行了深入的研究，國內(nèi)每一年都有相關主題會議涉及到MES技術(shù)。同時，文獻建立了一個能表現(xiàn)分布性、可重構(gòu)、可集成及可擴展的離散制造業(yè)MES集成模型，并研究了其中核心的調(diào)度問題。文獻設計了一種基于實時數(shù)據(jù)采集的多級作業(yè)車間動態(tài)調(diào)度方法，用來解決制造執(zhí)行系統(tǒng)環(huán)境下作業(yè)車間的動態(tài)調(diào)度問題。文獻從建立敏捷制造企業(yè)的車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)出發(fā)分析和論述了制造執(zhí)行系統(tǒng)的功能和應用特點，提出了使用先進的制造執(zhí)行系統(tǒng)思想和軟件輔助建立敏捷車間系統(tǒng)。文獻在分析制造執(zhí)行系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢的前提下，以大連機車車輛廠的車間生產(chǎn)管理實踐為背景，并結(jié)合863研究項目，對制造執(zhí)行系統(tǒng)進行了研究。目前國內(nèi)對MES的研究僅限于軟件建模和軟件開發(fā)的角度。缺少了對MES信息本質(zhì)及其運動規(guī)律的系統(tǒng)深入研究，并且對產(chǎn)品的自主研發(fā)只是剛開始。
本文通過對國內(nèi)外MES的相關研究進行初步總結(jié)，分析MES在我國研究的過程中出現(xiàn)的問題，并根據(jù)問題提出相應的對策，以期為我國MES的研究提供新的思路。
二、我國ME8研究存在的問題
我國對MES的研究時間并不長，當前仍然只是停留在MES思想、內(nèi)涵及體系結(jié)構(gòu)等方面的研究。盡管一些大學和科研院所等單位在MES理論與應用系統(tǒng)開發(fā)方面做了一定的工作。但相比與西方的發(fā)達國家，我國不論是在MES技術(shù)上，還是在實踐上都存在很大的差距，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
(一)缺乏MES技術(shù)標準
MES在設計、開發(fā)、實踐、保養(yǎng)等方面缺乏一定的技術(shù)標準，這導致系統(tǒng)在這些方面的成本增加，從而影響了MES產(chǎn)品的性能。因此我國MES產(chǎn)品與國外同類MES產(chǎn)品相比，沒有競爭優(yōu)勢。
(二)集成性還沒有完全解決
因為缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，MES各功能子系統(tǒng)之間及MES與企業(yè)其余相關信息集成較為缺乏，使得MES作為企業(yè)制造協(xié)同的引擎功能不能得到充分的發(fā)揮。
(三)智能化程度不高
MES中涉及的信息及決策過程都非常復雜，因為缺少相關的智能機制，現(xiàn)有MES大多只提供了一個系統(tǒng)平臺，因此需要大量的人工參與，難以保證生產(chǎn)過程的高效和優(yōu)化。
(四)MES體系還不完整
MES的基本功能還不夠完善，核心模塊的流程管理和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)導向通常缺乏。對于離散制造業(yè)還沒有完整、系統(tǒng)的解決方案及成熟的軟件產(chǎn)品，特別是優(yōu)化模塊，國內(nèi)幾乎是一塊空白。
(五)通用性和可配置性較差
現(xiàn)有系統(tǒng)針對的只是某些特定的需求，難以應對企業(yè)業(yè)務流程的重組和變更。針對基于數(shù)據(jù)集成技術(shù)的工廠數(shù)據(jù)模型的不足。使系統(tǒng)的可配置性�？芍貥�(gòu)性，可擴展性差。限制了推廣和應用MES系統(tǒng)范圍。
(六)實時性不強
制造車間的實時信息系統(tǒng)MES，實時性是體現(xiàn)MES功能的基礎�，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)收集與信息反饋機制不準確、實時、完整，底層數(shù)據(jù)的實時收集、多源信息的融合、復雜信息的處理和快速的決策是非常弱的。
三、問題的對策
針對我國MES系統(tǒng)研究現(xiàn)狀，無論是為了適應企業(yè)的發(fā)展需求進行自行開發(fā)。還是采用已成形的套裝軟件。都應該注意如下幾點。
(一)加快對MES技術(shù)標準的研究
標準化是將研究成果轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)力的重要橋梁，是組織現(xiàn)代化和集成化生產(chǎn)的重要條件。行業(yè)技術(shù)水平的提升，關鍵靠主導企業(yè)的發(fā)展。以企業(yè)為主體，如果在相關部門的監(jiān)督下形成統(tǒng)一的行業(yè)標準，對于促進行業(yè)的標準化工作。推動技術(shù)進步、產(chǎn)業(yè)升級、產(chǎn)品質(zhì)量、工程質(zhì)量和服務質(zhì)量，推進我國現(xiàn)代化，完成工業(yè)化建設，都具有重要的意義。
(二)強調(diào)與外部系統(tǒng)的集成和系統(tǒng)內(nèi)部各模塊的整合
當企業(yè)在做計劃時，計劃層系統(tǒng)如果與MES系統(tǒng)緊密銜接起來，就能發(fā)揮很大作用。因此，為了確保MES系統(tǒng)和計劃層系統(tǒng)采用的是統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)據(jù)格式和存取形式，不僅要讓MES提供計劃層系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，也應采用MES系統(tǒng)控制程序。例如，作者在實施邯鋼信息化改造項目“板材區(qū)物流計算機系統(tǒng)”的過程中，就與德國SAP公司合作，研發(fā)出基于SAPXI(Exchange Infrastructure)組件技術(shù)的ERP與MES系統(tǒng)集成技術(shù)，并對這項技術(shù)進行了有效的實施，在項目的實施過程中主要解決了多系統(tǒng)通信、數(shù)據(jù)擁堵、以及數(shù)據(jù)集成問題。
(三)重視基于運籌學的過程優(yōu)化并應用于MES中
MES不僅僅是一個上傳下達的信息“傳遞手”，更重要的方面在于它的優(yōu)化和智能化功能。《國家十一五規(guī)劃綱要》提出“以信息化帶動工業(yè)化”。由于中國的整個工業(yè)結(jié)構(gòu)的不完善，我國大多數(shù)的企業(yè)經(jīng)營粗放，而今我國出現(xiàn)能源短缺、消耗過多的現(xiàn)象，這與科學發(fā)展的要求是不一致的。目前流程工業(yè)中最重要的是能源和原材料兩方面，因此需要堅持節(jié)能降耗的原則。用MES來優(yōu)化某些流程的原料消耗，并對其進行整體的優(yōu)化，全面提升各企業(yè)的節(jié)能降耗水平。因此，提升MES的優(yōu)化功能，是MES研究開發(fā)的一個重要方面。
(四)完善MES的功能模塊
特別要注意根據(jù)不同行業(yè)的特點，有針對性地開發(fā)適合本行業(yè)的MES核心模塊�，F(xiàn)如今市場上的大部分的MRPII/ERP系統(tǒng)是來源于離散制造業(yè)，因此這些系統(tǒng)更適合于離散制造業(yè)。在采用套裝軟件或自行開發(fā)的時候，需要注意不同流程企業(yè)的特點，例如在生產(chǎn)計劃方式方面主要進行市場預測，而在作業(yè)計劃調(diào)度時以整個流水生產(chǎn)線進行調(diào)度等。
(五)建立基于行業(yè)的工廠數(shù)據(jù)模型
缺乏統(tǒng)一的工廠數(shù)據(jù)模型是我國MES缺乏通用性、可配置性的主要原因。然而建立完全統(tǒng)一的工廠數(shù)據(jù)模型的難度往往很大，而且也給MES具體實施過程帶來巨大的客戶化工作量。較好的方法是從行業(yè)人手，根據(jù)離散制造業(yè)，流程制造業(yè)的不同特點，或者根據(jù)更為細化的行業(yè)特點，例如冶金、石化、制藥等行業(yè)建立基于行業(yè)的工廠數(shù)據(jù)模型，以提高MES在同行業(yè)之間的通用性和可配置性。
(六)在實施MES的同時，注重二級PCS的建設
二級計算機系統(tǒng)是保證MES和PCS之間生產(chǎn)指令和生產(chǎn)實績順利下達上傳的關鍵，也是保證體現(xiàn)MES實時性功能的重要環(huán)節(jié)。因此，在開發(fā)MES的過程中，要保證PCS系統(tǒng)各功能結(jié)構(gòu)，特別是與MES接口數(shù)據(jù)庫的有效運行。才能實現(xiàn)MES與PCS之間準確、及時、完整的數(shù)據(jù)采集與信息反饋，保證ERP、MES、PCS之間的完美協(xié)調(diào)運作。
四、結(jié)論
MES在整個企業(yè)信息集成系統(tǒng)中起著承上啟下的作用。是生產(chǎn)與管理活動過程中信息溝通的橋梁。對于現(xiàn)代化制造加工企業(yè)。如果沒有MES的作用。企業(yè)將很難去組織、管理和優(yōu)化生產(chǎn)適應市場的需求。
隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，很有可能開發(fā)出更加模塊化、更柔性的MES系統(tǒng)，使MES的應用和維護成本將大幅度地降低。所以如果將MES作為流程CIMS的中心，將會在石油、化工、制藥及制漿造紙等流程工業(yè)的綜合自動化進程中會有很好的應用前景。應用MES軟件縮短了企業(yè)計劃層和生產(chǎn)車間過程控制系統(tǒng)間的距離，MES系統(tǒng)通過應用制造過程的整體優(yōu)化來實現(xiàn)企業(yè)的閉環(huán)生產(chǎn)，為敏捷制造企業(yè)提供了一個很好的基礎。對于MES相關的管理思想的深刻理解，并對其未來的發(fā)展趨勢的把握，對于如何在我國正確的應用和推廣MES具有重要的理論及應用價值。
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