吝伟阳
陕西陕煤澄合矿业公司董家河煤矿分公司
摘 要：随着我国经济的不断发展，智能化生产管理技术应用也逐渐广泛。本文主要介绍了智能化生产管理技术MES 系统平台的设计目标，并分析了 MES 系统在生产企业信息化系统的部署架构，对此进行了 MES 系统功能组件模块设计和MES 系统选型，希望能对读者有参考意义。
关键词：MES；智能制造；生产管理；信息化
近年来，智能制造已成为传统制造业创新升级的潮流，其中 MES 系统生产管理信息化技术已成为企业信息化管理转型升级的关键技术之一。 它是是继生产装备自动化（PLC/DCS 控制技术）和企业决策管理信息化（ERP）技术之后，新兴的一项生产管理领域的智能信息化技术。 MES 系统是将生产管理由粗放低效的传统人工管理方式改进为智能信息化方式，切实实现了企业生产的提质增效和节能降耗目标。
1 MES 系统平台设计目标
实现设备关键生产环节的智能化控制， 建立设备运行及维护在线信息平台， 实现设备在线故障诊断预警，实现设备检修信息化，提高设备的生产能力和综合效率。
实现生产流程的数字化。 建立原料、中间产品，最终产品的全过程质量检验识别信息平台， 实现生产流程在线动态监测管理， 实现产品全过程质量管理智能追溯。
实现生产管理信息化。 建立工艺、质量、分析检测、能耗等生产管理的信息平台。
实现生产数据的集中管理与共享标准体系，构建生产统计分析数据平台，实现调度指挥信息化，实现生产管理在线运营。
2 MES 系统在生产企业信息化系统的部署架构
2.1 过程控制层
过程控制层是各生产线、 生产装置及生产设备通过 DCS、PLC 等自控系统接入工业控制网络，计量仪表、在线检测仪通过采集网关接入工业控制网络。为了保证工业控制网络的安全性， 使用工业隔离网关进行安全隔离。 过程控制层一方面接受来自生产执行层下达的作业指令和操作指令； 另一方面把生产线、装置、设备及智能仪表、在线检测仪产生的生产实时数据，通过 DCS、PLC 等自控系统及采集网关与实时数据库进行交互。
2.2 生产执行层
生产执行层是整个生产过程的管控中心， 也是生产数据的处理中心。 部署在工业控制网络上的实时数据库、报警服务器、MES 服务器、关系数据库、视频服务器等，一方面负责生产实时数据的存储、加工与处理，另一方面对整个生产执行过程进行管控。 生产调度相关部门可以通过 SCADA 工作站、 工程师站、生产调度管理终端等监视、控制生产过程，并对异常情况进行及时处理。
2.3 企业管理层
企业管理层是整个企业资源计划与协调的中心，部署关系数据库、Web 服务器、ERP 服务器、办公服务器等。 对内进行生产资源计划管理、设备资产管理、原料库存管理、质量管理等；对外进行客户关系管理、供应链跟踪管理等。 企业管理网通过防火墙接入因特网，通过手机、Pad 等移动终端，实现方便、快捷的远程及移动办公。
3 MES 系统功能组件模块设计
3.1 实时数据数据采集与监控模块
将各中控室数据采集至调度中心集中监控;对生产线上关键设备，如感应炉、精密铸造炉、雾化制粉设备，卧式高真空热处理炉等设备联网通讯，将设备数据传送至工艺控制室； 可实现在线设备监测或远程控制。 将各设备的 PLC、Scada 和 DCS 系统统一采集至调度中心的 ForceControl 数据平台上。 调度中心的集中监控平台实现集中的画面监控、 报警管理、实时数据显示和历史数据存储。
3.2 能源管理模块
主要针对产品单耗指标以有其它能源管理基本功能模块。 现有的待计量和管理的能耗测点主要为单点仪表，按照 50 台考虑。 需要在车间部署足够数量的串口服务器， 串口服务器通过 RS232/485 将能耗表计设备接入，并转换为以太网接口，接入现场的工业交换机（车间级工控网络已部署）通过光纤将数据传输至调度中心的服务器上。现场能源表计→Moxa 串口服务器→现场交换机→光纤→调度中心交换机→数据服务器。
3.3 设备管理模块
设备台账管理需人工录入信息。设备运行监控包括：停开机时间（可分日、月、年等）、停开机次数频率、设备负荷状况、设备故障记录、设备故障简单预警等。设备检修及维保计划包括：设备故障检修或正常维护检修计划生成→下发检修计划→派工单走流程 检修班组执行检修→检修记录和结果回馈。设备巡检点检由智能手持终端通过扫描完成，可生成巡检路线图。
3.4 质量管理模块
目前分析化验工作贯穿在整个生产流程的各个环节，质量管理的第一步必须先建设 LIMS（实验室信息管理系统）。 工作方式为各个车间根据工艺需要，人工取样、送样；实验室完成验分析后，再由各个工艺车间来获取实验报告单。 除了时效性较差外，整体流程管理稍显混乱。 同时目前没有统一的 LIMS数据平台， 实验结果只是以纸质和电子文件两种方式保存。 没有实现数据统一存储、数据共享、数据关联和数据分析功能。 为实现实验数据对生产的优化，本项目建立一个完善的 LIMS 管理系统。
4 MES 系统选型
4.1 FInfoWorx 平台
针对具有 MES 特征及其它工厂信息化应用，配合使用其他产品，为 MES 及生产调度系统行业的整体信息化提供解决方案。
采用与 FORCECON 产品家族其它成员共同来提供智能制造整体方案， 智能生产信息门户集成平台——FInfoWorx 平台包含构架门户系统的基本管理功能，如用户管理、资源角色管理、数据角色管理、资源管理、组织机构、菜单管理、模块管理及元数据管理等。 支持将第三方信息系统集成到平台中，从而形成完整的工厂智能解决方案。
FinforWorx 平台完全是模块化设计， 提供基础的工厂数据建模和各类丰富的分析组件， 该平台可分为采集层、数据层、Web 服务层、Web 前端等，从而为企业智能制造的动态生产管理提供数据分析、诊断及展示。 针对节能降耗领域的管控中心建设可提供横向和纵向能源分析、能源诊断、能源审计及能源设备诊断等管理功能。
FinforWorx 平台是基于 J2EE 开发规范， 面向SOA 架构集成的一个基础的开发和运行平台， 它负责提供应用系统开发过程中的所需的各项基础技术组件，并在应用系统的运行期提供安全、稳定的运行支持，为适配各行业定制化系统，提供一个通用的、统一的技术解决方案。
4.2 FInfoWorx 平台产品架构
FInfoWorx 为用户定制化系统提供了一个可视化的开发平台。 提供了动态、灵活、快速的开发功能模块，包含动模型设计、流程设计、报表设计、页面组态设计、SSO 单点登录等组件化管理模式。
FInfoWorx 信息化平台分为数据采集层、消息总线层、消息处理层、数据处理层、统一数据访问接口服务、应用支撑服务、系统服务、表现层服务。
数据采集层： 采集驱动可以根据采集 API 实现对不同数据源的采集， 目前平台已支持 pspace6 的采集功能。
消息总线（JMS 消息总线）：平台采用强劲开源的 ActiveMQ 中间件作为消息总线， 支持 JMS1.1 和J2EE1.4 规范。
消息处理层： 用于对消息总线上的消息进行数据转换，还原为原始数据结构的信息过程；平台支持接收端的 API。
数据处理层： 用于接收到订阅的数据后进行数据分类处理功能， 可以对订阅的实时数据通过统一接口推送到前端，也可以进行数据永久性存储；同样客户端支持接收处理 API， 供开发个性化的数据处理功能。
统一数据访问接口：支持对结构化数据、实时数据、文件等数据进行访问；前端各个应用都可以通过数据访问统一接口对数据进行访问。
应用支撑层： 支持上层各业务应用系统所依赖的各种环境，主要包括：安全控制引擎、组件引擎、报表引擎、工作流引擎及 SSO 单点认证系统等，为上层定制个性化业务系统而服务。
系统服务层： 用于定制开发和集成的各种个性化的业务系统。
表现层：平台支持灵活的页面表现形式，可以对各个页面进行灵活的组合及发布， 可以构建个性化的页面。
5结语
MES 是一个基于组件化的企业智能制造管理平台， 也是企业构建两化融合解决方案的重要开发平台和工具。 它可以为企业提供生产动态管理、实时决策调度、设备动态管理、生产预警、能源管理等生产应用，构建一个精准、高效、智能的 Web 企业生产调度指挥与在线运营管理系统， 解决了传统人工生产方式管理粗放、低率、低下的瓶颈问题，实现了企业的提质增效和节能降耗目标。 MES 系统生产管理技术在智能制造领域具有广泛的推广应用价值。
参考文献：
[1] 丁永尚.面向 MES 的车间作业调度系统的研究与应用[D].苏州：苏州大学，2010.
[2] 王清斌.MES 实施模式与实施活动规划研究[D].重庆：重庆大学，2010
[3] 祁宇.基于 WEB 的 MES 中产品跟踪的研究与实现[D].武汉：武汉理工大学，2008.