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智能制造之路：数字化工厂 [:1704014176]
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智能制造之路：数字化工厂 5.2 MES的体系架构简介
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5.2.1 设计原则与项目目标
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作为车间信息管理技术的载体，MES在实现生产过程的自动化、智能化、网络化等方面发挥着巨大作用。MES处于企业级的资源计划系统和工厂底层的控制系统之间，是提高企业制造能力和生产管理能力的重要手段。相关设计原则如下。
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（1）成本控制
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MES的规划应本着成本节约、高效率和低能耗的原则，减少对不必要的硬件或软件的购买和使用，确保MES在使用过程中不会造成附加成本的产生。
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（2）目标一致性
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MES的体系架构必须要结合企业的实际需求而构建，与实际需求相吻合，减少不必要功能的使用，控制成本，尽量避免增加使用人员的工作量或复杂度。MES的最终目的是提高生产效率、产品质量，降低工作难度等。
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（3）整体性和扩展性
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正确规划企业所需要的应用系统，确定各应用系统之间的界限和相互联系，尤其要关注在不同阶段实施的应用系统之间的衔接关系。信息系统关系到企业生产经营的方方面面，它们共同构成一个有机的整体，因此在制定总体规划时，应考虑各个部门对信息系统的需求。随着信息技术的发展、企业内外部环境的变化，总体规划需要相应调整。要求总体规划具备较好的扩展性，可以根据需要增加或减少子系统而对整体不会产生负面影响。
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（4）系统安全性
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采用多层结构的访问机制，数据库层只接受业务逻辑层的访问，任何用户都不可能直接访问数据库，从而保证了数据的安全性。MES的任何用户都必须经过系统权限验证，在访问系统的过程中，用户还要接受模块、功能、记录多级权限的控制，不可访问授权范围之外的数据。
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（5）可维护性
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网络的普及性使MES物理网络的维护更加容易，系统需支持以太网的数据传输方式。MES定制化界面的开发需采用可以共享工具且有助于创建混合语言的解决方案，这使得MES人机界面的开发变得更加容易、方便，而且具有很好的调试性和可读性。另外MES的开发伴随着有关人员的专业培训，这些培训既包括基本知识和操作业务的培训，也包括基本开发的培训，以确保后期的可维护性。
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（6）稳定性
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MES必须保持一定的稳定性，为了达到这个需求，MES的开发需经过详细严格的测试流程。内部测试：一般包括模块测试、集成测试和系统测试三个部分。模块测试主要针对生产信息管理系统中各功能模块进行测试，在各模块编码结束后进行。在生产信息管理系统实施过程中，多个模块可同时进行模块测试，内部接口的模块需与接口模块同时测试。集成测试是基于模块测试的测试，在进行集成测试前将生产信息管理系统各功能模块组装到一起，对生产信息管理系统进行整体测试。系统测试是将软件放在整个计算机环境下，包括软硬件平台、某些支持软件、数据和人员等，在实际运行环境下进行一系列的测试。系统测试的目的是通过与系统的需求定义做比较，发现软件与系统的定义不符合或矛盾的地方。外部测试：针对生产信息管理系统和外部系统的每一个数据接口，由双方的工程人员互相配合进行，主要的目的是测试数据接口的稳定性、正确性和完整性等。
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MES的项目目标是通过信息可视化和流程规范化，提高制造过程透明度，强化生产控制和响应速度，构筑可持续改善的准时工厂，构建企业执行层生产信息系统的通用平台，如图5-1所示。MES通过定义通用的模型和相应术语，为能够更好地与企业的其他业务系统协同工作提供有益的参考。MES的主要特点包括：开放型、模块化、可扩展性、可整合性。
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5.2.2 MES的体系架构
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MES能够利用实时的监控、准确的决策对生产现场进行指导和管理，通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂的及时交货能力，又能改善物料的流通性能。
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MES的关键是强调整个生产过程的优化，它需要收集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件及时处理。同时又与计划层和控制层保持双向通信能力，从上下两层接收相应数据并反馈处理结果和生产指令。因此，MES不同于以派工单形式为主的生产管理和以辅助的物料流为特征的传统车间控制器，也不同于偏重于以作业与设备调度为主的单元控制器，而应将制造执行系统作为一种生产模式，把制造系统的计划和进度安排、追踪、监视和控制、物料流动、质量管理、设备的控制和计算机集成制造接口等一体化去考虑，以最终实施制造自动化战略。在智能工厂架构的设计中，必须涵盖供应链、工程技术与生产制造三个维度，同时做到这三个维度内及维度间物质流与信息流的贯通（三大集成）。MES是工厂所有活动的核心，是三个维度的交叉点和关键点。
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图5-1 MES的项目目标
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MES管理MBOM、辅助工艺或现场工艺，支持差异件指示、装配指示、现场看图和装配仿真等，并根据关重件、物流追溯和MBOM等形成产品档案。在“个性化生产”时代，产品档案是客服支持的主要数据源。MES是智能工厂的“大脑”。
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1.数字化工厂的平台架构