中小企业信息化项目开发中MES 系统的设计应用

伍超鹏

广西田园生化股份有限公司 广西南宁 530007

1 中小企业的特点与MES 系统概况

1.1 中小企业的特点

中小企业的特点体现在如下几个方面：一是在中小企业中，成品仓库周转率相对低，致使成品富余掩盖了大部分生产问题。所以中小企业的MES 应当解决成品仓管理问题。二是MES 应用于成品仓后，暴露出成品仓周转率低的问题，进而驱动生产产能结构优化，为实现产能优化，应依赖MES 对生产工艺、设备、人员、原料进行管理。三是中小企业生产对工艺、原料的管理核心是生产批号管理，以实现产品生产全流程追朔。这一要求驱动了MES 在原料仓的应用.

1.2 MES 系统

MES 是制造企业生产过程执行管理系统的简称，可将之视作为一个协同管理平台，该系统由若干个管理模块组合而成，其最为突出的特点是能够对生产制造过程进行优化，可以对生产中的数据进行实时收集，并作出分析与处理[1]。

2 中小企业信息化项目开发中MES 系统的设计应用

2.1 基于MES 的数据管理平台

基于MES 的数据管理平台由以下几个层次构成：采集层、存储层、分析层以及应用层。其中采集层主要负责对生产现场的数据进行实时采集，然后将采集到的数据传给存储层进行临时存储，并由分析层对数据进行分析处理，最终得到结果会直接发送到应用层当中，经以太网将这部分信息直接作用于生产现场的相应设备上，由此便可形成数据驱动下的闭环控制，从而使整个生产过程变得更加高效、可控。

2.2 相关参数

与生产现场设备密切相关的数据有运行参数、自动化控制系统采集参数、报警信息等等，可以结合具体的生产工艺对数据的采集范围与精度进行确定，各种参数可以通过相应的传感器进行检测。人员数据归属于静态数据的范畴，主要包括姓名、工号、工种等，可将这部分数据一次性输入到系统当中；环境数据具有动态性的特点，如生产现场的温湿度等，这些数据并非一成不变，所以需要对这部分数据进行实时采集；质量数据主要是质检数据，如材料、产品的质量检测结果等，此类数据基本上不会发生动态变化，根据实测结果进行准确录入即可；能耗数据是所有与水、电等能源消耗有关的数据，如电能使用、水消耗量等等；物料数据是一类比较特殊的数据，具有离散性的特点，如各种物料的入库与出库数据、原材料的消耗数据等等，该数据可经由MES 系统直接下发给现场的HMI（人机界面）设备。

2.3 数据采集与存储

（1）数据采集

对于中小企业而言，信息化的实现离不开数据的支撑，由此使得数据采集成为信息化的关键部分。在MES 系统当中，为使数据采集能够顺利进行，需要与现场设备进行有效地数据对接。选取以下两种数据采集方式，即RFID（射频识别）和PLC（可编程逻辑控制器）自动采集，其中前者能够对如下数据进行采集：生产现场内的人员、产品流通以及库存等；后者则可对现场设备的运行状态、耗能情况等数据进行采集。同时，经由以太网可将采集到的数据传给控制室。①RFID 采集。在智能化生产车间的构建中，RFID 是不可或缺的技术之一。常规的RFID 由以下几个部分组成：读写器、中间件、电子标签以及软件程序等等。在上述组成部分当中，读写器的主要作用是对电子标签进行读或写，该装置的功率可以通过外接电线的方式进行增强，经无线射频，将能量发送给电子标签；中间件能够对相关的信息进行高效处理；电子标签一般都是在粘贴在物体表面，借助其内部的电子芯片，完成与读写器之间的数据交互。在本次设计开发的MES 系统中，RFID 负责对以下数据进行采集：人员、物料、生产等。在生产过程中，可以通过读写器对原材料上的电子标签进行扫描，以此来完成材料原产地、质地等信息的采集，并将这些信息经网络发送给MES 系统，为后续的质量分析提供依据[2]。②PLC 采集。对于自动生产领域而言，PLC 是最为常用的一种数据采集方式，通信标准可以采用OPC-UA，该标准的运用可使设备之间、系统之间的数据交换得以顺利实现。PLC 选用的是西门子公司S7 系列产品，依托OPC-UA 架构，可使两台PLC进行数据交互，不需要服务器传递信息。通过对PLC 功能的配置，使MES 嵌入到OPC-UA 中，由于数据格式并未发生变化，所以不会出现延迟问题。PLC 能够对如下数据进行采集：设备、能耗、物料、环境以及质量统计等。

（2）数据存储。数据的存储需要通过数据库来实现，经过比选之后，最终决定采用SQL Server 数据库。该数据库具有较高的性能，可存放多种类型的数据，如实时数据、关系型数据等等，能够满足MES 系统的运行需要。

2.4 MES 系统用例图

对于MES 系统而言，用例图具有蓝图的作用，通过对用例图的设计，能够使系统中各个功能模块的构建过程变得更加简单。

（1）生产计划管理用例。生产计划管理是MES 系统中较为重要的功能模块之一，通过对该模块的用例图进行设计，负责生产计划的管理人员可对生产任务进行下达与调度，并对生产工单进行制定与调整，跟踪生产任务的完成情况[3]。

（2）设备管理模块用例。该功能模块的用例相对较多，如设备列表、运行状态监控、维修管理、保养计划、停机记录、功效分析、参数管理等。

3 结语

综上所述，中小企业在进行信息化项目开发的过程中，可以对MES 系统进行合理应用，借助该系统除了能够对生产过程进行优化之外，还能提高生产现场的管理效率，有助于促进产品质量的进一步提升。