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MES在我國制造業(yè)中的研發(fā)問(wèn)題和對策
摘要：我國作為傳統制造業(yè)大國，制造業(yè)的信息化直接影響著(zhù)工業(yè)化的進(jìn)程，面對制造業(yè)信息集成存在的瓶頸問(wèn)題，MES應運而生。文章從我國制造業(yè)對MES的研發(fā)現狀出發(fā)，揭示了應用MES存在的一些問(wèn)題，并對解決當前問(wèn)題，實(shí)現MES更好地研究提出了相應的對策和建議。
關(guān)鍵詞：制造業(yè);MES;問(wèn)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(lái)越多樣化，全球市場(chǎng)競爭也日漸激烈，企業(yè)信息化在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的過(guò)程中越發(fā)重要，然而在企業(yè)信息集成的實(shí)踐中，仍然存在瓶頸等帶來(lái)的各種問(wèn)題，使企業(yè)的發(fā)展受阻，產(chǎn)生這些問(wèn)題的主要原因仍然是由于生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)系統與生產(chǎn)過(guò)程控制系統相分離，計劃系統和過(guò)程控制系統之間的界限不確定、聯(lián)系不緊密。隨后美國先進(jìn)制造研究機構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(wèn)題時(shí)提供了一個(gè)方法，這就是制造執行系統。
對于MES，國內外相關(guān)學(xué)者、專(zhuān)家及企業(yè)都進(jìn)行了大量的研究。2005年Logical CMG咨詢(xún)公司對MES軟件使用情況做了調查報告，報告中指出，國際MES產(chǎn)品的主流技術(shù)包括支持平臺、數據庫、應用技術(shù)、系統構架、系統可配置性等方面的內容。美國Aspen Tech公司自1998年使用MES開(kāi)始后進(jìn)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(shí)現了生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理和生產(chǎn)過(guò)程控制的一體化。我國對MES同樣進(jìn)行了深入的研究，國內每一年都有相關(guān)主題會(huì )議涉及到MES技術(shù)。同時(shí)，文獻建立了一個(gè)能表現分布性、可重構、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度問(wèn)題。文獻設計了一種基于實(shí)時(shí)數據采集的多級作業(yè)車(chē)間動(dòng)態(tài)調度方法，用來(lái)解決制造執行系統環(huán)境下作業(yè)車(chē)間的動(dòng)態(tài)調度問(wèn)題。文獻從建立敏捷制造企業(yè)的車(chē)間生產(chǎn)管理系統出發(fā)分析和論述了制造執行系統的功能和應用特點(diǎn)，提出了使用先進(jìn)的制造執行系統思想和軟件輔助建立敏捷車(chē)間系統。文獻在分析制造執行系統技術(shù)發(fā)展趨勢的前提下，以大連機車(chē)車(chē)輛廠(chǎng)的車(chē)間生產(chǎn)管理實(shí)踐為背景，并結合863研究項目，對制造執行系統進(jìn)行了研究。目前國內對MES的研究?jì)H限于軟件建模和軟件開(kāi)發(fā)的角度。缺少了對MES信息本質(zhì)及其運動(dòng)規律的系統深入研究，并且對產(chǎn)品的自主研發(fā)只是剛開(kāi)始。
本文通過(guò)對國內外MES的相關(guān)研究進(jìn)行初步總結，分析MES在我國研究的過(guò)程中出現的問(wèn)題，并根據問(wèn)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(wèn)題
我國對MES的研究時(shí)間并不長(cháng)，當前仍然只是停留在MES思想、內涵及體系結構等方面的研究。盡管一些大學(xué)和科研院所等單位在MES理論與應用系統開(kāi)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(shí)踐上都存在很大的差距，主要體現在以下幾個(gè)方面。
(一)缺乏MES技術(shù)標準
MES在設計、開(kāi)發(fā)、實(shí)踐、保養等方面缺乏一定的技術(shù)標準，這導致系統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(lèi)MES產(chǎn)品相比，沒(méi)有競爭優(yōu)勢。
(二)集成性還沒(méi)有完全解決
因為缺少統一的數據模型，MES各功能子系統之間及MES與企業(yè)其余相關(guān)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(guò)程都非常復雜，因為缺少相關(guān)的智能機制，現有MES大多只提供了一個(gè)系統平臺，因此需要大量的人工參與，難以保證生產(chǎn)過(guò)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(méi)有完整、系統的解決方案及成熟的軟件產(chǎn)品，特別是優(yōu)化模塊，國內幾乎是一塊空白。
(五)通用性和可配置性較差
現有系統針對的只是某些特定的需求，難以應對企業(yè)業(yè)務(wù)流程的重組和變更。針對基于數據集成技術(shù)的工廠(chǎng)數據模型的不足。使系統的可配置性�？芍貥嬓�，可擴展性差。限制了推廣和應用MES系統范圍。
(六)實(shí)時(shí)性不強
制造車(chē)間的實(shí)時(shí)信息系統MES，實(shí)時(shí)性是體現MES功能的基礎�，F有的數據收集與信息反饋機制不準確、實(shí)時(shí)、完整，底層數據的實(shí)時(shí)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(wèn)題的對策
針對我國MES系統研究現狀，無(wú)論是為了適應企業(yè)的發(fā)展需求進(jìn)行自行開(kāi)發(fā)。還是采用已成形的套裝軟件。都應該注意如下幾點(diǎn)。
(一)加快對MES技術(shù)標準的研究
標準化是將研究成果轉變?yōu)樯a(chǎn)力的重要橋梁，是組織現代化和集成化生產(chǎn)的重要條件。行業(yè)技術(shù)水平的提升，關(guān)鍵靠主導企業(yè)的發(fā)展。以企業(yè)為主體，如果在相關(guān)部門(mén)的監督下形成統一的行業(yè)標準，對于促進(jìn)行業(yè)的標準化工作。推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)升級、產(chǎn)品質(zhì)量、工程質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量，推進(jìn)我國現代化，完成工業(yè)化建設，都具有重要的意義。
(二)強調與外部系統的集成和系統內部各模塊的整合
當企業(yè)在做計劃時(shí)，計劃層系統如果與MES系統緊密銜接起來(lái)，就能發(fā)揮很大作用。因此，為了確保MES系統和計劃層系統采用的是統一、規范的數據格式和存取形式，不僅要讓MES提供計劃層系統的數據源，也應采用MES系統控制程序。例如，作者在實(shí)施邯鋼信息化改造項目“板材區物流計算機系統”的過(guò)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系統集成技術(shù)，并對這項技術(shù)進(jìn)行了有效的實(shí)施，在項目的實(shí)施過(guò)程中主要解決了多系統通信、數據擁堵、以及數據集成問(wèn)題。
(三)重視基于運籌學(xué)的過(guò)程優(yōu)化并應用于MES中
MES不僅僅是一個(gè)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�！秶沂晃逡巹澗V要》提出“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化”。由于中國的整個(gè)工業(yè)結構的不完善，我國大多數的企業(yè)經(jīng)營(yíng)粗放，而今我國出現能源短缺、消耗過(guò)多的現象，這與科學(xué)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，因此需要堅持節能降耗的原則。用MES來(lái)優(yōu)化某些流程的原料消耗，并對其進(jìn)行整體的優(yōu)化，全面提升各企業(yè)的節能降耗水平。因此，提升MES的優(yōu)化功能，是MES研究開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要方面。
(四)完善MES的功能模塊
特別要注意根據不同行業(yè)的特點(diǎn)，有針對性地開(kāi)發(fā)適合本行業(yè)的MES核心模塊�，F如今市場(chǎng)上的大部分的MRPII/ERP系統是來(lái)源于離散制造業(yè)，因此這些系統更適合于離散制造業(yè)。在采用套裝軟件或自行開(kāi)發(fā)的時(shí)候，需要注意不同流程企業(yè)的特點(diǎn)，例如在生產(chǎn)計劃方式方面主要進(jìn)行市場(chǎng)預測，而在作業(yè)計劃調度時(shí)以整個(gè)流水生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行調度等。
(五)建立基于行業(yè)的工廠(chǎng)數據模型
缺乏統一的工廠(chǎng)數據模型是我國MES缺乏通用性、可配置性的主要原因。然而建立完全統一的工廠(chǎng)數據模型的難度往往很大，而且也給MES具體實(shí)施過(guò)程帶來(lái)巨大的客戶(hù)化工作量。較好的方法是從行業(yè)人手，根據離散制造業(yè)，流程制造業(yè)的不同特點(diǎn)，或者根據更為細化的行業(yè)特點(diǎn)，例如冶金、石化、制藥等行業(yè)建立基于行業(yè)的工廠(chǎng)數據模型，以提高M(jìn)ES在同行業(yè)之間的通用性和可配置性。
(六)在實(shí)施MES的同時(shí)，注重二級PCS的建設
二級計算機系統是保證MES和PCS之間生產(chǎn)指令和生產(chǎn)實(shí)績(jì)順利下達上傳的關(guān)鍵，也是保證體現MES實(shí)時(shí)性功能的重要環(huán)節。因此，在開(kāi)發(fā)MES的過(guò)程中，要保證PCS系統各功能結構，特別是與MES接口數據庫的有效運行。才能實(shí)現MES與PCS之間準確、及時(shí)、完整的數據采集與信息反饋，保證ERP、MES、PCS之間的完美協(xié)調運作。
四、結論
MES在整個(gè)企業(yè)信息集成系統中起著(zhù)承上啟下的作用。是生產(chǎn)與管理活動(dòng)過(guò)程中信息溝通的橋梁。對于現代化制造加工企業(yè)。如果沒(méi)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(chǎng)的需求。
隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，很有可能開(kāi)發(fā)出更加模塊化、更柔性的MES系統，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(huì )在石油、化工、制藥及制漿造紙等流程工業(yè)的綜合自動(dòng)化進(jìn)程中會(huì )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(chē)間過(guò)程控制系統間的距離，MES系統通過(guò)應用制造過(guò)程的整體優(yōu)化來(lái)實(shí)現企業(yè)的閉環(huán)生產(chǎn)，為敏捷制造企業(yè)提供了一個(gè)很好的基礎。對于MES相關(guān)的管理思想的深刻理解，并對其未來(lái)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(jià)值。
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