MES在我国制造业中的研发问题和对策
摘要：我国作为传统制造业大国，制造业的信息化直接影响着工业化的进程，面对制造业信息集成存在的瓶颈问题，MES应运而生。文章从我国制造业对MES的研发现状出发，揭示了应用MES存在的一些问题，并对解决当前问题，实现MES更好地研究提出了相应的对策和建议。
关键词：制造业;MES;问题;对策
一、引言
20世纪80年代之后，消费者对产品的需求越来越多样化，全球市场竞争也日渐激烈，企业信息化在各个领域发展的过程中越发重要，然而在企业信息集成的实践中，仍然存在瓶颈等带来的各种问题，使企业的发展受阻，产生这些问题的主要原因仍然是由于生产管理业务系统与生产过程控制系统相分离，计划系统和过程控制系统之间的界限不确定、联系不紧密。随后美国先进制造研究机构AMP，在20世纪90年代提出了MES的概念，在解决企业信息集成问题时提供了一个方法，这就是制造执行系统。
对于MES，国内外相关学者、专家及企业都进行了大量的研究。2005年Logical CMG咨询公司对MES软件使用情况做了调查报告，报告中指出，国际MES产品的主流技术包括支持平台、数据库、应用技术、系统构架、系统可配置性等方面的内容。美国Aspen Tech公司自1998年使用MES开始后进行了不断的发展和改善，被很多的大型石油化工企业采用，实现了生产经营管理和生产过程控制的一体化。我国对MES同样进行了深入的研究，国内每一年都有相关主题会议涉及到MES技术。同时，文献建立了一个能表现分布性、可重构、可集成及可扩展的离散制造业MES集成模型，并研究了其中核心的调度问题。文献设计了一种基于实时数据采集的多级作业车间动态调度方法，用来解决制造执行系统环境下作业车间的动态调度问题。文献从建立敏捷制造企业的车间生产管理系统出发分析和论述了制造执行系统的功能和应用特点，提出了使用先进的制造执行系统思想和软件辅助建立敏捷车间系统。文献在分析制造执行系统技术发展趋势的前提下，以大连机车车辆厂的车间生产管理实践为背景，并结合863研究项目，对制造执行系统进行了研究。目前国内对MES的研究仅限于软件建模和软件开发的角度。缺少了对MES信息本质及其运动规律的系统深入研究，并且对产品的自主研发只是刚开始。
本文通过对国内外MES的相关研究进行初步总结，分析MES在我国研究的过程中出现的问题，并根据问题提出相应的对策，以期为我国MES的研究提供新的思路。
二、我国ME8研究存在的问题
我国对MES的研究时间并不长，当前仍然只是停留在MES思想、内涵及体系结构等方面的研究。尽管一些大学和科研院所等单位在MES理论与应用系统开发方面做了一定的工作。但相比与西方的发达国家，我国不论是在MES技术上，还是在实践上都存在很大的差距，主要体现在以下几个方面。
(一)缺乏MES技术标准
MES在设计、开发、实践、保养等方面缺乏一定的技术标准，这导致系统在这些方面的成本增加，从而影响了MES产品的性能。因此我国MES产品与国外同类MES产品相比，没有竞争优势。
(二)集成性还没有完全解决
因为缺少统一的数据模型，MES各功能子系统之间及MES与企业其余相关信息集成较为缺乏，使得MES作为企业制造协同的引擎功能不能得到充分的发挥。
(三)智能化程度不高
MES中涉及的信息及决策过程都非常复杂，因为缺少相关的智能机制，现有MES大多只提供了一个系统平台，因此需要大量的人工参与，难以保证生产过程的高效和优化。
(四)MES体系还不完整
MES的基本功能还不够完善，核心模块的流程管理和优化产业导向通常缺乏。对于离散制造业还没有完整、系统的解决方案及成熟的软件产品，特别是优化模块，国内几乎是一块空白。
(五)通用性和可配置性较差
现有系统针对的只是某些特定的需求，难以应对企业业务流程的重组和变更。针对基于数据集成技术的工厂数据模型的不足。使系统的可配置性。可重构性，可扩展性差。限制了推广和应用MES系统范围。
(六)实时性不强
制造车间的实时信息系统MES，实时性是体现MES功能的基础。现有的数据收集与信息反馈机制不准确、实时、完整，底层数据的实时收集、多源信息的融合、复杂信息的处理和快速的决策是非常弱的。
三、问题的对策
针对我国MES系统研究现状，无论是为了适应企业的发展需求进行自行开发。还是采用已成形的套装软件。都应该注意如下几点。
(一)加快对MES技术标准的研究
标准化是将研究成果转变为生产力的重要桥梁，是组织现代化和集成化生产的重要条件。行业技术水平的提升，关键靠主导企业的发展。以企业为主体，如果在相关部门的监督下形成统一的行业标准，对于促进行业的标准化工作。推动技术进步、产业升级、产品质量、工程质量和服务质量，推进我国现代化，完成工业化建设，都具有重要的意义。
(二)强调与外部系统的集成和系统内部各模块的整合
当企业在做计划时，计划层系统如果与MES系统紧密衔接起来，就能发挥很大作用。因此，为了确保MES系统和计划层系统采用的是统一、规范的数据格式和存取形式，不仅要让MES提供计划层系统的数据源，也应采用MES系统控制程序。例如，作者在实施邯钢信息化改造项目“板材区物流计算机系统”的过程中，就与德国SAP公司合作，研发出基于SAPXI(Exchange Infrastructure)组件技术的ERP与MES系统集成技术，并对这项技术进行了有效的实施，在项目的实施过程中主要解决了多系统通信、数据拥堵、以及数据集成问题。
(三)重视基于运筹学的过程优化并应用于MES中
MES不仅仅是一个上传下达的信息“传递手”，更重要的方面在于它的优化和智能化功能。《国家十一五规划纲要》提出“以信息化带动工业化”。由于中国的整个工业结构的不完善，我国大多数的企业经营粗放，而今我国出现能源短缺、消耗过多的现象，这与科学发展的要求是不一致的。目前流程工业中最重要的是能源和原材料两方面，因此需要坚持节能降耗的原则。用MES来优化某些流程的原料消耗，并对其进行整体的优化，全面提升各企业的节能降耗水平。因此，提升MES的优化功能，是MES研究开发的一个重要方面。
(四)完善MES的功能模块
特别要注意根据不同行业的特点，有针对性地开发适合本行业的MES核心模块。现如今市场上的大部分的MRPII/ERP系统是来源于离散制造业，因此这些系统更适合于离散制造业。在采用套装软件或自行开发的时候，需要注意不同流程企业的特点，例如在生产计划方式方面主要进行市场预测，而在作业计划调度时以整个流水生产线进行调度等。
(五)建立基于行业的工厂数据模型
缺乏统一的工厂数据模型是我国MES缺乏通用性、可配置性的`主要原因。然而建立完全统一的工厂数据模型的难度往往很大，而且也给MES具体实施过程带来巨大的客户化工作量。较好的方法是从行业人手，根据离散制造业，流程制造业的不同特点，或者根据更为细化的行业特点，例如冶金、石化、制药等行业建立基于行业的工厂数据模型，以提高MES在同行业之间的通用性和可配置性。
(六)在实施MES的同时，注重二级PCS的建设
二级计算机系统是保证MES和PCS之间生产指令和生产实绩顺利下达上传的关键，也是保证体现MES实时性功能的重要环节。因此，在开发MES的过程中，要保证PCS系统各功能结构，特别是与MES接口数据库的有效运行。才能实现MES与PCS之间准确、及时、完整的数据采集与信息反馈，保证ERP、MES、PCS之间的完美协调运作。
四、结论
MES在整个企业信息集成系统中起着承上启下的作用。是生产与管理活动过程中信息沟通的桥梁。对于现代化制造加工企业。如果没有MES的作用。企业将很难去组织、管理和优化生产适应市场的需求。
随着计算机技术的不断发展，很有可能开发出更加模块化、更柔性的MES系统，使MES的应用和维护成本将大幅度地降低。所以如果将MES作为流程CIMS的中心，将会在石油、化工、制药及制浆造纸等流程工业的综合自动化进程中会有很好的应用前景。应用MES软件缩短了企业计划层和生产车间过程控制系统间的距离，MES系统通过应用制造过程的整体优化来实现企业的闭环生产，为敏捷制造企业提供了一个很好的基础。对于MES相关的管理思想的深刻理解，并对其未来的发展趋势的把握，对于如何在我国正确的应用和推广MES具有重要的理论及应用价值。
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