基于MES的信息系统设计优化技术研究

基于MES的信息系统设计优化技术研究

陈李斯朱梦颖

长城汽车股份有限公司河北保定071000

摘要：针对现有MES中对产品制造阶段的质量信息管理问题，首先分析了MES中质量信息管理研究现状，根据产品质量信息属性特点将其分为动态质量信息和静态质量信息，在此基础上设计了产品质量信息模板，构造了产品质量信息的模板网络，利用模板网络来描述产品信息在不同车间之间的交叉，使产品质量信息描述更加全面。

关键词：MES；信息系统；设计；优化

1.前言

企业产品生产过程复杂、工序多，导致产生质量问题的因素多且不确定，因此须动态跟踪生产过程，及时获取信息，有效组织生产。MES能及时获取现场信息，有效地监控现场，因此研究面向MES的质量信息有着重要的现实意义。

目前，针对MES中质量信息的研究范围较广，集中在基于MES的质量控制系统的框架模型与集成平台；信息交换与共享，基于质量清单和条码质量管理的研究，使用无线射频技术，实时信息的获取和跟踪、协同制造的在线质量信息系统，以及信息传输和存储、处理和安全。综上可知，针对MES中质量管理的研究取得了不错的成果和应用效果，但仍有改善的空间，比如现有MES中的质量管理中，质量信息多数是从其他系统继承而来，虽然一致性与集成得到了保障，但针对MES做的优化较少；为解决MES的质量信息描述问题，本文以现有研究成果为基础，引入模板来描述质量信息的内容以及其内部关系，为质量信息的下一步管理提供了基础。

2.MES中的质量信息分析

产品质量信息贯穿产品整个生命周期，面向MES的质量信息涵盖在加工制造装配和检验等过程。包含各种规范标准，设备人员信息，检测方法规则，处理方法结果等。以质量信息在制造执行中是否常被增加和改动为规则，将其分为动态和静态质量信息。

动态信息主要集中在生产阶段，随着工序的累加而不断改变，包括但不限如下检验信息，生产环境信息等，例如在生产中对于不同的原材料，根据其关键程度决定对其是否进行检验，记录检验结果；对工序完成情况进行检验记录，录入检验信息，加工检验是产生质量数据最多的环节；质量判断信息主要是对工序或产品完成程度的评价，一般分为三类：合格、报废和超差，不合格状况信息主要是不合格的程度和处理意见等。动态信息是产品制造过程的一个数字化形象化描述，对产品的管理可以看作是对这些变动的动态信息的管理。

静态质量信息通常独立于产品的加工过程，是产品固有属性。主要包括如下：标准化信息：ISO标准、国家标准、行业与企业内部制定的标准；零部件工艺信息，主要包括技术要求、NC程序、工序说明书、关键工序等），检测规程；规则信息：工艺方法、装配方法、检验标准和方法。设备信息：设备信息（生产能力、运行状态、适用范围）、检验和其他工具信息等，静态质量信息可以给生产过程提供指导参考。

3.质量信息模板的设计

3.1模板定义

质量信息模板的核心思路是通过直观方便的方式表达产品质量在制造过程中与各个制造主体、辅助工具、人员设备等的结构、功能行为、之间的相互关系，为产品在制造过程中的质量管理提供直观有效的支持。在计算机编程对象技术中，类是对一组相似对象的抽象，而模板能符合类的这个特征，因此模板借鉴类的形式来表达，形式化表示为：

式中，ID—表示模板的唯一性标识，确定每一个模板；OB—表示模板的对象集合，包括对象属性参数；格式为：属性[类型][=初始值][约束]；SR—表示对象的操作集合；格式为：属性[类型][=初始值][约束]；RC—是对象操作的规则集合。

模板的形式有多样，核心的是模板中的对象及对象操作集合和约束规则。模板中的对象由属性文字描述和值组成。

3.2质量信息模板

质量信息可分解为若干单元，且可继续分解，多层链起来形成一个树状。不同员工能使用的信息是不同的，即配置不同，模板恰能符合这个要求。模板内容是质量信息的一个单元，或是单元数据处理后的结果，它只包含信息项目，不含具体内容。车间员工利用各种资源，按照工艺流程，对原料或者半成品进行加工，因此在构造模板的时候，构造各种资源的模板显得比较重要。由于设备属性的多样性，加载全部信息会使模板变得庞大。基于此对设备信息进行整合，对不太重要的信息进行合并或取消，保留重要细目。设备内容包括设备的基本信息，比如名称规格、运行状况和生产能力，以及其操作人员和加工的对象等。车间是生产的场所，是各种物料、信息的集散地，是生产中的重要组成，对车间模板主要对其本身进行描述，主要包含车间属性和车间内的设备。一个质量信息单元可有多个模板，多模板构成模板集合，各模板中信息子集大小不同。单元中的模板之间可存在着链接关系，利用模板结构树描述这种链接关系。

3.3质量信息模板实例化

树形结构表示不同层次资源的不同模板间的关系。在生产中，模板项目被赋予值，称之为实例化。随着制造的执行，同一模板在不同时间产生不同的实例进而形成网状，信息的动态性由此实例化模板网络体现。

4.实例研究

选取汽车排气管为实例研究对象，其生产从钢管开始，工序如下，根据要求，选择钢管进行弯管；接着对弯管切割；其次对弯管进行抛光、焊接，、再次抛光，经检验合格后包装，送入成品库，制作过程中经过弯管、焊接车间等；用到的设备有弯管机床、切割机、焊机和抛光机以及其他辅助工具，其中弯管和切割在弯管车间进行，焊接和抛光在焊接车间进行，构造出相应的模板，这些模板如：弯管机模板、切割机模板、抛光模板、焊机模板和两个车间模板抛光车间模板和焊接车间模板。

离散制造业的MES系统与ERP系统的建立相比具有一定的复杂性，其需要考虑到制造业的生产类型，即不同生产条件下，MES系统存在显著的差别。但满足离散制造业管理需求的一般系统构成如下：首先，从MES系统主线流程分析，自上而下的内容包括厂部生产计划、车间生产任务、制定车间月计划、制定月物料需求计划、制定车间周计划等等，在计划的同时还要伴随着不断的执行，从而判断物料是否齐全，相关管理项目是否符合要求。

从ERP系统的管理功能来看，其作用于离散制造业以后，对生产管理的内容并没有进一步扩充，但结合离散制造业的特点不难发现对车间生产的管理是十分必要的。因此，为了加强管理的全面性，将MES和ERP系统进行信息集成可以最大程度的满足离散制造业信息化管理系统的需求。即在ERP生产管理的基础上将MES管理系统融入其中，作为生产管理的核心对象，从而实现信息集成。

5.结束语

本文以面向MES的质量信息为研究对象，通过分析MES中的质量信息，对质量信息的内容进行了分类梳理，针对质量信息的复杂性，引入质量信息模板，利用实例化模板网络描述质量信息的动态性，利用实例验证该机制具有可操作性。由于仅从MES中的质量信息问题入手进行了研究，对质量信息的分类和归纳尚不够全面，模板设计还有待进一步完善。

参考文献：

[1]沈晓杰，李郡.基于制造执行系统的统计过程控制在质量管理上的应用[J].工业控制计算机，2012，25（9）：108-110.

[2]刘晓冰，刘彩燕，马跃，蒙秋男.基于制造执行系统的动态质量控制系统研究[J].计算机集成制造系统，2005，11（1）：133-137.

作者简介：

陈李斯，身份证号：130629198610100000

朱梦颖，身份证号：130322198904190071