摘要：分析了煙草行業(yè)信息化的特點，對企業(yè)實施制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的必要性進行了分析，并闡述了制造執(zhí)行系統(tǒng)的原理，同時著重就煙草企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)在信息化系統(tǒng)中的定位進行了探討；以重慶煙草工業(yè)公司重慶分廠制造執(zhí)行系統(tǒng)的實踐情況為例，分析了煙草企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的設計原則、功能、實施要求和關(guān)鍵技術(shù)；實例表明：MES在煙草工業(yè)生產(chǎn)的綜合自動化進程中具有較好的應用前景。
關(guān)鍵詞：制造執(zhí)行系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； NET框架

（1．College of Software Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China；
2．College of Computer Science and Information Engineering，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China）
Abstract：This paper analyzed the information characters in tobacco field and the necessity for implementing MES for enterprises．Meanwhile，the paper ilustrated the principle of Manufacturing Execution System （MES） and discussed the inform ation orientation of MES in a tobacco company．By combining with the application of MES in Chongqing tobacco company，the design principle，the function，the requirement and the key technologyof MES in tobacco compan y were proposed．The result shows that MES has great appHcation prospect in tobaccoindustrial production comprehensive automatic process．
Keywords：Man ufacturing Execution System；data colection system；NET framework
　　制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES）是美國管理界上世紀90年代提出的。美國先進制造研究機構(gòu)AMR（Advanced Manufacturing Research）通過對大量企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)普遍由以ERP／MRPII為代表的企業(yè)管理軟件，以SCADA、HMI（Human Machine Interface）為代表的生產(chǎn)過程監(jiān)控軟件和以實現(xiàn)操作過程自動化，支持企業(yè)全面集成的MES軟件群組成[1,2]。由于MES強調(diào)控制和協(xié)調(diào)，使現(xiàn)代制造業(yè)信息系統(tǒng)不僅有很好的計劃系統(tǒng)，而且能使計劃落實到實處的執(zhí)行系統(tǒng)；因此，MES在國外的企業(yè)中迅速推廣開來，并給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益[3]。企業(yè)認識到只有將數(shù)據(jù)信息從產(chǎn)品級取出，穿過操作控制級，送達管理級，通過連續(xù)信息流來實現(xiàn)企業(yè)信息全集成才能使企業(yè)在日益激烈的競爭中立于不敗之地[4]。
1 煙草行業(yè)實施MES的必要性
1．1 煙草企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營特點的需要
　　煙草行業(yè)國家實行?？?，其生產(chǎn)總量由國家計劃下達，煙草工業(yè)企業(yè)只能在國家計劃的基礎上，進行進一步分解，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低成本，以此來滿足消費者的需求。目前煙草工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)計劃受市場影響越來越大，大部分企業(yè)明顯感到計劃跟不上變化，面對銷售部門對產(chǎn)品交貨時間的嚴格要求，面對營銷計劃的不斷調(diào)整和生產(chǎn)過程中品名的更換，造成了生產(chǎn)計劃不斷變更。
　　在這種生產(chǎn)模式下，企業(yè)的銷售部門需要對生產(chǎn)部門的情況非常了解，掌握生產(chǎn)線的實時數(shù)據(jù)，避免簽訂不合理合同，避免出現(xiàn)交貨期根本無法保證等問題；而生產(chǎn)部門也需要及時掌握當前的各項訂單情況、要能夠及時掌握生產(chǎn)的歷史情況和現(xiàn)時數(shù)據(jù)，快速準確地根據(jù)銷售合同和調(diào)度計劃制訂科學合理的生產(chǎn)調(diào)度計劃。要實現(xiàn)上述的功能要求，需要的不僅是先進的生產(chǎn)設備和能力，更重要的是保證從接單——編排生產(chǎn)計劃——生產(chǎn)——控制——派送等一系列各個環(huán)節(jié)的信息暢通，在企業(yè)的計劃層與生產(chǎn)控制層之間建立起“直通車”。
1．2 煙草行業(yè)發(fā)展的需要
　　全國煙草行業(yè)總體上是一個產(chǎn)大于銷的狀況，生產(chǎn)能力遠遠大于市場需求。找出影響產(chǎn)品質(zhì)量和導致成本增加的因素，提高計劃的實時性和靈活性，同時又能改善生產(chǎn)線的運行效率已成為每個企業(yè)所關(guān)心的問題。煙草企業(yè)要達到成本和質(zhì)量的雙贏，必須嚴格控制產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程和影響生產(chǎn)的各種因素。有效的方法就是加強對原材料和人員工時的全面監(jiān)控與調(diào)度，對生產(chǎn)線上的各個點進行有效地監(jiān)控和信息管理，加強生產(chǎn)資源綜合調(diào)度管理，使之發(fā)揮最大效益。
1．3 煙草企業(yè)信息化的需要
　　目前，煙草企業(yè)整個生產(chǎn)過程集成化程度很高，自動化技術(shù)應用十分廣泛，在長期的信息化應用過程中，實現(xiàn)了過程的自動化。在管理信息化方面，隨著企業(yè)信息化建設的不斷深入，ERP等信息化管理軟件，逐漸為眾多的企業(yè)所接受，并開始廣泛應用于企業(yè)管理中，企業(yè)也因此取得了一定的管理效益。信息化可以把生產(chǎn)的高度自動化和管理現(xiàn)代化有效地結(jié)合起來。
“　　以信息化促進工業(yè)化”是制造業(yè)提高生產(chǎn)經(jīng)營水平的必然選擇，但是應當看到，煙草企業(yè)底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)雖已基本實現(xiàn)了基礎自動化和過程自動化，并且在此基礎上形成了相對獨立的系統(tǒng)，但是每個系統(tǒng)都有各自的處理邏輯、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)模型和通信機制，從而形成一個個信息孤島，導致信息資源缺乏共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理。同時，底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)和上層的管理系統(tǒng)之間缺少一個中間層軟件，這使得底層大量的數(shù)據(jù)閑置，不能為管理層提取出有建設性的信息。例如，重慶煙草公司涪陵分廠，有4個控制中心：制絲工段中控室和能源中控室、LGV中控室和卷接包數(shù)采控制室。雖然各個控制中心從硬件通訊上是相通的，但在軟件上卻相互獨立，不能提供資源共享。同時各個控制中心都有各自的數(shù)據(jù)庫，由于這些數(shù)據(jù)庫相對獨立，且數(shù)據(jù)庫格式也不盡相同，與上層管理系統(tǒng)又缺少一個中間層軟件的溝通，使得底層大量的數(shù)據(jù)閑置，不能為管理層提供有建設性的信息。
2 實例分析
　　以重慶煙草公司重慶分廠為例，以大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)、軟總線技術(shù)，建立開放的、敏捷的制造執(zhí)行系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)信息的監(jiān)測、控制以及生產(chǎn)過程的優(yōu)化管理。
2．1 關(guān)鍵技術(shù)
　　由于煙草企業(yè)制造集成系統(tǒng)是面向卷煙生產(chǎn)全過程，為實時生產(chǎn)管理服務的。因此，設計和實施重慶分廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）必須根據(jù)實際，結(jié)合制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的發(fā)展趨勢，采用以下關(guān)鍵技術(shù)：
　?。?）建立高通用性的構(gòu)架。可以將分廠實施的制造執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為3個層次：領域?qū)?、對象層和基礎架構(gòu)層，3層之間相互獨立，從而為MES的高度集成性實現(xiàn)提供了技術(shù)保證?；A架構(gòu)層是基于CORBA、RMI（Remote Method Interface）和DCOM等公共標準規(guī)范而建立的，是一種理想的軟總線，尤其CORBA的分布對象技術(shù)，可以通過裝配或擴展對象實現(xiàn)一個特定的應用軟件系統(tǒng)，對象可以在不影響系統(tǒng)中的其他對象交互關(guān)系的前提下被修改，真正實現(xiàn)軟件構(gòu)件的即插即用。
　?。?）提高可集成性。從技術(shù)發(fā)展角度和用戶需求來看，軟件結(jié)構(gòu)本身應能與其他應用系統(tǒng)集成，做到信息共享和資源共享。因此，在進行軟件結(jié)構(gòu)的設計時，充分考慮到了這一點，不僅提高了企業(yè)MES中遺產(chǎn)系統(tǒng)的生命周期，降低對信息系統(tǒng)的投入，同時，也為目前及將來選擇較為合適的各種軟件提供了更大的空間。
　?。?）提高互操作性。采用SYBASE的PowerDesinger ll數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺以及該平臺的開放性保證可從不同的MES系統(tǒng)以及不同模塊中裁剪不同的功能，以滿足某個特定任務的需要，實現(xiàn)互操作。
　?。?）基于微軟的．NET平臺開發(fā)技術(shù)。．NET框架旨在實現(xiàn)下列目標：提供一個一致的面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境，而無論對象代碼是在本地存儲和執(zhí)行，還是在本地執(zhí)行但在Intemet上分布，或者是遠程執(zhí)行；提供了一個將軟件部署和版本控制沖突最小化的代碼執(zhí)行環(huán)境；提供一個保證代碼（包括由未知的或不完全受信任的第三方創(chuàng)建的代碼）安全執(zhí)行的代碼執(zhí)行環(huán)境；提供一個可 肖除腳本環(huán)境或解釋環(huán)境的性能問題的代碼執(zhí)行環(huán)境；使開發(fā)人員的經(jīng)驗在面對類型不同的應用程序（如基于Windows的應用程序和基于Web的應用程序）時保持一致；按照工業(yè)標準生成所有通訊，以確保基于．NET框架的代碼可與其他任何代碼集成。
　　致成本增加的因素，提高計劃的實時性和靈活性，同時又能改善生產(chǎn)線的運行效率已成為每個企業(yè)所關(guān)心的問題。煙草企業(yè)要達到成本和質(zhì)量的雙贏，必須嚴格控制產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程和影響生產(chǎn)的各種因素。有效的方法就是加強對原材料和人員工時的全面監(jiān)控與調(diào)度，對生產(chǎn)線上的各個點進行有效地監(jiān)控和信息管理，加強生產(chǎn)資源綜合調(diào)度管理，使之發(fā)揮最大效益。
2．2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成
　　在煙草企業(yè)信息化過程中，MES是生產(chǎn)自動化與管理信息化之間的重要橋梁，根據(jù)煙草行業(yè)的自身特點，即混合模式的生產(chǎn)方式；生產(chǎn)計劃變動頻繁；較高的生產(chǎn)預測性要求；設備需要維護量大，生產(chǎn)工藝柔性小，維護頻繁等，煙草工業(yè)企業(yè)的MES系統(tǒng)模型的構(gòu)建應注重從生產(chǎn)計劃下達到成品產(chǎn)出的生產(chǎn)優(yōu)化信息，即對上層計劃管理是執(zhí)行，對下層控制系統(tǒng)是指揮。除此之外，設計和建立MES系統(tǒng)的必要條件是建立完備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，MES需要的數(shù)據(jù)直接來源于生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，生成生產(chǎn)過程信息，供MES系統(tǒng)使用。煙草企業(yè)MES系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下功能：生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)查詢、生產(chǎn)過程監(jiān)控、質(zhì)量控制、物流跟蹤、物耗成本、安全消防監(jiān)控、能源動力管理、設備維護以及人力資源管理。圖l是了重慶分廠的MES與管理信息系統(tǒng)、底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)的相互關(guān)系與數(shù)據(jù)傳遞情況。

2．3 系統(tǒng)目標
　　該系統(tǒng)根據(jù)多年的煙草行業(yè)經(jīng)驗設計，企業(yè)重點突出了生產(chǎn)、質(zhì)量、設備管理的三條主線，圍繞它們進行設計、開發(fā)，以適應重慶分廠生產(chǎn)的實際情況，也滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)管理的需要。該廠的MES是建立在完善的工商數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、能源管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、一號工程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等各類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上的，把數(shù)據(jù)采集用于生產(chǎn)的實時指揮、質(zhì)量的在線控制、設備的預防維修上，由此為煙草企業(yè)提供了一種全新的生產(chǎn)管理模式，使煙草企業(yè)的生產(chǎn)管理上升到全新的管理水平，具體實施要求如下：
　?。?）利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所獲取的實時數(shù)據(jù)實現(xiàn)生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量的在線監(jiān)控，提高快速反應能力，促進生產(chǎn)管理由被動指揮型向以預防為主、在線控制的主動實時指揮型管理體系發(fā)展。
　　（2）工商數(shù)據(jù)采集需要填報的各類報表都涉及卷煙、單位或者煙葉代碼，決策管理系統(tǒng)基礎代碼體系采用的是國家局標準代碼，但是大多數(shù)煙草企業(yè)多年來的業(yè)務或者統(tǒng)計系統(tǒng)都是用企業(yè)自編的代碼。雖然工商數(shù)據(jù)采集報表中的代碼都使用國家的統(tǒng)一代碼，但數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為了方便用戶，系統(tǒng)支持用戶沿用以往的編碼習慣，實現(xiàn)的過程是填報報表，用戶填寫自己企業(yè)的自編碼，然后再數(shù)據(jù)審核，系統(tǒng)利用預先維護好的代碼對應表進行自動轉(zhuǎn)換，把本地代碼（自編代碼）轉(zhuǎn)化成國家標準代碼。為了識別不同業(yè)務系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)，必須進行企業(yè)自編的本地代碼和國家代碼的一對一或多對一的映射。
　　（3）利用能源數(shù)據(jù)采集所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，監(jiān)視企業(yè)內(nèi)部各公用工程生產(chǎn)和消費情況；分析各部門資源利用效率和節(jié)能潛力；監(jiān)控設備運行、能耗狀況；統(tǒng)計各部門、各車間能源消耗狀況；實時監(jiān)測產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、大耗能設備的能源利用。另外通過數(shù)據(jù)采集，還可以與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)密切結(jié)合，實現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)部水、電、氣等公用資源進行管理；完成生產(chǎn)與能源的協(xié)調(diào)管理。合理利用資源，為企業(yè)信息系統(tǒng)提供包括企業(yè)能耗成本、企業(yè)能耗定額的管理。
3 結(jié)束語
　　制造執(zhí)行系統(tǒng)軟件彌合了企業(yè)計劃層和生產(chǎn)車間過程控制系統(tǒng)之間的間隔，是制造過程信息集成的紐帶。MES通過強調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，同時也為敏捷制造企業(yè)的實施提供了良好的基礎。深刻理解MES這一先進的管理思想，把握它的發(fā)展趨勢，對于如何研究和推廣MES應用具有重要的理論和應用價值。以往MES通常是一個很大的整體軟件系統(tǒng)，其定制和維護的成本很高。隨著計算機支撐技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)更加模塊化、更具柔性的MES系統(tǒng)成為可能，實施和維護MES的成本大大降低。因此，MES作為流程CIMS的核心，在煙草工業(yè)生產(chǎn)的綜合自動化進程中有好的應用前景。
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