第一篇：MES技術簡介及應用

制造執行系統(manufacturing execution system，簡稱MES)是美國AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc.)在90年代初提出的，旨在加強MRP計劃的執行功能，把MRP計劃同車間作業現場控制，通過執行系統聯系起來。這里的現場控制包括PLC程控器、數據采集器、條形碼、各種計量及檢測儀器、機械手等。MES系統設置了必要的接口，與提供生產現場控制設施的廠商建立合作關系。MSE的定義

美國先進制造研究機構AMR(Advanced Manufacturing Research)將MES定義為“位于上層的計劃管理系統與底層的工業控制之間的面向車間層的管理信息系統”。它為操作人員／管理人員提供計劃的執行、跟蹤以及所有資源(人、設備、物料、客戶需求等)的當前狀態。

制造執行系統協會(Manufacturing Execution System Association，MESA)對MES所下的定義：“MES能通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。當工廠發生實時事件時，MES能對此及時做出反應、報告，并用當前的準確數據對它們進行指導和處理。這種對狀態變化的迅速響應使MES能夠減少企業內部沒有附加值的活動，有效地指導工廠的生產運作過程，從而使其既能提高工廠及時交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產回報率。MES還通過雙向的直接通訊在企業內部和整個產品供應鏈中提供有關產品行為的關鍵任務信息。”

MESA在MES定義中強調了以下三點：

1)MES是對整個車間制造過程的優化，而不是單一的解決某個生產瓶頸； 2)MES必須提供實時收集生產過程中數據的功能，并作出相應的分析和處理；

3)MES需要與計劃層和控制層進行信息交互，通過企業的連續信息流來實現企業信息全集成。MES的現狀

MES的體系結構經歷了從T-IVIES向I-MES發展的歷程。傳統的MES(T-MES)是從20世紀70年代的零星車間級應用發展起來的。T-MES又可以分為專用MES(Point MES)和集成MES(Integrated MES)兩類。專用MES是一種自成一體的應用系統，它針對某個單一的生產問題(如在制品庫存過大、產品質

量得不到保證、設備利用率低等)提供有限功能(如物料管理、質量管理、設備維護、作業調度等)，或適用某種特定的生產環境(如應用于半導體和MEMS車間的MES、應用于FMS系統的MES等)。專用MES具有實施快、投入少等優點，但通用性和可集成性差。集成MES系統起初是針對特定行業(如航空、裝配、半導體、食品和衛生等)特定的規范化環境而設計的，目前已拓展到整個工業領域。在功能上它已實現了與上層事務處理和下層實時控制系統的集成。集成化MES具有豐富的應用功能、統一的邏輯數據庫、產品及過程模型等優點。但該類系統依賴特定的車間環境，柔性差，缺少通用性和廣泛的集成能力，難以隨業務過程變化而重新配置。

AMR在分析信息技術的發展和加陷應用前景的基礎上，提出了可集成MES(Interpretable MES，I-MES)這一概念。可集成MES是將模塊化、消息機制和組件技術應用到MES的系統開發中，是兩類傳統MES系統的結合。從表現形式上看，I-MES具有專用MES系統的特點，即I-MES中的部分功能可以作為可重用組件單獨銷售；同時，它又具有集成MES的特點，即能實現上下兩層之間的集成。此外，I-MES還具有客戶化、可重構、可擴展和互操作等特性，能方便地實現不同廠商之間的集成和原有系統的保護以及即插即用(P&P)等功能。目前，基于組件的I-MES是MES的主要發展方向。主流技術

由于MES處于ERP和PCS之間，既要對ERP內部系統和ERP的外部網絡收發信息，又要對PCS系統傳遞信息。因此，MES開發與實施涉及的關鍵技術包括了計算機操作系統、數據庫技術、MES體系結構、開發應用技術等。此外，進行MES的開發和實施還需要考慮MES系統的可配置性。根據LogicaCMG咨詢公司2005年對MES軟件的調查報告，國際MES產品的主流技術情況如下：

a．支持平臺方面，主要有Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Unix、Linux。

b．數據庫方面，MES產品支持的數據庫主要有Oracle、SQL Server、DB2、Progress、Informix、Ingress、Sybase等。

c．應用技術方面，MES系統的開發主要采用DCOM、COM手，Active-X、XML，DotNET、J2EE，ODBC、OLE、OPC等技術。

d．系統架構方面，MES系統主要采用C／S、Web使能、瘦客戶端、分布式結構、負荷平衡等體系結構。

e．系統可配置性方面，部分MES廠商的產品定位是使產品盡可能適合特定 的用戶群，相反有些廠商則為用戶提供柔性的可配置工具來迎合客戶的需求，以贏得廣大的市場。報告從業務邏輯、圖形用戶界面、報表等方面來分析MES產品的可配置性，并通過標準化(Standard)、組件(Cornponent)、庫(Libraries)和客戶化定制(Custom Made)4個指標來評價系統的可配置程度。圖1描述了國際主流MES產品的平均可配置性。以圖形用戶界面的可配置性為例，IVIES產品在大于60％的程度上提供標準功能，在27％的程度上可通過組件來配置，8％由庫來支持，只在4％的程度上可實現完全客戶化定制。

圖1 國際主流MES產品的平均可配置性 應用情況

MES在發達國家已實覡了產業化，其應用覆蓋了離散與流程制造領域，并給企業帶來了巨大的經濟效益。MES分別在1993年和1996年以問卷方式對若干典型企業進行了兩次有關MES應用情況的調查，這些典型企業覆蓋了下列的7大行業：醫療產品、塑料與化合物、金屬制造、電氣／電子、汽車、玻璃纖維、通訊等。調查表明企業使用MES后，可有效地縮短制造周期，縮短生產提前期，減少在制品，減少或消除數據輸入時間，減少或消除作業轉換中的文書工作，改進產品質量／減少次品，消除損失的文書工作。國內在“十五”期間，流程工業領域MES成為技術研究的突破口，重點面向鋼鐵和石化2個典型流程制造行業。目前，MES已在鋼鐵、石化等行業得到成功應用并開發完成了若干自主產權的MES系統，如：上海寶信MES、中國石化MES(S-MES V1．0)等。根據中國電子信息產業發展研究院的1份報告，到2003年底，共有110套MES應用于國內的鋼鐵企業。“十五”期間還對離散制造MES進行了探索性研究，并取得初步成效(如西飛MES等)，國內市場上也出現一些針對離散制造業的MES產品，如：ICON—MES、OrBit-MES、天為MES等。“十一五”期間，隨著我國制造業信息化建設的深入開展，MES有望在我國獲得更廣泛和深入的應用。以下為MES在國內企業的應用實例：

案例1：

應用需求：

海爾集團內各個產品事業部信息化起步較早，大部分事業部都已成功實施了國際上主流的ERP管理軟件SAP。伴隨企業的發展，在SAP成功的實施應用之后，如何提高企業執行能力，就成為企業急需解決的問題。

海爾集團隨著信息化的不斷推進，需要在前期信息化建設的基礎上，實現從訂單、評審、采購、配送、制造、銷售、售后服務的信息整體互動，在這過程中集團的各相關部門參與工作。如商流、海外推、資金流、研發推、定單推、制造事業部等。最終的目標是建立集團的信息化統一、完整平臺，實現信息流、物流、資金流的通暢。在前期物流、資金流已經改造、整合的基礎上，希望通過信息化，從信息的角度實現企業管理水平的再次提升。

在集團信息化的思路與方向下，需要產品事業部和集團的SAP信息系統統一接口，從而能夠監控每一批定單的生產進度，每一批定單的投入、每一批定單的產出，以及每一個產品的主關件信息、生產信息、質量信息，不但建立訂單的生命周期管理，而且對于每一個產品個體實現整個生命周期的管理。同時通過信息化的手段，企業建立公開、透明、精確的人力考核平臺，實現自動計酬。

各個事業部車間生產現場的直通率，節拍，履約率等衡量生產的效率的指標數據，無法第一時間獲取，通過人工統計計算增加了很多人為的操作因素，而且不能及時的反映實際的生產情況。

通過制造執行系統的實施，全面對生產線的工人實現自動計酬，真正意義上做到了多勞多得的工資計算要求，從而充分調動了員工的生產積極性。

解決之道：

滿足以上需求要選擇適應家電行業特點的、性能卓越的產品。海爾集團做了多方考證，在對當時市場上主要產品作了評估之后，決定選擇比鄰軟件R2E——資源執行效率系統。

●生產計劃管理：對于SAP下達的生產計劃，對生產現場進行計劃排產及作業調度。

●質量管理：訂單質量跟蹤、質量數據分析利用、檢驗數據管理、在制品維修管理、售后質量反饋。

●電子跟單管理：定單的生產信息數據共享，一票到底。●生產管理：作業計劃管理、訂單執行監控、生產數據統計。

● 產品數據管理：產品檔案管理，可對采集到的產品數據進行綜合管理和查詢，包括裝配檔案、檢驗檔案、維修檔案等。

●系統接口：ERP系統接口。與ERP系統建立接口，導入物料BOM、生產訂單、等相關數據；回饋ERP產品下線完工數據。

●自動計酬平臺：通過自動計酬平臺收集各類工資因素，進行匯總統計，實現工人、管理人員的自動計酬。

在實施過程中也遇到了一些問題，主要是R2E系統與SAP系統集成，如何做到兩系統實時同步，如何確保兩系統之間數據準確等等。在項目整個實施過程中，海爾集團領導親自下一線指導工作，協助SAP系統數據較對，確保了項目的順利進展。

系統特點：

1．開放式平臺。R2E采用先進的面向對象設計模式高效封裝業務邏輯，您可以基于R2E開放平臺快速定制企業特殊應用需求。

2．系統集成。R2E采用符合工業標準的XML消息和協議能夠非常方便地與現有的ERP系統集成。R2E也可以通過企業應用集成解決方案(EAI)實現企業所有信息系統的集成。R2E與SAP、ORACLE、SSA BPCS等領先的ERP系統實現可靠集成。

3．自動識別技術。R2E支持多種碼制條形碼標簽，提供靈活編碼規則自定義功能，快速準確采集數據。R2E可以和主流的條碼打印設備(Zebra，Datamax等)直接集成，靈活高效打印條碼標簽。

4．高性能數據采集。R2E采用支持無線實時采集、批量采集等各種采集方

式的終端采集設備，方便、快捷的完成數據收集；或者采用符合工業標準的485通信協議組建的現場數據采集網絡，實時控制采集終端。幫助您減少現場設備投資和設備維護成本。

應用效益：

■通過嚴格的系統管理和業務流程的優化，規范了業務操作流程，使集團規范化發展。

■人力資源價值的優化，系統的運轉不再依靠手工統計匯總，方便快捷、準確及時，為管理、經營決策提供了動態、實時的信息支持。

■系統的實施可以大大加強企業的集中管理，為企業整體資源的優化提供了可能，提高企業的核心競爭力。

■系統的實現可以使企業的管理組織向扁平化發展。

■系統與管理的結合可以實現管理的規范和業務標準，可以協助企業進行業務拓展，實現分支機構快速復制。

■系統的實施可以大大降低定單損失。

■系統的實施可以優化生產制造流程，提高生產效率。

■系統的實施建立產品檔案的跟蹤，可以大大提升企業的質量水平。目前存在的問題

近年來我國ⅧS的研究和產業都有了一定的發展，但總體來說，與西方發達國家相比，我國無論是在MES技術深度與應用廣度上都存在較大差距，主要體現在以下幾個方面：

a．MES體系還不完整。基本功能不完善，缺乏過程管理與優化等面向典型行業的核心模塊。針對離散制造業尚無完整、系統的MES解決方案和成熟的軟件產品。

b．缺乏MES技術標準。MES的設計、開發、實施、維護缺乏技術標準，影響了MES產品的技術性能，加大了系統開發和應用的成本，與國外同類MES產品競爭沒有優勢。

c．集成性還沒有完全解決。由于缺乏統一的工廠數據模型，MES各功能子系統之間以及MES與企業其他相關信息系統之間缺乏必要的集成，導致MES作為企業制造協同的引擎功能遠未得到充分發揮。

d．通用性和可配置性較差。現有系統通常針對特定需求，很難應對企業業務流程的變更或重組。由于缺乏基于工廠數據模型的數據集成技術，系統的可配

置性、可重構性、可擴展性較差，嚴重制約MES系統的推廣應用。

e．實時性不強。MES作為面向制造車間的實時信息系統，實時性是實現MES功能的基礎。現有系統缺乏準確、及時、完整的數據采集與信息反饋機制，在底層數據的實時采集、多源信息融合、復雜信息處理及快速決策等方面非常薄弱。

f．智能化程度不高。MES中所涉及的信息及決策過程非常復雜，由于缺乏智能機制，現有MES大多只提供了一個替代經驗管理方式的系統平臺，通常需要大量的人工干預，難以保證生產過程的高效和優化。MES技術的發展趨勢及展望

MES系統正朝著下一代MES(Next-Generation IVIES)的方向發展。下一代MES的主要特點是：建立在ISA95標準上、易于配置、易于變更、易于使用、無客戶化代碼、良好的可集成性以及提供門戶(Portal)功能等等，其主要目標是以MES為引擎實現全球范圍內的生產協同。目前，國際上MES技術的主要發展趨勢體現在以下幾個方面：

1．MES新型體系結構的發展； 2．更強的集成化功； 3．更強的實時性和智能； 4．支持網絡化協同制； 5．MES標準化(ISA-95)。

MES軟件彌合了企業計劃層和生產車間過程控制系統之間的間隙，為企業提供一個快速反應、有彈性、精細化的制造業環境，幫助企業降低成本，按期交貨，提高產品及服務質量，使企業能在全球化的競爭中立于不敗之地。鑒于MES的重要性，我國將其列為“十一五”期間信息化方面重點發展的方向之一，將集中國內MES及相關領域的優勢力量，力爭在MES核心關鍵技術上取得突破，提高MES研發水平及其在重大行業中的應用能力，解決長期制約我國制造業信息化發展的瓶頸問題。具體發展思路如下：

a．綜合利用成熟理論和技術，形成可適應、可重構、可集成的MES框架體系，為提高MES軟件系統的跨行業通用性、適應性和協同能力提供支持。

b．基于已有的研究基礎與成果，在制造系統性能分析和優化、制造過程監控與管理、智能化生產計劃調度以及信息和過程可視化等MES關鍵技術上取得突破，開發出符合我國離散制造業和流程工業特點及需求的MES軟件系統、相關工具和構件庫。

c．圍繞MES在航空航天、汽車、機車、石化、冶金等典型行業中的應用特點，形成適合其行業特點的典型MES應用模式，并提出相應的解決方案和技術標準。通過MES在上述行業的應用，最終形成支撐整個離散和流程制造業的MES技術體系、方法和系統，為未來MES系統的大規模推廣奠定基礎。

第二篇：MES技術報告

項目技術報告

項目技術報告

技術支持...........................................................................................................................................................3 4.5 MES上位系統技術支持...............................................3

4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.6 MES上位系統采用的開發工具和數據庫......................................................................3 MES上位系統的設計主線.................................................................................................4 MES上位系統的統計分析方法........................................................................................5

MES下位系統技術支持...............................................6

4.6.1 4.6.2 4.6.3 4.6.4 MES下位系統數采系統硬件部分...................................................................................6 MES下位系統數采系統軟件部分...................................................................................6 MES下位系統管理系統硬件部分...................................................................................9 MES下位系統管理系統軟件部分.................................................................................13

技術總結.........................................................................................................................................................19 4.7 穩定、可靠完整的數據采集..........................................19

4.7.1 4.7.2 4.7.3 4.8 軟件系統的保證...............................................................................................................19 硬件系統的保證...............................................................................................................19 效果分析.............................................................................................................................20

全面的批次跟蹤和產品追溯..........................................20

4.8.1 4.8.2 4.8.3 4.9 批次跟蹤.............................................................................................................................20 產品追溯.............................................................................................................................21 效果分析.............................................................................................................................21

先進的統計分析方法...............................................22

4.9.1 4.9.2 SPC的引入.........................................................................................................................22 效果分析.............................................................................................................................23

4.10 高度的系統集成...................................................23 4.10.1 4.10.2 基于Wonderware軟件平臺的MES系統.....................................................................24 效果分析.............................................................................................................................24

4.11 模塊化的開放系統.................................................25 4.11.1 模塊化的設計和開發......................................................................................................25

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4.11.2 4.11.3 4.11.4 開放的系統結構...............................................................................................................25 統一的系統接口...............................................................................................................26 效果分析.............................................................................................................................26

4.12 多模式異構的信息發布平臺..........................................26 4.12.1 4.12.2 4.12.3 4.12.4 4.12.5 現場數采和監控系統......................................................................................................27 管理客戶端........................................................................................................................27 遠程監視客戶端...............................................................................................................27 門戶網站信息發布...........................................................................................................28 效果分析.............................................................................................................................28

項目技術報告

項目技術報告

技術支持

昆明卷煙廠MES系統由上位系統和下位系統組成。上位系統劃分為四個功能模塊：生產計劃管理模塊、質量管理模塊、設備管理模塊、成本核算管理模塊；下位系統主要由車間管理系統軟件和制絲工段、卷包工段數據采集系統兩個部分組成。

4.5 MES上位系統技術支持

4.5.1 MES上位系統采用的開發工具和數據庫

4.5.1.1 開發工具PowerBuilder Enterprise 8.0.2

在上位系統，我們采用了當時最快捷、最方便的開發工具之一Sybase 公司的 PowerBuilder Enterprise 8.0.2版。

PowerBuilde 8.0具有卓越的應用開發效率，主要表現在：PowerBuilder通過提供大量新的功能和特征繼續拓展其快速應用開發和無比卓越的生產率傳統，顯著地加快了應用開發的周期。

PowerBuilder 8.0是易于使用的、可伸縮的、并經實踐證明的快速集成開發環境，它在給用戶提供一條轉移到下一代平臺的途徑的同時，使用戶仍能夠保護和擴展它現有的在技術和應用上的投資。多年來，PowerBuilder用于客戶機/服務器應用開發的快捷性、簡便性以及先進性一直深受用戶贊賞。這是我們選擇PowerBuilder 8.0作為上位系統開發工具的主要原因。

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4.5.1.2 數據庫Oracle 9i 上位系統我們采用的數據庫是Oracle 9i。Oracle 9i數據庫是Oracle公司推出的最新一代數據庫，與Oracle 8i相比增加了上百種新特性，其中最突出的是經濟性、高可伸縮性和高可用性以及完善的功能。

Oracle 9i采用了Real Application Clusters技術，為用戶提供了無限的可伸縮性和總體可用性，用戶可以把運行Oracle 9i的多個硬件平臺組成集群系統，擴充系統的處理能力和性能。除此之外，Oracle 9i在安全性、可靠性等方面也有不俗的表現。Oracle 9i數據庫靈活的擴展性使它能適應各種規模企業的需求。

Oracle 9i給用戶帶來的最大的好處是：用戶可以利用Unix工作站、PC服務器等中低端硬件平臺，獲得原來只有在大型機上才能享用的高可伸縮性和高可用性，在提高性能的同時降低了成本，而且，當用戶的業務不斷擴展時，原來的投資會繼續得到保護。

考慮到系統數據的大量性、交互性、安全性和管理的方便性，以及系統的兼容性和擴展性，我們選擇了Oracle 9i作為數據庫平臺。

4.5.2 MES上位系統的設計主線

在上位系統我們以生產批次為核心線索，將生產計劃管理、質量管理、設備管理和成本管理等業務功能模塊“串連”在一起。

“生產批次”是該系統中一個核心的概念。我們希望通過生產批次概念的引入實現兩個功能：

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4.5.2.1 實現產品的跟蹤

從原料投入到產品下線是一個完整的受控的生產流程，生產批次貫穿整個生產過程的始終。在這個流程中，每一個時點發生了什么，在制品處于什么狀態，當時的生產現場是怎樣的，我們通過批次實現連續的跟蹤記錄。

4.5.2.2 實現質量問題的追溯

萬一發生質量問題，我們要能找到發生問題的原因，以便弄清是原（輔）料問題、設備問題、環境因素、工藝標準問題，還是人員不當操作造成的。在找出問題的基礎上，進一步查明原因，采取對策，通過提高、改善工作質量來控制生產質量，通過控制生產質量來最終保證產品質量。通過“生產批次”與計劃實施、質量監測、設備狀態的實時關聯，能真實再現生產“當時”的情況，從而實現質量追溯。

4.5.3 MES上位系統的統計分析方法

在系統中，在數據采集基礎上，借鑒SPC分析方法，運用數理統計理論，實現對數據的綜合分析和分類統計及變動趨勢分析。通過分析，預警超指標數據，反映能力指數和受控狀態，做出趨勢判斷，從而力圖為質量問題找出影響質量的關鍵因素，達到改進生產、提高質量的目的。

在系統中實現的統計方法有工序能力指數、描述統計量分析、散布圖分析、直方圖分析、趨勢圖分析和巴雷托圖分析等。通過科學的統計方法，實現全過程監控、全系統參與，進而更好地理解和實施質量體系。

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4.6 MES下位系統技術支持

4.6.1 MES下位系統數采系統硬件部分

考慮到硬件兼容性和系統的通用性，制絲和卷包工段所有數據采集工作站采用DELL臺式計算機。現場站配置為P4 2.0G以上CPU, 256M內存，40G硬盤。對于安裝于現場的工作站采用防護等級達到IP65的操作柜安裝。通過實際使用證明硬件配置充分滿足數據采集的功能和穩定性要求。

卷包現場站配置專用通訊板卡實現與包裝機組的數據通訊，通過TCP/IP通訊協議實現與卷接機組的數據通訊。現場站直接接入車間局域網和MES系統中央數據庫實現通訊進行采集數據的實時存儲和生產管理信息的接收。

數據采集服務器和MES下位系統的中央數據庫服務器公用一個服務器，由于采用了硬件模塊級冗余的美國Stratus服務器，數據采集數據庫的穩定性和可靠性得到了有效的保證。相關的服務器說明參見管理系統服務器硬件說明。

4.6.2 MES下位系統數采系統軟件部分

4.6.2.1 數采工作站軟件

由于運行于現場的工作站需要長時間不間斷運行，保證現場生產過程數據的連續穩定存儲，數據采集工作站全部采用美國Wonderware公司的監控軟件InTouch 8.0簡體中文版。InTouch通過與制絲線生產線和卷包機組控制系統的數據通訊實現數據采集的同時，還以直觀的監控界面實現對生產線的監控功能，為生產操作人員提供更加完整和詳細的生產過程信息。此外通過InTouch的數據庫訪問功能，現場站能夠靈活的實現人工信息錄入（質檢信息、設備維修信息等）和生產管理信息查詢功能，從而重新定義了現場站的功能范疇。

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4.6.2.2 數采服務器軟件

為了實現制絲和卷包工段大量的生產過程數據的實時穩定的數據采集，數采數據庫采用美國Wonderware公司的IndustrialSQL Server?工業實時數據庫。

IndustrialSQL Server? 是世界上最流行的生產歷史記錄數據庫，能以最低的擁有成本換取最高的性能。它提供了一個公共的生產信息訪問點、生產應用程序開發平臺、接入商業系統的接口。下圖為IndustrialSQL Server?系統結構圖。

IndustrialSQL Server?具有如下特點： ? 高性能的服務器

IndustrialSQL Server 實時獲取準確、細致的生產數據，并提供無縫融合非實時、手工或離線數據的功能。IndustrialSQL Server 獲取生產數據的速度

項目技術報告

要比關系型數據庫快幾百倍，存儲空間也只占傳統數據庫的一小部分。所有生產數據與事件、摘要、生產與配置信息一起可以完全集成到工廠數據中。

? 易于使用

IndustrialSQL Server提供的是一種免管理的立即可用的數據庫環境。只要指向現有 InTouch 配置文件，在幾分鐘之內，就可以配置好整個系統。這種與 InTouch 的緊密集成確保了數據庫的完整性，并且標記也只需定義一次。

? 易于管理

IndustrialSQL Server 的管理與配置工具采用“Microsoft 管理控制臺”技術，支持鼠標點選、拖放等操作，提高管理方面的便利性。通過提供一個單獨的控制臺，可進行多個 InSQL Server 及 Windows 操作系統與 SQL Server Enterprise Management 的管理。用戶可以從很多客戶端監視整個系統的健康狀況與工作性能。

? 靈活的開放式訪問

基于 Windows? 2000? Server 的多層體系結構提供了一套可伸縮的解決方案，使得IndustrialSQL Server既適合于部署了幾百個標記的單個生產線或機組的數據采集，也適合于成千上萬個標記的大型項目。

? 擴展性

IndustrialSQL Server能夠根據用戶選擇的應用程序開發環境開發定制的客戶端應用程序。公開的數據模型和標準的 SQL 或 OLE DB 應用編程接口提供了一個主流標準開發環境。IndustrialSQL Server 的數據庫可以使用附加的表格、存儲過程及視圖輕松加以擴展，來滿足特定的信息需求。

項目技術報告

4.6.3 MES下位系統管理系統硬件部分

4.6.3.1 管理系統網絡硬件

整個管理系統的網絡結構基于昆明卷煙廠的千兆交換以太網為主干并結合虛擬局域網（Virtual LAN）技術的網絡解決方案，使得網絡系統既有高速主干、高性能交換結構同時又具有良好的可管理性和安全性。具體硬件配置如下：

? 中心交換機

采用CISCO公司的Catalyst 6509交換機，交換背板帶寬達到32Gbps，提供1000BASE-SX/LX，10/100BASE-TX和1000BASE-FX等端口。支持SNMP、RMON管理、支持802.1Q，802.1P，802.3x協議標準。支持IEEE802.3u，IEEE802.3z等協議。中心交換機通過1000M接口和生產部局域網絡相連，保證了生產部生產管理信息上傳和生產指令信息下達的高速穩定執行。

? 生產部二級交換機

生產部交換機采用Cisco公司的Catalyst 3550交換機，通過光纖與廠級網絡實現1000M的高速連接。通過廠級VLAN配置，生產部具有獨立的網段，并組建了靈活的單一IP地址管理網絡，保證了管理系統網絡的安全可靠性。管理系統的所有客戶端和現場數據采集工作站直接接入二級交換機，保證了客戶端和現場站之間具備100M通訊速率，同時也與廠級網絡有效的進行的安全隔離。

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4.6.3.2 管理系統客戶端硬件

4.6.3.3 考慮到硬件兼容性和系統的通用性，管理系統所有客戶端采用DELL臺式計算機。配置為P4 2.0G以上CPU, 256M內存，40G硬盤。

管理系統客戶端直接接入車間局域網和MES系統中央數據庫實現通訊，由于采用統一的管理客戶端軟件，所有客戶端的硬件和軟件系統配置完全一致，可以統一備份和維護。

4.6.3.4 管理系統服務器硬件

管理系統配置了兩臺服務器，一臺中央數據庫服務器，安裝所有管理系統服務器端軟件和管理系統中央數據庫SQL Server 2000，同時中央數據庫服務器也用來實現所有生產過程數據的采集和保存。另一臺服務器為Web服務器通過廠級局域網網站發布生產過程監控信息和生產管理統計分析信息。

中央數據庫服務器：中央數據庫采用美國Stratus公司的FtServer 5240服務器，由于數據庫服務器在MES系統中的重要性，對于數據庫服務器的配置嚴格的要求，而該型服務器具備的如下優點保證的整個系統的安全性和穩定性：

? 高可靠性

Stratus提供業界可靠性最高的99.999%的可用性的計算機系統。與其它計算機廠商提供的可靠性僅達99.95%的計算機系統相比，可將每年4~5小時的停機時間縮短到5分鐘。極大地減少了因停機而造成的損失和所承擔的風險。這一可靠性的保證充分滿足了MES系統中采用的Wonderware工業實時數據庫對于大量數據的不間斷實時采集和處理的要求

? 連續可用性

項目技術報告

Stratus其獨特的硬件冗余體系結構保證了應用系統不會因硬件故障而受到影響，仍能保持連續不間斷地正確運行。下圖為ftServer接頭示意圖。

? 兼容性

Stratus ftServer容錯服務器系統采用Intel Xeon處理器，支持Windows 2000 Advanced Server操作系統。并提供Stratus ftServer系統與標準Windows環境的二進制兼容，使得為Windows 2000編寫的應用軟件不必進行修改即可運行在Stratus ftServer硬件平臺上。

? 簡易性

Stratus容錯技術建立在硬件級的冗余技術之上，其容錯處理的實現對應用是透明的。其簡易性主要體現在：

系統安裝

Stratus容錯計算機的安裝與單機安裝一樣簡單。減少雙機間的交叉連接及配置。

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網絡連接

減少網絡連接中重復、交叉連接與配置，從而減少不穩定、不可靠點。系統軟件維護

在Stratus系統上，僅需標準的Windows 2000 Advanced Server環境下的維護技術即可完成容錯系統的維護。不必為故障恢復而編寫繁瑣的故障恢復腳本程序和網絡恢復配置。

系統維護

Stratus系統硬件部件均采用熱拔插技術。簡單將失效部件拔出，更換新部件即可完成系統維修工作。Stratus 遠程在線診斷技術提供24x7的遠程維護支持。

? 數據完整、一致性

Stratus容錯技術體系結構保證系統在運行中，系統中進行傳輸和處理的數據的完整和一致。能夠保證內存數據的完整性。特別，當系統某一關鍵部件出現故障時，它能避免雙機造成的內存數據丟失而使交易丟失。Stratus能夠保護任何時刻的內存數據的完整性，這是容錯計算機系統與其它計算機系統的最大區別，亦是應用系統可以獲得的最大的利益。

Web服務器：考慮到WEB網站對于服務器的性能要求，同時今后WEB服務器可通過加入其它生產部的網站發布信息進行擴充，本系統中，WEB服務器選用COMPAQ公司的Proliant ML 530 服務器，該品牌服務器在昆明卷煙廠已經有不少的應用，并因其良好的性能和品質得到好評。

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4.6.4 MES下位系統管理系統軟件部分

管理系統的軟件平臺采用美國Wonderware公司的FactorySuite 套裝工業軟件和InTrack生產管理軟件。下圖為管理系統中的軟件架構：

通過在這些成熟軟件平臺的基礎上進行了適合于煙草企業的行業化開發，使整個ME系統更加符合煙草生產的管理流程和業務流程，并分為：生產管理、設備管理、質量管理、產品追溯和用戶管理共五大模塊又細分為十八個子模塊

4.6.4.1 MES下位系統體系結構

MES下位系統（生產二部）的總體系統結構如下圖：

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在系統中MES數據倉庫基于生產部基本生產管理信息，從數據采集系統的工業實時數據庫中獲取實時的基于時間的生產過程信息，并結合的各管理各客戶端獲得的生產管理信息，進行統一存儲和統計分析，實現各項管理功能。系統規劃的合理性、運行的可靠性和功能的完整性都由Wonderware 軟件平臺得到了有效的保證。Wonderware的FactorySuite套件軟件和InTrack分為服務器端和客戶端被整合在一個MES系統中，運行在系統后臺完成各項管理功能。

4.6.4.2 服務器端

管理系統服務器端軟件包含了Wonderware的如下軟件：InTrack Server、QI Analyst Controller、ActiveFactory和SuiteVoyager。? 生產/產品質量服務器軟件平臺QI Analyst Wonderware QI Analyst 使MES系統引入了國際通用的質量分析方法——SPC（Statistic Process Control），能夠提供標準的質量分析統計控制圖幫助用戶進行質量統計和分析。QI Analyst的應用不需要進行代碼開發，并允許用

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戶對SPC控制圖和數據源進行靈活的配置。QI Analyst和用戶傳統的質量統計分析方式相結合能夠有效的提高企業質量管理的水平。? MES系統建模和資源跟蹤平臺InTrack Wonderware InTrackTM作為新一代的生產制造系統（MES）建模和資源跟蹤系統平臺，提供了基于Windows 2000的、可擴展和經濟的方式來監視、管理、跟蹤生產的整個流程。通過InTrack系統可以根據煙草行業的業務流程建立完整和合理的生產模型，以合理的數據庫構架保證系統運行的高效和穩定。通過客戶/服務器應用程序的封裝，InTrack具有相當的靈活性，并可以OLE組件的方式在MES系統的客戶端工作站運行。

? 實時WEB門戶服務器端軟件平臺SuiteVoyager SuiteVoyager 2.0 是由Wonderware提供的工廠信息門戶。利用SuiteVoyager 2.0，可以通過國際互聯網或者企業內部網使用標準的Microsfot IE來收集和發布生產二部的生產數據和管理信息，可以讓遠程用戶安全地訪問、分析和顯示車間生產信息。利用SuiteVoyager可以在廠級局域網發布如下內容：

? 生產監控界面：

直接將各現場站的監控界面發布到SuiteVoyager的網站上并能夠實現生產線的實時監控；

? 過程趨勢：

通過SuiteVoyager內置的圖形功能可以和InSQL結合發布生產現場過程數據的實時趨勢；

? 生產報表：

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發布生產部的各種生產報表和統計查詢結構，并允許進行靈活的查詢和分類；

? 外部鏈接：

允許自定義網頁如ASP、HTML和XML并靈活的集成到SuiteVoyager中。? IndustrialSQL Server 的高性能客戶端工具ActiveFactory? 8.5 ActiveFactory 8.5 是一整套客戶端應用程序，可以從 Wonderware IndustrialSQL Server? 儲存的數據中最大限度地發掘價值。通過使用 ActiveFactory，只要用鼠標指指點點對話框，企業中各個級別的人員便能輕松訪問工廠和生產過程數據。

本套裝軟件可以在網絡、企業內部網或 Internet 上部署各種信息。通過使用企業的信息高速公路，ActiveFactory 可以提供基于時間的趨勢數據分析，使用 Microsoft? Excel 方便地進行數據分析，使用 Microsoft Word 制作全面的數據報告，特別是，它還可以用于訪問工廠車間歷史信息與實時信息。

4.6.4.2.1 客戶端

位于生產二部各個相關的管理部門的工作站作為MES系統的客戶端，主要運行基于C/S結構和COM組件技術開發的MES客戶端軟件，在MES客戶端軟件中，通過封裝Wonderware FactorySuite 的客戶端組件，部門工作站具有穩定和強大的功能。不僅管理系統客戶端而且數據采集客戶端都基于專門為MES系統設計的COM組件和中央數據庫實現鏈接。

管理系統客戶端分為兩個組成部分： ? COM組件：

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采用COM組件技術開發的運行于客戶端的后臺處理程序，實現客戶端程序和服務器連接的中間事務的處理。該組件對管理系統主要的事務處理和用戶查詢以類的方式進行統一封裝后，先對客戶端提交的數據庫操作請求進行處理再發送到數據庫，減小了數據庫數據處理量和網絡數據傳輸量，降低了客戶端開發難度，起到了中間層的作用。? 管理客戶端軟件：

采用VB6.0開發，采用模塊化和面向對象的開發模式，保證系統結構的靈活和人機界面的友好。所有客戶端采用基于Wonderware軟件體系的統一的用戶認證體系。在不同客戶端上通過用戶權限認證，用戶可以在相同的客戶端軟件上操作不同的系統管理功能。

4.6.4.3 MES下位系統特點

MES下位系統（生產二部）在努力實現符合煙草行業生產管理特點的生產管理系統，提高車間生產管理水平，改變傳統的生產管理模式的基礎上，具備了如下特點： ? 高穩定性

在整個系統的設計階段就對系統的穩定性進行了充分的考慮。通過采用IndustrialSQL Server工業實時數據庫保證生產過程數據連續的不丟失的低占用的采集；通過采用InTrack，合理完善的建立煙草行業生產模型，保證系統功能穩定運行；通過Stratus高可靠性數據庫服務器，從硬件上保證了系統的可靠和穩定，有效的減少了硬件的安裝和維護難度。? 高可用性

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系統借助于COM組件技術和Wonderware完善的用戶管理機制，大大提高了管理系統的可用性，所有客戶端保持統一的系統配置，并可以快速更換和恢復，保證系統的不間斷運行。? 高擴展性

系統模塊化設計，使得新功能新模塊能夠快速的開發和部署，讓系統具有良好的擴展性。同時通過開放的數據接口和SQL Server的擴展性，系統能夠靈活的與廠級MIS系統進行連接，并能夠根據廠級MIS系統的需求進行完善和擴展。? 高集成性

管理系統將Wonderware的FactorySuite工廠套件軟件和InTrack系統整合為一個完整的MES系統，在為用戶提供統一的人機界面的同時，也提供了強大而靈活的管理功能，基于Wonderware軟件的集成性，管理系統還集成了其他的管理和辦公軟件，如Word和Excel，提高了系統的可用性。? 高維護性

由于系統的硬件和軟件均采用國際上主流產品，Wonderware多年的軟件應用履歷和標準的安裝維護保證了軟件系統的高維護性；Stratus服務器的硬件冗余使得系統中的所有服務器軟件只需安裝一次，且無需對磁盤陣列或Cluster等復雜硬件進行維護，也大大提高了系統的可維護性。

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技術總結

昆明卷煙廠MES項目從需求分析到系統設計和系統開發都充分考慮煙草行業的業務流程和管理模式。針對煙草行業流程式和離散式相結合的特殊生產模式和現有的生產管理方式，整個系統在設計上進行了大膽的革新和嘗試，并根據用戶的具體需求進行了多次的調整和完善，在體現煙草行業管理特色的同時又能有效提高生產管理的水平。

整個系統在實施過程中積累了大量煙草行業實施MES系統的經驗。多個關鍵技術的使用令本系統在國內同行業中處于領先位置并具有多種特色和亮點，現總結如下。

4.7 穩定、可靠完整的數據采集

對于生產部多個生產控制系統成千上萬點生產過程數據的采集，需要實時采集并在相當長的時間段內進行保存。為了保證這些數據能夠有效并可靠的得到存儲，系統從軟件和硬件兩個方面進行了詳細的考慮。

4.7.1 軟件系統的保證

系統中沒有采用普通的商用數據庫而是采用了國際上先進的工業實時過程數據庫實現數據的存儲，通過工業實施數據庫特有的數據存儲和壓縮機制保證了所有數據不間斷、不丟失、低空間占用的存儲。本系統采用美國Wonderware公司的IndustrialSQL Server工業實時數據庫，并具備了高性能、易于使用、易于管理、靈活的開放式訪問、擴展性。

4.7.2 硬件系統的保證

整個系統的中央數據庫采用硬件冗余的服務器，保證的整個系統的安全性和穩定性，并使數據采集系統具有高可靠性、連續可用性、兼容性、簡易性、數據完整和一致性等優點。

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4.7.3 效果分析

通過數據采集系統真正將整個生產車間的實時生產數據有效的不間斷的完整的保存起來，作為車間生產管理和統計分析的數據基礎，這些數據保證了車間管理層甚至廠級MIS系統能夠及時、真實、有效的了解車間生產情況和存在的運行問題。這樣車間生產控制系統就成為了廠級信息化管理系統的有機組成部分，結束了車間底層自動控制系統雖然實現了生產高度自動化，卻一直成為企業生產管理的信息孤島的尷尬局面。

4.8 全面的批次跟蹤和產品追溯

在系統的規劃和實施過程中，完整地提出并貫徹了批次跟蹤的概念。對卷煙生產的整個流程以一個統一的標識進行識別，并在各個生產環節根據這個標識實現對產品生產的各方面信息的全面跟蹤。這就將MES系統的數據采集信息和生產管理系統有效的貫穿起來，并實現了對產品生產過程的全面查詢和統計分析。

4.8.1 批次跟蹤

批次跟蹤不僅僅是在單個工序或部分生產線進行，而是貫穿了產品在生產線生產的整個流程。由于煙草行業生產流程的特點，產品的生產過程在制絲線是連續的，而在卷包工段又是離散的，所以傳統的批次跟蹤模式已經不適用于煙草行業。在系統中，對于批次跟蹤的實現作了大量的研究和測試，終于使批次的跟蹤覆蓋了卷煙生產的各個環節。從原料申請到原料投料，從葉片線和絲處理線的整個生產流程到儲柜的進柜、出柜和存儲，從風力送絲到卷接包的生產，都以批次為唯一的標識來實現數據采集和生產過程的跟蹤。

批次跟蹤采集的不僅僅是產量、牌號和時間，還包含了批次生產過程中相關的工藝參數、質量檢測、設備狀態和報警、物料損耗以及其他相關事件等信息。

批次跟蹤概念在煙草生產管理中的引入，在一定程度上改變了車間生產管理的模式，更加有效地將各種生產管理信息整合在一起，成為MES系統的一個重要組成部分。

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4.8.2 產品追溯

批次跟蹤功能的實現保證了管理系統數據庫中保存了產品生產的完整信息，為實現產品追溯打下了堅實的基礎。系統根據用戶選定的時間段查詢生產的品牌，根據品牌查詢所有相關批次，以批次號為索引并以批次的開始和結束時間為時間段實現產品在各個方面的追溯功能。產品追溯實現的主要目標是通過產品生產信息全方位的比較來發現不同批次的產品間存在質量差異的潛在的根本原因，幫助企業采取有效措施完善生產工藝，提高產品質量，另外，通過對產品整個生產流程的追溯也能夠在很大程度上幫助企業追查質量事故的真正原因，及時采取正確的措施，減少事故發生的概率。

4.8.3 效果分析

批次跟蹤和產品追溯：通過進行生產批次的跟蹤和產品追溯，在很大程度上改變了車間傳統生產管理的觀念，主要體現在如下幾個方面：

? 生產管理信息得到了有效的整合：批次的概念的引入，使得和產品生產過程相關的生產信息、質量信息、人員信息都能夠以批次信息為關鍵字進行查詢和檢索。這樣大量紛繁復雜的生產管理系統借助于批次的概念有效的整合在一起，大大提高了生產管理者對生產信息進行統計分析和查詢的效率；

? 生產跟蹤的概念發生了變化：通過引入全新的批次跟蹤和產品追溯的概念，生產跟蹤從原有的對產品生產過程中的部分生產工序進行孤立、片面地管理轉變為對產品整個生產流程的全面跟蹤和監控，而這樣的生產管理模式能夠幫助生產管理者更加全面的了解生產情況，分析生產事故，同時全面的生產跟蹤也是企業實施全面質量管理的基礎；

? 生產過程的回溯成為可能：在原有的生產管理流程中，由于管理模式和信息采集的局限性，要想回溯任何一批產品生產過程中所采用的原輔料、使用的生產線和生產設備、關鍵的工藝指標和相關的參數設定是非常困難的，項目技術報告

而MES系統中提供的產品追溯功能，能夠有效的幫助生產管理者詳細的回溯產品生產的每個環節，發現產品暢銷或產品質量問題的最根本原因。實現生產過程的回溯加快的提高產品質量和改進生產流程的進程。

4.9 先進的統計分析方法

4.9.1 SPC的引入

長久以來煙草行業一直采用傳統的質量統計分析方式進行質量檢測，質量檢測水平的提高往往體現先檢測儀器、手段和檢測方式的改進方面。但是對于檢測結果的統計分析方式仍然采用上下限控制和標準的數理統計方式。本系統在對煙草行業的質量統計分析方式進行充分研究和考察的基礎上，借助于專門的質量統計工具，引入了SPC（統計過程控制）概念。

統計過程控制（SPC）是一種借助數理統計方法的過程控制工具。它對生產過程進行分析評價，根據反饋信息及時發現系統性因素出現的征兆，并采取措施消除其影響，使過程維持在僅受隨機性因素影響的受控狀態，以達到控制質量的目的。當過程僅受隨機因素影響時，過程處于統計控制狀態；當過程中存在系統因素的影響時，過程處于統計失控狀態。由于過程波動具有統計規律性，當過程受控時，過程特性一般服從穩定的隨機分布；而失控時，過程分布將發生改變。SPC正是利用過程波動的統計規律性對過程進行分析控制的。因而，它強調過程在受控和有能力的狀態下運行，從而使產品的生產過程保持穩定并達到最大生產能力。

系統利用專業的SPC統計分析工具，提供多種分析控制圖表對現有質量檢測數據進行分析統計。SPC的分析方法不僅適用于人工采樣的質檢數據，而且應用于對數據采集系統中采集的生產過程工藝數據的統計分析；不僅適用于生產部采集的質檢數據，而且應用于對廠級質檢科和三級站的質檢結果的統計分析；不僅適用于對質量管理方面信息的分析，而且應用于和設備相關的故障信息、維修信息的統計分析。所以SPC的統計方法在MES系統中的各個方面都得到了應用。

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4.9.2 效果分析

借助對SPC控制圖表的分析，用戶可以發現隱藏在看似正常的生產過程中潛在的質量問題和事故隱患，并對故障點進行標注和進一步分析。對于關鍵的故障點，可以直接發送報警到現場數據采集站點提示操作人員對生產過程進行及時調整。

通過在系統中實現SPC分析方法，將質量管理和設備管理的事故后分析處理的傳統模式轉變為提前預測、提前預防、防患于未然的更高的管理水平。具體體現在一下幾個方面：

? 統計分析模式的轉變：通過SPC的全面使用，生產管理人員能夠通過更加先進的方式、更加深入的了解產品質量和設備管理更加全面的信息，在原有的傳統的統計分析模式的基礎上有了質的飛躍；

? 統計分析觀念的轉變：從原有的上下限判斷和簡單歷史趨勢圖分析，到采用SPC控制圖對生產過程的變化趨勢和潛在影響因素進行分析，直接導致了生產管理人員統計分析觀念的轉變，只有觀念的轉變，才能根本改變質量管理和設備管理的統計分析模式，最終提高生產質量管理水平；

? 統計分析效果的轉變：通過SPC，生產管理統計分析從事后分析處理實現了提前預測、提前預防、防患于未然的轉變。充分利用系統能夠獲得的產品質量信息和設備管理信息，MES系統能夠為生產管理人員提供更加詳細和全面的統計分析結果，在提高生產管理水平方面起到了良好的效果。

當然SPC統計分析方法的全面推行并真正發揮作用需要用戶逐漸熟悉和認識的過程，在系統的進一步推行和完善過程中，SPC功能將得到完善和加強。

4.10 高度的系統集成

煙草行業的MES系統由于行業本身的生產特點和生產管理模式而具有特殊的一面。由于沒有現成的經驗可以參考，目前煙草行業的MES系統并沒有統一的模式。本系統沒有完全借助于某個軟件平臺進行開發，也沒有完全按照商業軟件

項目技術報告 的開發模式，僅僅借助于商用數據庫和高級編程語言進行獨立開發，而是對工業領域的生產管理套件軟件進行了高度集成和二次開發，整合成為一個符合行業特點并且功能完整的MES系統。

4.10.1 基于Wonderware軟件平臺的MES系統

本系統中集成了美國Wonderware公司的多種軟件產品，包括： ? 工業實時數據庫IndustrialSQL Server； ? 現場監控軟件InTouch； ? 生產管理軟件InTrack； ? 質量分析工具QI Analyst；

? 工業數據庫統計查詢工具ActiveFactory； ? 網站發布工具SuiteVoyager。

但是系統并沒有簡單的將這些軟件拼湊在一起，而是根據用戶的具體需求和生產管理的特點利用Wonderware系列工業軟件為用戶進行定制開發，整個系統既基于Wonderware的成熟的軟件平臺從而保證系統的穩定性和可靠性，又通過大量創新的嘗試突破了原有軟件平臺的一些局限。

系統的配置、運行和操作為用戶提供了統一的人機界面，所有必要的用戶設定和軟件平臺的配置工作都被集成在管理系統客戶端中，而無需打開某個后臺軟件單獨進行設定。對于用戶來說不必擔心系統后臺運行了什么樣的軟件，有什么樣的配置，做了什么樣的集成，而可以更加關注系統的功能實現。

4.10.2 效果分析

借助于國際領先的生產管理軟件平臺和成功MES系統開發經驗，有效地降低了系統開發難度和工作量，縮短了系統開發周期，提高了系統運行的穩定性，依賴于軟件平臺成熟的技術和強大的功能，整個系統的功能和性能也得到了有力的

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保證。Wonderware生產管理軟件平臺的標準化和開放性，也使得整個系統能夠根據用戶的具體需求進行靈活的定制開發和快速擴展。正是基于這些特點，整個MES系統能夠在較短時間內設計、開發、調試并投入運行，在實現了MES系統的各項功能的同時，又具有昆煙生產管理的企業特色。

4.11 模塊化的開放系統

無論在系統的設計階段還是在實施開發階段，系統地模塊化、標準化和開放性始終得到了充分的重視，并體現在如下幾個方面：

4.11.1 模塊化的設計和開發

系統功能模塊均采用分階段模塊化設計模式，一個模塊開發完成，就緊接著進行測試并投用和推廣，各個模塊的開發、測試和投用滾動進行，在保證整個項目能夠連續穩定實施的同時，也讓用戶有充分的時間熟悉和掌握系統的各個模塊。每一個模塊相對獨立可以相對獨立的使用，滿足不同生產管理部門的需求，同時各模塊之間又按照標準的信息接口，通過客戶端有效的集成在一起。

4.11.2 開放的系統結構

開放性決定了系統的功能擴展能力和與其他系統的集成能力。本系統選用的數據庫的開放性大大降低了系統和其他相關系統進行數據交換的復雜程度，提高了整個系統的開放性。在本系統中數據采集數據庫采用基于Microsoft SQL Server 2000的工業實時數據庫，管理數據庫直接采用Microsoft SQL Server 2000。對于系統在今后的進一步完善和功能擴展也能夠實現快速開發和部署。

系統對于底層生產控制系統的接口全部采用標準的通訊驅動程序，所采用的通訊板卡也是和原有控制系統完全兼容的硬件，今后不論是控制系統升級還是改造，系統都無需重新進行設計或大量改動，僅需進行少量硬件升級就可以保證系統繼續穩定運行。通訊接口的標準化也有效的保證了系統的開放性，降低了系統的維護難度。

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4.11.3 統一的系統接口

基于COM組件技術和面向對象的開發模式使得軟件程序具有統一的數據接口，通過標準的OLE DB接口其他管理系統僅需要簡單配置就能實現對系統數據的靈活訪問。SQL Server 提供的與其他類型數據庫靈活的數據接口，使得MES系統和上位MIS系統的Oracle數據庫接口變得非常方便。

4.11.4 效果分析

由于系統采用了模塊化、開放式的開發模式，系統的功能擴充、調整和維護都能高效的進行，主要可以體現在如下幾個方面：

? 系統功能的靈活調整：根據用戶提出的需求，系統能夠對個別功能進行靈活的調整和擴充，模塊化的設計和開發的接口大大降低了系統的功能調整和擴充對于系統正常使用的影響；

? 模塊的快速升級：各個功能模塊之間的相對獨立，使得可以對單個模塊進行快速升級而不影響其它模塊的正常使用；

? 系統功能的擴展性：采用標準、統一的數據接口使得系統和企業其它管理信息系統能夠有效地接口并實現數據通訊，為實現昆煙全面企業信息化管理打下堅實的基礎。

4.12 多模式異構的信息發布平臺

作為定位于車間的生產管理系統，MES系統面對的是多個不同的操作環境，多種不同層次的操作人員，同時還要確保讓盡可能多的生產管理人員和生產管理部門可以及時了解生產線生產狀態和查詢生產管理信息。因此MES系統的設計就不能參照普通的商業軟件的架構，為了保證在不同條件和不同需求下系統都能夠穩定、可靠的工作并真正的發揮功能，在設計時系統就被確定為多模式的異構的信息發布平臺。

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4.12.1 現場數采和監控系統

安放于工業現場的數據采集工作站，由于環境較差，需要長時間運行以實現生產監控和數據采集功能，運行的軟件系統必須穩定可靠。因此，本系統中采用眾所周知的InTouch監控軟件作為信息發布平臺，充分利用InTouch強大的控制系統通訊功能和靈活簡便的界面開發功能，在實現穩定的數據采集功能的同時為操作人員提供簡潔友好的操作和監控界面。現場站不僅僅實現數據采集和生產監控，通過建立與數據庫的連接，現場站還實現了大量生產管理功能，如質量采樣數據和設備維修記錄的錄入，生產管理系統的查詢等。現場站監控軟件的使用為整個MES系統的穩定運行打下了良好的基礎。

4.12.2 管理客戶端

運行于各生產管理部門的客戶端強調的是完善的管理功能和靈活的統計查詢，系統中采用VB開發了管理系統客戶端。基于COM組件技術和面向對象的開發模式，客戶端充分集成了Wonderware軟件平臺的各個功能組件，針對用戶需求進行了靈活的模塊化定制開發，并以統一的架構成為生產管理部門的信息發布平臺。所有客戶端的軟件完全一致，通過系統中用戶管理機制，根據登錄用戶的權限，開放不同的生產管理和查詢功能。

4.12.3 遠程監視客戶端

為了讓廠級生產管理部門能夠實時監視和了解生產部生產線的實際生產運行狀況，系統采用監控軟件的只讀運行版開發了遠程監控客戶端作為廠級生產管理部門的實時生產信息發布平臺。遠程監控客戶端顯示的生產過程數據直接從生產線控制系統中獲得，保證了數據的準確性和實時性。用戶可以瀏覽到生產部所有制絲線和卷包機臺的實時監控界面，同時可以查詢主要生產過程數據的歷史趨勢。系統還可以按照用戶的具體需求增加生產部詳細生產管理信息的查詢功能。

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4.12.4 門戶網站信息發布

無論管理客戶端還是遠程監視客戶端都需要在本地計算機安裝軟件程序才能完成生產管理和信息查詢功能，為了能夠讓盡可能多的用戶，特別是企業的管理者能夠便捷、快速地查詢系統的生產管理信息，系統采用門戶網站的方式作為企業局域網上的通用信息發布平臺。用戶只需使用IE瀏覽器就可以實現生產部生產狀態、過程報警、歷史趨勢、生產管理信息的檢索和查詢。不僅如此，網站管理人員也可以通過IE瀏覽器遠程管理門戶網站，隨時對網站內容進行更新和調整。門戶網站完善的用戶管理機制讓不同級別的用戶能夠瀏覽不同的內容，充分保證了信息發布的網絡安全。

4.12.5 效果分析

在MES的實際運行過程中，本系統的多模式異構平臺充分發揮了自己的優勢和特點，主要體現在如下幾個方面：

? 系統實現靈活的部署：由于采用了多平臺模式，系統可以根據用戶部門的實際情況在充分滿足管理功能的同時實現靈活的部署，對于生產

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部進行發布，確保各個方面的生產管理人員能夠及時有效的了解生產管理情況，真正意義上實現了企業生產管理的數字化和信息化。

第三篇：MES技術方案

Optimize Manufacturing Improve Plant Uptime Reduce Time to Market Drive Regulatory Compliance

Rockwell Confidential

XXXXXX公司

MES方案建議書

羅克韋爾自動化

上海，中國 2008-3-9

1.1.項目背景

XX汽車公司是中國汽車行業的骨干企業，已陸續建成了XX（主要以中、重型商用車、零部件、汽車裝備事業為主）、XX（以輕型商用車、乘用車為主）、XX（以乘用車為主）等主要生產基地。主營業務包括全系列商用車、乘用車、汽車零部件和汽車裝備。

XX汽車公司自主品牌乘用車XX工廠坐落在XX經濟技術開發區，作為XX自主品牌乘用車事業研發、生產的主要基地，總體規劃含研發中心和生產工廠兩大部分。生產工廠一次性規劃，兩期實施，主要包括沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝和發動機及大塑料件生產車間。其中，第一期建設將形成20萬輛年生產能力。XX自主品牌乘用車系列產品將覆蓋乘用車市場主要份額的Ｂ、Ｃ、Ｄ級車型，首款產品將于2009年初下線。

XX汽車需要快速響應市場變化，才能強占更多的細分市場份額，使企業能搶占市場先機。因此迫切希望在XX工廠構建完整的生產，物流和質量體系，能夠快速投入新車型的生產，以滿足市場多樣化的需求，汽車企業就必須以OTD優化為導向，關注從訂單到交付的整個過程中的制造，物流和質量相關業務領域（如下圖所示）。其涉及到的業務流程、信息管理對于XX汽車自主品牌汽車的制造是至關重要的。

供應商交貨指示零件需求庫存管理倉庫物流中心生產管理物流管理W1W2W3W4W5收料緩沖區供應商WE車身Repair PAINTWBS涂裝RepairGAPBS總裝VQ質檢生產實績信息系統車輛狀態基礎數據ERPMES整車識別防誤差整車識別安裝指示整車識別質量檢驗拉動序列件整車跟蹤拉動JIT物料工位零件工位指示拉動按燈物料 根據業務發展目標，物流管理、生產控制和質量管理是一個循序漸進的發展過程，MES系統最終達到以下四方面管理要求：

(1)訂單制造管理

Rockwell Confidential

包括訂單管理、車輛跟蹤、路由控制、數據采集、PMC、車輛報交。AVI作為車輛識別功能，它不僅是訂單制造管理的基礎，更是整個集成制造系統的基礎，物料，質量都需要根據車型來控制，所以其覆蓋范圍應為所有車間及關鍵點；裝配管理主要是指各種輔助裝配的單據的打印、鋼打、銘牌、電氣檢測、加注、四輪定位、轉轂試驗等。AVI，路由控制及現場機運設備大都PLC，PMC以成熟的工業組態軟件作為其基本工具，對PLC的數據采集和控制是它的強項，人機界面的設計變得相當容易。

(2)現場物料管理

由于XX汽車的物料管理和派送由第三方物流來負責，現場物料管理主要向第三方物流庫發布物料拉動信息模塊。送料方式主要有推式和拉式，推式是根據日生產計劃分時分批主動送達現場；物料拉動主要有線旁向倉庫拉動（KANBAN、物料暗燈二者皆可能），生產線直接向倉庫拉動（KANBAN、物料暗燈、排序拉動三者皆可能），由線邊到廠內四個庫的二次要料請求。

(3)制造質量管理

包含現場質量信息缺陷輸入和查詢管理、現場整車質量信息缺陷輸入和查詢管理audit、車輛測試系統及缺陷管理和跟蹤系統、車輛流程卡管理系統、車輛電氣檢測、防錯系統。質量數據是非常重要的數據，它包含車輛制造信息，可追溯件信息，缺陷信息及測試信息，基于它的數據報表，分析及應用很多。同時，未來 制造質量會和供應商質量、售后質量數據集成，基于這些數據統計分析，形成貫穿車輛整個生命周期的質量信息系統。

(4)系統管理

系統集成，就是數據的集成。針對系統的集成，就需要集成的管理工具，它主要包含：基礎數據管理，PMC，事件控制中心，版本管理，報表中心及用戶賬戶管理等。

基礎數據管理：負責所有生產、物料、質量的基礎數據維護，保證MES的基礎數據統一性和唯一性。

事件控制中心，它是重要的系統運維工具，能幫助IT 支持人員獲知系統運行情況，解決系統問題。

版本管理，它是系統更改的管理工具，保證系統版本的一致性，可追溯性。

歷史數據查詢和報表管理，數據源為集成制造系統的數據，它應能滿足各相關業務部門的要求，Rockwell Confidential

它是系統集成后的優勢體現。同時歷史數據會定時導入歷史數據庫，連同生產數據庫 供查詢和形成報表。

根據當前的業務需要，這一階段的項目應覆蓋以下功能需求，包括生產管理、物料管理、質量管理和系統管理四個子系統，整體目標是建立功能全面、集成和穩定的生產、物流、質量控制體系，以適應公司汽車產量快速增長和車型平臺增加的需求。該系統能滿足訂單管理、車輛跟蹤、路由控制、物料需求發布、線旁拉動、物料調度、KANBAN卡管理、現場質量缺陷、電氣檢查、質量追溯管理、整車質量缺陷、檢測數據管理、流程卡管理、合格證管理、用戶管理、基礎數據管理、PMC、數據采集、報表管理、事件控制中心、版本管理、數據備份/遷移管理等模塊。

1.2.項目目標

本項目將通過全廠MES系統的建設，建立一個全面的、集成的、先進的和穩定的生產執行系統，以適應公司產量快速增長和車型平臺增加的需求，滿足目前年產20萬輛的生產目標，并能支持未來多種車型混線生產年產24萬輛的業務運作。系統實施的主要目標如下：

1、XX汽車的MES信息系統全方位的承建，以系統覆蓋到沖壓、車身、涂裝、總裝四大車間，能快速建立統一協調的工作平臺。

2、全面實現與ERP系統的接口，實現車間與物流和質量系統的全面整合，全面提高企業的生產效率和管理水平，確保物料的及時供給和生產的及時響應。

3、將把國際著名的豐田汽車、通用汽車等企業在MES系統中的成熟的業務流程模式和軟件平臺資源在XX汽車項目中進行導入，保證XX汽車項目的穩定性和實用性。同時設計方案立足于先進技術，采用最新科技技術水平，使MES的建設達到和具備國際的先進水平和國內的領先地位

4、通過MES系統的實施，將大幅地降低生產零部件的庫存，降低整車的庫存，減少各部門的人員配置并提高企業生產效率。

5、完成企業級的MES系統的架構建設，為實現集成制造，物流和質量全生命周期管理打下堅實的基礎。

?

6、遵循ISA95和MESA國際標準，可以同時具有良好的開放性，可以和不同廠家的產品能夠互操作和互連

?

7、考慮SOA架構，將MES應用程序功能彼此分開，以便這些功能可以單獨用作單個的應用Rockwell Confidential

程序功能或“組件”。這些組件可以用于在企業內部創建各種其他的應用程序，并能迅速修改業務流程模型

?

8、集成的系統必須降低系統維護的難度和要求，方便用戶日后的應用、管理和維護。系統設計完成的同時，必須完成與之相關的可操作的管理維護規定，保證系統的穩定運行

綜上所述，為了保證XX汽車的MES系統項目的成功，羅克韋爾自動化（國際最具規模和著名的制造控制和信息系統公司）汽車工程中心全面負責東風汽車項目的實施，對項目實施、成功的上線作出強有力的保證。

1.3.項目實施回報

XX汽車的MES主要包括生產管理系統、物料管理系統和質量管理系統三部分內容，整體目標是建立一個全面的、集成的、先進的和穩定的支持質量，生產和物流的業務體系，以適應公司產量快速增長和車型平臺增加的需求，并能同其他業務和系統整合（如ERP系統）。系統總體網絡架構圖如下所示：

MES系統網絡架構示意圖

整個系統實施范圍包括：生產管理部分、物料管理部分、質量管理部分。

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1.4.生產管理系統

MES系統的生產管理部分第一階段控制的范圍包括沖壓車間、車身車間、WBS、涂裝車間、PBS、總裝車間和檢測線，系統在車身車間將車輛與訂單進行綁定，然后對車輛進行跟蹤控制直到檢測線下線為止。總體需求主要包括以下內容：

訂單管理； 生產調度； 生產線信息廣播； 自動化集成控制； 生產監控PMC； 數據采集；

車身實時跟蹤監控畫面圖例

在ROCKWELL的設計方案中，各車間生產線上下線處，關鍵工位設有手動條碼掃描槍（或自動掃描槍或RFID）的讀寫操作站。在關鍵位置設有觸摸屏，它們將是組成讀寫操作站的一部分，Rockwell Confidential

為現場的操作人員提供AVI系統人機交互操作的功能。通過這些觸摸屏給現場的操作和維護人員提供了自動監視AVI系統運行情況和手工進行AVI系統操作的功能。通過觸摸屏可實現條碼顯示，條碼掃描報錯，手動條碼輸入等功能。

讀寫站實例照片

由于在車間現場，設備環境復雜，很難保證網絡數據傳輸時刻保持暢通，因此，在開發調試過程中，我們也特別將中斷做特殊考慮，增加了保護措施，盡最大可能保證系統的正常運行，保持整個掃描交互流程的順暢。主要措施與方法如下：

? PLC掃描設備將數據放置于PLC中控服務器上的數據庫中。

? MES系統的接口程序輪詢接口數據表，讀取未處理紀錄，送向MES系統相應邏輯處理模塊。

? MES接口程序讀取MES邏輯處理模塊的返回結果，寫入接口數據表中。? PLC接口程序輪詢接口表數據，操作PLC設備動作。

總裝車間監控主畫面圖例

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通訊狀態監控畫面圖例

Equipment Report – XXX XXX XXX

車身識別系統將利用設在車間內的條碼掃描設備和R&F讀寫頭，并在涂裝車間的車身吊具和滑撬上安裝R&F載體來構成車體跟蹤系統（AVI）。整個AVI系統將由一臺上位計算機進行控制并通過其顯示器對車體位置、狀態進行監控。同時AVI監控計算機也將做為MES或ERP系統的一

部分，可實時接收和反饋生產數據

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AVI工作流程:

1．AVI信 2．AVI產前印工 3．在裝碼身RF LineControllerPartIDWorkInstruction系統計算機接收從ERP或MES系統傳送來的當日生產任務息，經過確認后存入數據庫。

系統計算機將根據當日任務，通過設在焊裝車圍工段的VIN碼打印機出車身唯一識別碼，并人將VIN碼貼在車身上。

焊車間出口處設置一臺掃描儀，將經過此處的信息傳送到車身緩沖區TAG數據載體上，緩沖

RF TagRS232LineControllerPartIDWorkInstruction生間打由

RS232條車的區計Base的傳送鏈系統將根據生產劃和涂裝車間的生產狀況對車身重新進行分配和排序。

RF Antenna & Tags 4．在前處理工位后；底漆和面漆噴漆室前都將設置RF 讀寫頭用來讀寫車身上的信息。5．從總裝到涂裝的緩沖區也將采用同樣的方法對車身重新進行分配與排序。

6．總裝車間的一些關鍵工位也將設置一些條碼掃描儀工作站，操作工可以通過

它來了解車體信息。

ControlLogix控制系統Rockwell Confidential

ControLogix 系統是一種高性能，易于使用的適合當今控制應用需要的控制平臺,它的結構以獨特的控制總線（ControlBus）底板作為整個通信系統的基礎。控制總線（ControlBus）不采用傳統的主－從通訊模式，而采用先進的生產者/消費者（Producer/Consumer）通訊模式，這種通訊模式同樣應用于控制網（ControlNet）, 設備網（DeviceNet）和現場總線（FieldBus）。插在該控制總線（ControlBus）底板上的所有模塊，包括網絡、I/O、CPU 模塊都是智能的，從而有了如下特色： ? ? ? 網絡之間的通訊不需要處理器干預。

機架中可以任意配置和排列任何數量的CPU、I/O或通訊模塊。

任何模塊可以帶電插拔而不會影響系統中其他模塊的工作，這就使得我們維修故障模塊時，系統的其余部分能照常工作。

? 處理器不再巡檢I/O，大大減輕處理器負擔。

1790 DeviceNet CompactBlock I/O模塊

1790 CompactBlock LDX I/O 是一種緊湊型的I/O單元，用于監控遠離處理器的I/O設備。每個單元塊都具有I/O電路,內置電源和一個內置的設備網(DeviceNet)I/O 適配器。在我方得設計方案將采用這種I/O模塊來采集現場拉線開關的信號其具有如下特點: ? ? ? ? ? ? ? ? 節省空間

易于組態和維護

通用的灌電流/拉電流輸入

擴展能力---最大支持3個擴展數字量模塊 網絡連接能力---設備網一致性完全測試

高性能---支持輪詢,周期性或狀態改變的信息傳送 I/O類型

DIN標準導軌或面板安裝

? 選擇D型插頭(方便拆除)或固定的螺釘端子塊

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第四篇：遙感衛星技術及應用課程簡介

《遙感衛星技術及應用》課程簡介

本課程主要講述衛星遙感的概念、遙感技術發展的歷史、介紹遙感的物理基礎、不同遙感平臺及其技術特點，分類介紹陸地遙感、氣象遙感以及海洋遙感的歷史與技術特點及其發展趨勢，著重介紹。應用方面主要講述光學遙感和雷達遙感在定量化遙感領域的應用。

教學大綱

第一章 遙感技術緒論

遙感技術的定義

衛星遙感技術研究內容

遙感技術的發展歷史

遙感技術的特點

遙感技術系統組成遙感在地學中的作用和意義

遙感的應用概述

第二章 衛星應用基本知識

衛星應用中常用的時間系統

衛星應用中常用的坐標系統

衛星發射概述

衛星返回簡介

軌道分類

軌道要素

衛星的星下點軌跡

衛星對地面的覆蓋

第三章 電磁輻射與地物光譜特征

電磁波

太陽輻射及大氣對輻射的影響

地球的輻射與地物波譜

大氣傳輸模型

環境對地物光譜特性的影響

第四章 主要衛星介紹

氣象衛星（6顆）

陸地資源衛星系列（8顆）

微波遙感衛星系列（4顆）

星座系列

第五章 遙感技術的應用

農業

災害監測

環境監測

第五篇：秸稈還田技術應用簡介（定稿）

秸稈還田技術應用簡介

一、秸稈還田的分類

秸稈還田根據作物品種、田地狀況和還田秸稈的數量，可分為麥秸稈還田、稻秸稈還田、玉米秸稈還田；旱地還田、水田還田；全量還田、殘量還田等。

二、麥秸稈還田推薦技術路線

目前，麥秸稈全量還田是處理麥秸稈的主要方式，可以大量、就地、有效的消耗秸稈。

麥秸稈機械化還田有水、旱兩種方式，通常認為水田埋茬還田效果較好，但由于農民耕整作業習慣以及水稻旱直播的大量應用等原因，旱地秸稈還田被更多、更廣泛的應用。麥秸稈還田特別是全量還田的，后續配套的農藝管理措施必須到位。

基本做法簡介如下。

1、麥秸稈還田配套秧苗移栽。

1）、水田耕整秸稈還田作業技術路線（使用水田秸稈埋茬機）。

聯合收獲機（帶秸稈切碎拋撒裝置）進行收獲作業→秸稈切碎機切、拋秸稈作業→放水泡田（1-2天）→水田埋茬機耕整還田作業→機械插秧或人工移栽。

2）、旱田耕整秸稈還田作業技術路線（使用旋耕機）。

聯合收獲機（帶秸稈切碎拋撒裝置）進行收獲作業→秸稈切碎機切、拋秸稈作業→旋耕機旱田耕整還田作業→放水泡田耙平→機械插秧或人工移栽。

2、麥秸稈還田配套水稻旱直播。

聯合收獲機（帶秸稈切碎拋撒裝置）進行收獲作業→秸稈切碎機切、拋秸稈作業→旋耕機旱田耕整還田作業→機械或人工播種→田間洇水。

三、秸稈還田配套工作

1、田間準備及要求

分散麥秸稈。麥草應均勻分散于田面。

碳氮比調節。埋茬還田作業前，施入適量速效氮肥作底肥以加速秸稈腐解，調節土壤碳氮比為（25～30）∶1，防止秸稈分解與秧苗爭氮。

灌水。帶水耕整作業時，作業前須浸泡36小時以上（1～2天），灌水軟化土壤，灌水深度以土壤吸透水后田面水層高處見墩、低處有水為準。

2、機具選型

選用與大中型拖拉機配套的旋耕機或水田埋茬耕整機。

3、作業規程及要求

根據需要，機具作業可以采用2次作業的方式，第1次機具前進速度稍慢；第2次略快，注意要達到均勻攪拌的效果。

作業速度選擇。與大中型拖拉機配套的埋茬耕整機在粘重土壤中旋耕時，使用（Ⅱ～Ⅲ）檔作業；砂性土壤的旋耕或局部需旋耕兩遍的第二遍可選用(Ⅲ～Ⅳ)檔作業。

旋耕深度。與大中型拖拉機配套的埋草耕整機適宜耕整深度為（10～16）㎝，做到耕深一致。耕整質量指標及要求。對于水田埋茬還田作業，要求耕整平整度（高差3 ㎝以內的平整田面）達90% 以上，機械不能作業到的田邊、田角部位由人工整平；田面露草量不超過 90根/㎡。

4、大田期管理要點

補施速效氮肥。100kg秸稈要加施0.5kg純氮。在水田埋茬機作業時可補施適量施用磷鉀肥，秸稈還田可與當地平衡施肥相結合。

機插秧后田間灌淺水層（約5cm）護苗，插秧后3天，排水露田增氧。插秧后（6～7）天灌 3㎝ 水層后施除草劑和分蘗肥，保持（5～6）天內有水層，缺水時及時補水。隨后及時落干，沉實田土、通氣促根，整個分蘗期薄水層間歇灌溉促分蘗。當苗數達到計劃穗數 80 % 時，開溝分次擱田，控制無效分蘗，促進根系下扎和壯稈健株，提高分蘗成穗率。幼穗分化至揚花期保持淺水層，灌漿期間隙灌溉、干濕交替，保持田面濕潤。收獲前7天斷水。