摘　要：闡述制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的原理，并著重就卷煙企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)在信息化中的定位進行了探討，結(jié)合寧波卷煙廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的實踐，提出了卷煙企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的設(shè)計原則、功能、實施要求和關(guān)鍵技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：卷煙企業(yè)；制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）；系統(tǒng)設(shè)計

　　堅持不懈的信息化建設(shè)工作，使卷煙企業(yè)已經(jīng)初步建立起了以企業(yè)資源計劃（MRPⅡ/ERP）系統(tǒng)為核心的企業(yè)管理信息系統(tǒng)，提高了企業(yè)的管理水平，同時也對信息化工作提出了更高的要求。由于上層生產(chǎn)計劃管理受市場影響越來越大，明顯感到計劃跟不上變化。面對客戶對交貨期的苛刻要求，面對更多產(chǎn)品的改型，訂單的不斷調(diào)整，企業(yè)決策者認識到，計劃的制訂要依賴于市場和實際的作業(yè)執(zhí)行狀態(tài)，而不能完全以物料和庫存回報來控制生產(chǎn)。而企業(yè)資源計劃（MRPⅡ/ERP）系統(tǒng)主要是針對資源計劃，這些系統(tǒng)通常能處理昨天以前發(fā)生的事情（作歷史分析），亦可預(yù)計并處理明天將要發(fā)生的事件，但對今天正在發(fā)生的事件卻往往留下了不規(guī)范的缺口。找出任何影響產(chǎn)品質(zhì)量和成本的問題，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。

　　制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）恰好能填補這一空白。MES是處于計劃層和車間層操作控制系統(tǒng)SFC之間的執(zhí)行層，主要負責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。它通過控制包括物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源來提高制造競爭力，提供了一種系統(tǒng)地在統(tǒng)一平臺上集成諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能的方式。從而實現(xiàn)企業(yè)實時化的ERP/MES/SFC系統(tǒng)。改善生產(chǎn)組織、縮短生產(chǎn)周期、減少在制品數(shù)量、減少生產(chǎn)提前期，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和降低人力資源消耗。

　　1制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）概述

　�。停牛影雌浒l(fā)展可分為二個階段：傳統(tǒng)的MES（ＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＭＥＳ，Ｔ-ＭＥＳ）和可集成ＭＥＳ(ＩｎｔｅｇｒａｔａｂｌｅＭＥＳ，Ｉ-ＭＥＳ)。由于Ｔ-ＭＥＳ系統(tǒng)是基于預(yù)先設(shè)定的程式進行系統(tǒng)開發(fā)的，因此，存在以下一些不足之處：

　　(1)開發(fā)此類系統(tǒng)成本高、效率低，并隱含著較大的風(fēng)險，如過程有微小變化，就可能導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性差。

　　(2)通用性差。目前市場上的制造執(zhí)行系統(tǒng)由于沒有一定的技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)，因而使得系統(tǒng)的開發(fā)周期長、投資大，限制了系統(tǒng)中的對象交互。

　　(3)可集成性弱。目前，某些具有集成功能的ＭＥＳ，雖能實現(xiàn)與上層事務(wù)處理和下層控制系統(tǒng)的集成，但也僅僅局限于某個特定的系統(tǒng)或功能，使得ＭＥＳ系統(tǒng)能力大打折扣。

　　(4)缺乏互操作性�；ゲ僮餍允窍到y(tǒng)敏捷性的一個重要標(biāo)志。企業(yè)采用的數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)是異構(gòu)的，在分布式生產(chǎn)環(huán)境下，需要從不同的ＭＥＳ系統(tǒng)中裁剪不同的功能，以滿足某個特定任務(wù)的需要，實現(xiàn)互操作。目前市場上的傳統(tǒng)制造執(zhí)行系統(tǒng)基本上沒有此類功能。

　　為了解決傳統(tǒng)制造執(zhí)行系統(tǒng)存在的問題，出現(xiàn)了可集成MES，可集成ＭＥＳ結(jié)構(gòu)分為以下三個層次：領(lǐng)域?qū)?ｄｏｍａｉｎ-ｓｐｅｃｉｆｉｃｌａｙｅｒ)、對象層(ｏｂｊｅｃｔｌａｙｅｒ)和基礎(chǔ)架構(gòu)層(ｌｏｗ-ｌｅｖｅｌｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｌａｙｅｒ)。三層之間相對獨立，從而為可集成的ＭＥＳ的實現(xiàn)提供了技術(shù)保證。它將模塊化應(yīng)用組件技術(shù)應(yīng)用到ＭＥＳ的系統(tǒng)開發(fā)中，是兩類Ｔ-ＭＥＳ系統(tǒng)的結(jié)合。從表現(xiàn)形式上看，具有專用的ＭＥＳ系統(tǒng)的特點，即Ｉ-ＭＥＳ中的部分功能作為可重用組件單獨銷售；同時，又具有集成的ＭＥＳ的特點，即能實現(xiàn)上下兩層之間的集成。此外，Ｉ-ＭＥＳ還能實現(xiàn)客戶化、可重構(gòu)、可擴展和互操作等特性，能方便地實現(xiàn)不同廠商之間的集成和遺產(chǎn)系統(tǒng)的保護，以及即插即用等功能。

　　盡管ＭＥＳ軟件的研究和開發(fā)取得了明顯的進展，但在技術(shù)規(guī)范性和成熟程度方面還有較大的差距。如何解決ＭＥＳ軟件的行業(yè)適應(yīng)性問題，一直沒能得到很好地解決，從而阻礙了ＭＥＳ軟件產(chǎn)品市場的形成。軟構(gòu)件技術(shù)的發(fā)展，為ＭＥＳ軟件產(chǎn)品化帶來了新的契機，可集成ＭＥＳ軟件成為發(fā)展方向。

　　2煙草企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）在信息化中的定位和功能結(jié)構(gòu)2.1制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）在信息化中的定位

　　我們寧波卷煙廠在不斷技術(shù)創(chuàng)新的同時，潛心研究探索煙草企業(yè)管理發(fā)展的方向，努力把國際先進的管理思想與中國煙草企業(yè)的實際有效地結(jié)合起來，認為MES作為面向制造的系統(tǒng)必然要與企業(yè)其它系統(tǒng)有密切關(guān)系，MES在其中起到了信息集線器（Information Hub）的作用，它相當(dāng)于一個通訊工具，為其它應(yīng)用系統(tǒng)提供控制層的實時數(shù)據(jù)。在煙草企業(yè)中

　　2.2卷煙企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的功能結(jié)構(gòu)

　　卷煙廠生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)是建立在完善的制絲（儲絲）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、卷接包數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、質(zhì)量檢測器具等各類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上的，對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在煙草行業(yè)的應(yīng)用一直有一個誤區(qū)，過去大家把數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用定位于重點采集生產(chǎn)的消耗數(shù)據(jù)，為機臺考核及成本核算服務(wù)，這種定位實際上是錯誤的，因為再精確的采集也無法做到將生產(chǎn)過程中的邊角余料（例如每個卷煙盤紙的剩余部分）以及人為的浪費采集出來，機臺考核及成本核算只能以倉庫發(fā)出的領(lǐng)料數(shù)為準，錯誤的認識極大地阻礙了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在煙草企業(yè)的應(yīng)用，因此，盡管很多企業(yè)紛紛建立了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，但真正發(fā)揮實際效益的極少。我們認為應(yīng)該把數(shù)據(jù)采集用于生產(chǎn)的實時指揮、質(zhì)量的在線控制、設(shè)備的預(yù)防維修上，由此為煙草企業(yè)提供一種全新的生產(chǎn)管理模式，使煙草企業(yè)的生產(chǎn)管理水平上升到全新的高度。

　　1）計劃管理模塊包括：設(shè)置工作計劃（工作日歷）；根據(jù)產(chǎn)銷銜接計劃，自動生成卷包作業(yè)計劃（月/日/班）；制絲作業(yè)計劃(日/批次)的編制和調(diào)整；能力平衡測算（主要輔料）和計劃進度跟蹤。

　　2）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和文檔管理模塊包括：質(zhì)量標(biāo)準維護和查詢；工藝控制參數(shù)維護和查詢；設(shè)備基本信息維護和查詢和維保項目信息維護和查詢。

　　3）質(zhì)量在線管理模塊：指根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準，對數(shù)采數(shù)據(jù)進行自動判斷，超標(biāo)情況進行報警，實現(xiàn)質(zhì)量在線控制和統(tǒng)計分析。

　　4）設(shè)備維護管理模塊包括：設(shè)備運行和維修記錄管理；以周期性項目為基礎(chǔ)的維護、保養(yǎng)、點檢和潤滑計劃管理和生成維修備件領(lǐng)料單和清單。

　　5）物料跟蹤模塊：指系統(tǒng)提供原輔料消耗及批次跟蹤。

　　6）車間考核和管理模塊包括：在數(shù)采數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對機臺進行考核（質(zhì)量、消耗、產(chǎn)量、設(shè)備）和車間人員管理。

　　7）統(tǒng)計分析模塊：指以數(shù)采為基礎(chǔ)的生產(chǎn)、消耗、質(zhì)量、設(shè)備等信息統(tǒng)計分析和提供可視化的7種圖示方式。

　　8）過程監(jiān)控模塊：包括集成制絲線、儲絲樓、卷接包、成型、裝箱實時數(shù)據(jù)，告警顯示；提供圖形顯示平臺和提供各種調(diào)度指令。

　　9）數(shù)據(jù)采集模塊：包括制絲、輔料、卷接包、成型、裝箱實時數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量檢驗檢測數(shù)據(jù)采集。

　　2.3卷煙企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的設(shè)計原則

　　根據(jù)上述卷煙企業(yè)MES系統(tǒng)定位和功能，結(jié)合煙草行業(yè)信息化系統(tǒng)建設(shè)原則，我們認為卷煙企業(yè)MES系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)遵循以下設(shè)計原則：

　　a.系統(tǒng)應(yīng)遵循“實用、可靠、先進、經(jīng)濟、完整”的原則，突出實用性、符合MES功能規(guī)范，確保系統(tǒng)的安全性和可擴充性。

　　b.系統(tǒng)要充分體現(xiàn)MES的實時性、執(zhí)行性、集成性和可視性等特點。

　　c.方案設(shè)計應(yīng)在：生產(chǎn)計劃調(diào)度、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和文檔管理、車間管理、數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計分析、物料跟蹤和車間考核功能等方面展開。

　　d.系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注重業(yè)務(wù)流程集成為主，總體規(guī)劃，分步實施。

　　建成的系統(tǒng)應(yīng)達到以下目標(biāo)：建成一個統(tǒng)一的生產(chǎn)指揮調(diào)度平臺；通過關(guān)鍵點的數(shù)據(jù)采集提供整個生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)分析；實現(xiàn)以數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)的車間考核功能；提供質(zhì)量的在線跟蹤控制和預(yù)警提示；實現(xiàn)與已有系統(tǒng)的有機集成。

　　3寧波卷煙廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）實踐3.1寧波卷煙廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）實施要求

　　與通用的MES系統(tǒng)不同的是，該系統(tǒng)是根據(jù)我們多年的煙草行業(yè)經(jīng)驗設(shè)計，根據(jù)實際情況，我們重點突出了生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備管理的三條主線，圍繞它們進行設(shè)計、開發(fā)，以適應(yīng)寧波卷煙廠生產(chǎn)的實際情況，滿足寧波卷煙廠現(xiàn)場生產(chǎn)管理的需要。我廠的MES是建立在完善的制絲儲絲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、卷接包數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、質(zhì)量檢測器具等各類數(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(shè)備的預(yù)防維修上，由此為煙草企業(yè)提供一種全新的生產(chǎn)管理模式，使煙草企業(yè)的生產(chǎn)管理水平上升到全新的高度，具體實施要求如下：

　　(1)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(yīng)能力，促進生產(chǎn)管理由被動指揮型向以預(yù)防為主、在線控制的主動實時指揮型管理體系發(fā)展。

　　(2)利用數(shù)據(jù)采集所獲取的實時質(zhì)量數(shù)據(jù)實現(xiàn)對在制品質(zhì)量的在線監(jiān)控，建立對質(zhì)量參數(shù)變化的預(yù)防報警機制，預(yù)防質(zhì)量問題的發(fā)生，并盡可能的通過對質(zhì)量檢測器具的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)自動采集，加快檢測結(jié)果的反饋速度，把質(zhì)量問題的影響降低到最小。

　　(3)利用數(shù)據(jù)采集所獲取的設(shè)備狀態(tài)及相關(guān)數(shù)據(jù)，使對設(shè)備的應(yīng)急維修逐步過渡到有針對性的預(yù)防維修，建立設(shè)備故障報警機制，提高技術(shù)人員對設(shè)備故障的反應(yīng)速度，建立維修專家支持系統(tǒng)，促使維修工作標(biāo)準化，提高維修工作效率，提高設(shè)備的運行效率和對質(zhì)量的保證能力。

　　3.2關(guān)鍵技術(shù)

　　由于卷煙企業(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(wù)的。因此，設(shè)計和實施寧波卷煙廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）必須根據(jù)我廠的實際，結(jié)合制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）發(fā)展趨勢，采用以下關(guān)鍵技術(shù)：

　　3.2.1高通用性的綜合集成技術(shù)

　　該技術(shù)具體體現(xiàn)在以下三個方面：

　　（1）建立高通用性的構(gòu)架，我們將我廠實施的制造執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為三個層次：領(lǐng)域?qū)�、對象層和基礎(chǔ)架構(gòu)層。三層之間相互獨立,從而為ＭＥＳ的高度集成性實現(xiàn)提供了技術(shù)保證。基礎(chǔ)架構(gòu)層是基于ＣＯＲＢＡ、ＲＭＩ(ＲｅｍｏｔｅＭｅｔｈｏｄＩｎｔｅｒｆａｃｅ)和ＤＣＯＭ等公共標(biāo)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(yīng)用軟件系統(tǒng),對象可以在不影響系統(tǒng)中的其它對象交互關(guān)系的前提下被修改,真正實現(xiàn)軟件構(gòu)件的即插即用。有關(guān)遺產(chǎn)系統(tǒng)可以通過封裝成一個對象,而有效地實現(xiàn)與其它系統(tǒng)的交互，從而為高度的通用性打下堅實基礎(chǔ)。

　�。�2）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(yīng)能與其它應(yīng)用系統(tǒng)集成,做到信息共享和資源共享。因此我們在進行軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，充分考慮到這一點，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。

　�。�3）提高互操作性：我廠采用SYBASE的PowerDesinger8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今后可從不同的MES系統(tǒng)以及各MES系統(tǒng)中不同模塊中裁剪不同的功能,以滿足某個特定任務(wù)的需要,實現(xiàn)互操作。

　　綜上，該系統(tǒng)集成了多個廠家的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并進行實時數(shù)據(jù)傳遞，將數(shù)據(jù)集成到廠服務(wù)器，構(gòu)成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出多種實時應(yīng)用。

　　3.2.2基于微軟的.NET平臺開發(fā)技術(shù)

　　由于微軟的.NET平臺具有以下特點：

　　(1).NET框架旨在實現(xiàn)下列目標(biāo)

　　①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Internet上分布，或者是在遠程執(zhí)行的。

　　②提供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。

　　③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。

　　④提供一個可消除腳本環(huán)境或解釋環(huán)境的性能問題的代碼執(zhí)行環(huán)境。

　　⑤使開發(fā)人員的經(jīng)驗在面對類型大不相同的應(yīng)用程序（如基于Windows的應(yīng)用程序和基于Web的應(yīng)用程序）時保持一致。

　�、薨凑展�業(yè)標(biāo)準生成所有通訊，以確�；�于.NET框架的代碼可與任何其他代碼集成。

　　(2).NET代表今后的技術(shù)發(fā)展趨勢

　　.NET企業(yè)服務(wù)器系列軟件組成了微軟下一代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。使用.NET技術(shù)，可以充分利用微軟開發(fā)的相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品，適應(yīng)今后的技術(shù)發(fā)展。

　　從而決定系統(tǒng)開發(fā)采用是在微軟的.NET平臺上進行開發(fā)，.NET是一個軟件平臺，可以連接著信息、用戶、不同的系統(tǒng)和設(shè)備，它簡化了在高度分布式Internet環(huán)境中的應(yīng)用程序開發(fā)。

　　3.2.3品質(zhì)管理技術(shù)

　　為保證系統(tǒng)實施的質(zhì)量，專門制定并發(fā)布了品質(zhì)管理制度，并在品質(zhì)管理制度下開展品質(zhì)管理工作。具體包括以下3點：

　　(1)統(tǒng)一規(guī)范。

　　我們根據(jù)系統(tǒng)的開發(fā)特點，統(tǒng)一了系統(tǒng)開發(fā)標(biāo)準，制定了各種開發(fā)文檔和編程規(guī)范。

　　(2)配置管理。

　　采用Microsoft公司的VSS進行配置管理，并對程序提交進行規(guī)定，在公司每天提交一次；在現(xiàn)場每周提交一次。

　　(3)檢查與測試。

　　設(shè)置專職的品質(zhì)管理組，按規(guī)定對文檔進行檢查，對提交的程序進行測試。測試結(jié)果采用公司自己開發(fā)的品質(zhì)管理軟件管理。公司管理人員、開發(fā)人員、品管人員通過品質(zhì)管理通過軟件，能及時查詢檢查和測試的結(jié)果。

　　3.2.4項目管理技術(shù)

　　為保證項目進展順利，我們在實施過程中采用項目管理，具體措施如下：

　�。�1）明確項目目標(biāo)與范圍。

　　項目目標(biāo)、范圍和方法是項目的甲方和乙方開展工作的基礎(chǔ)，是合同內(nèi)容的具體體現(xiàn)。通過對項目目標(biāo)和范圍的管理，明確項目目標(biāo)、范圍和方法產(chǎn)生變更時，雙方能夠進行及時的調(diào)整，并承擔(dān)各自的責(zé)任。

　�。�2）建立項目組織。

　　項目成立了專門的項目組織，包括數(shù)采、過程監(jiān)控、計劃、質(zhì)量、設(shè)備和品質(zhì)管理等項目組，形成了完整的項目管理體系。

　　同時，我廠還成立了專門的項目管理組織，為系統(tǒng)實施提供了便利。

　�。�3）制定項目計劃。

　　通過對計劃的制定、發(fā)布、變更（或取消）的全過程控制，確保：加強計劃的指導(dǎo)作用；明確各階段工作任務(wù)和工作量；平衡工作量，合理配置資源；為檢查、評價、改進提供依據(jù)。

　�。ǎ矗┻M行項目檢查與考核。

　　建立項目過程檢查和評價制度，確保過程活動的質(zhì)量和進度，同時對項目實施人員和部門的工作進行正確和有效評價。

　　寧波卷煙廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的實踐是在國家局863項目專家總體組指導(dǎo)下進行和完成的。

　　4結(jié)論

　　制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）軟件彌合了企業(yè)計劃層和生產(chǎn)車間過程控制系統(tǒng)之間的間隙，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(chǔ)。深刻理解MES這一先進的管理思想，把握它的發(fā)展趨勢，對于如何在煙草行業(yè)正確的研究和推廣MES應(yīng)用具有重要的理論和應(yīng)用價值。