摘要：分析了煙草行業(yè)信息化的特點(diǎn)，對(duì)企業(yè)實(shí)施制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的必要性進(jìn)行了分析，并闡述了制造執(zhí)行系統(tǒng)的原理，同時(shí)著重就煙草企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)在信息化系統(tǒng)中的定位進(jìn)行了探討；以重慶煙草工業(yè)公司重慶分廠制造執(zhí)行系統(tǒng)的實(shí)踐情況為例，分析了煙草企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、功能、實(shí)施要求和關(guān)鍵技術(shù)；實(shí)例表明：MES在煙草工業(yè)生產(chǎn)的綜合自動(dòng)化進(jìn)程中具有較好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：制造執(zhí)行系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； NET框架

（1．College of Software Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China；
2．College of Computer Science and Information Engineering，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China）
Abstract：This paper analyzed the information characters in tobacco field and the necessity for implementing MES for enterprises．Meanwhile，the paper ilustrated the principle of Manufacturing Execution System （MES） and discussed the inform ation orientation of MES in a tobacco company．By combining with the application of MES in Chongqing tobacco company，the design principle，the function，the requirement and the key technologyof MES in tobacco compan y were proposed．The result shows that MES has great appHcation prospect in tobaccoindustrial production comprehensive automatic process．
Keywords：Man ufacturing Execution System；data colection system；NET framework
　　制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES）是美國(guó)管理界上世紀(jì)90年代提出的。美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR（Advanced Manufacturing Research）通過(guò)對(duì)大量企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)普遍由以ERP／MRPII為代表的企業(yè)管理軟件，以SCADA、HMI（Human Machine Interface）為代表的生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控軟件和以實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程自動(dòng)化，支持企業(yè)全面集成的MES軟件群組成[1,2]。由于MES強(qiáng)調(diào)控制和協(xié)調(diào)，使現(xiàn)代制造業(yè)信息系統(tǒng)不僅有很好的計(jì)劃系統(tǒng)，而且能使計(jì)劃落實(shí)到實(shí)處的執(zhí)行系統(tǒng)；因此，MES在國(guó)外的企業(yè)中迅速推廣開(kāi)來(lái)，并給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[3]。企業(yè)認(rèn)識(shí)到只有將數(shù)據(jù)信息從產(chǎn)品級(jí)取出，穿過(guò)操作控制級(jí)，送達(dá)管理級(jí)，通過(guò)連續(xù)信息流來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成才能使企業(yè)在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地[4]。
1 煙草行業(yè)實(shí)施MES的必要性
1．1 煙草企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)的需要
　　煙草行業(yè)國(guó)家實(shí)行?？?，其生產(chǎn)總量由國(guó)家計(jì)劃下達(dá)，煙草工業(yè)企業(yè)只能在國(guó)家計(jì)劃的基礎(chǔ)上，進(jìn)行進(jìn)一步分解，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低成本，以此來(lái)滿足消費(fèi)者的需求。目前煙草工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃受市場(chǎng)影響越來(lái)越大，大部分企業(yè)明顯感到計(jì)劃跟不上變化，面對(duì)銷售部門對(duì)產(chǎn)品交貨時(shí)間的嚴(yán)格要求，面對(duì)營(yíng)銷計(jì)劃的不斷調(diào)整和生產(chǎn)過(guò)程中品名的更換，造成了生產(chǎn)計(jì)劃不斷變更。
　　在這種生產(chǎn)模式下，企業(yè)的銷售部門需要對(duì)生產(chǎn)部門的情況非常了解，掌握生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，避免簽訂不合理合同，避免出現(xiàn)交貨期根本無(wú)法保證等問(wèn)題；而生產(chǎn)部門也需要及時(shí)掌握當(dāng)前的各項(xiàng)訂單情況、要能夠及時(shí)掌握生產(chǎn)的歷史情況和現(xiàn)時(shí)數(shù)據(jù)，快速準(zhǔn)確地根據(jù)銷售合同和調(diào)度計(jì)劃制訂科學(xué)合理的生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃。要實(shí)現(xiàn)上述的功能要求，需要的不僅是先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和能力，更重要的是保證從接單——編排生產(chǎn)計(jì)劃——生產(chǎn)——控制——派送等一系列各個(gè)環(huán)節(jié)的信息暢通，在企業(yè)的計(jì)劃層與生產(chǎn)控制層之間建立起“直通車”。
1．2 煙草行業(yè)發(fā)展的需要
　　全國(guó)煙草行業(yè)總體上是一個(gè)產(chǎn)大于銷的狀況，生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于市場(chǎng)需求。找出影響產(chǎn)品質(zhì)量和導(dǎo)致成本增加的因素，提高計(jì)劃的實(shí)時(shí)性和靈活性，同時(shí)又能改善生產(chǎn)線的運(yùn)行效率已成為每個(gè)企業(yè)所關(guān)心的問(wèn)題。煙草企業(yè)要達(dá)到成本和質(zhì)量的雙贏，必須嚴(yán)格控制產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程和影響生產(chǎn)的各種因素。有效的方法就是加強(qiáng)對(duì)原材料和人員工時(shí)的全面監(jiān)控與調(diào)度，對(duì)生產(chǎn)線上的各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行有效地監(jiān)控和信息管理，加強(qiáng)生產(chǎn)資源綜合調(diào)度管理，使之發(fā)揮最大效益。
1．3 煙草企業(yè)信息化的需要
　　目前，煙草企業(yè)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程集成化程度很高，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，在長(zhǎng)期的信息化應(yīng)用過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了過(guò)程的自動(dòng)化。在管理信息化方面，隨著企業(yè)信息化建設(shè)的不斷深入，ERP等信息化管理軟件，逐漸為眾多的企業(yè)所接受，并開(kāi)始廣泛應(yīng)用于企業(yè)管理中，企業(yè)也因此取得了一定的管理效益。信息化可以把生產(chǎn)的高度自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化有效地結(jié)合起來(lái)。
“　　以信息化促進(jìn)工業(yè)化”是制造業(yè)提高生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)水平的必然選擇，但是應(yīng)當(dāng)看到，煙草企業(yè)底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)雖已基本實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化，并且在此基礎(chǔ)上形成了相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，但是每個(gè)系統(tǒng)都有各自的處理邏輯、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)模型和通信機(jī)制，從而形成一個(gè)個(gè)信息孤島，導(dǎo)致信息資源缺乏共享和生產(chǎn)過(guò)程的統(tǒng)一管理。同時(shí)，底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)和上層的管理系統(tǒng)之間缺少一個(gè)中間層軟件，這使得底層大量的數(shù)據(jù)閑置，不能為管理層提取出有建設(shè)性的信息。例如，重慶煙草公司涪陵分廠，有4個(gè)控制中心：制絲工段中控室和能源中控室、LGV中控室和卷接包數(shù)采控制室。雖然各個(gè)控制中心從硬件通訊上是相通的，但在軟件上卻相互獨(dú)立，不能提供資源共享。同時(shí)各個(gè)控制中心都有各自的數(shù)據(jù)庫(kù)，由于這些數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)獨(dú)立，且數(shù)據(jù)庫(kù)格式也不盡相同，與上層管理系統(tǒng)又缺少一個(gè)中間層軟件的溝通，使得底層大量的數(shù)據(jù)閑置，不能為管理層提供有建設(shè)性的信息。
2 實(shí)例分析
　　以重慶煙草公司重慶分廠為例，以大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)、軟總線技術(shù)，建立開(kāi)放的、敏捷的制造執(zhí)行系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)信息的監(jiān)測(cè)、控制以及生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化管理。
2．1 關(guān)鍵技術(shù)
　　由于煙草企業(yè)制造集成系統(tǒng)是面向卷煙生產(chǎn)全過(guò)程，為實(shí)時(shí)生產(chǎn)管理服務(wù)的。因此，設(shè)計(jì)和實(shí)施重慶分廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）必須根據(jù)實(shí)際，結(jié)合制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的發(fā)展趨勢(shì)，采用以下關(guān)鍵技術(shù)：
　?。?）建立高通用性的構(gòu)架。可以將分廠實(shí)施的制造執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為3個(gè)層次：領(lǐng)域?qū)?、?duì)象層和基礎(chǔ)架構(gòu)層，3層之間相互獨(dú)立，從而為MES的高度集成性實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)保證?；A(chǔ)架構(gòu)層是基于CORBA、RMI（Remote Method Interface）和DCOM等公共標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范而建立的，是一種理想的軟總線，尤其CORBA的分布對(duì)象技術(shù)，可以通過(guò)裝配或擴(kuò)展對(duì)象實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，對(duì)象可以在不影響系統(tǒng)中的其他對(duì)象交互關(guān)系的前提下被修改，真正實(shí)現(xiàn)軟件構(gòu)件的即插即用。
　?。?）提高可集成性。從技術(shù)發(fā)展角度和用戶需求來(lái)看，軟件結(jié)構(gòu)本身應(yīng)能與其他應(yīng)用系統(tǒng)集成，做到信息共享和資源共享。因此，在進(jìn)行軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮到了這一點(diǎn)，不僅提高了企業(yè)MES中遺產(chǎn)系統(tǒng)的生命周期，降低對(duì)信息系統(tǒng)的投入，同時(shí)，也為目前及將來(lái)選擇較為合適的各種軟件提供了更大的空間。
　?。?）提高互操作性。采用SYBASE的PowerDesinger ll數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)以及該平臺(tái)的開(kāi)放性保證可從不同的MES系統(tǒng)以及不同模塊中裁剪不同的功能，以滿足某個(gè)特定任務(wù)的需要，實(shí)現(xiàn)互操作。
　?。?）基于微軟的．NET平臺(tái)開(kāi)發(fā)技術(shù)。．NET框架旨在實(shí)現(xiàn)下列目標(biāo)：提供一個(gè)一致的面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境，而無(wú)論對(duì)象代碼是在本地存儲(chǔ)和執(zhí)行，還是在本地執(zhí)行但在Intemet上分布，或者是遠(yuǎn)程執(zhí)行；提供了一個(gè)將軟件部署和版本控制沖突最小化的代碼執(zhí)行環(huán)境；提供一個(gè)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；提供一個(gè)可 肖除腳本環(huán)境或解釋環(huán)境的性能問(wèn)題的代碼執(zhí)行環(huán)境；使開(kāi)發(fā)人員的經(jīng)驗(yàn)在面對(duì)類型不同的應(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(shí)保持一致；按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生成所有通訊，以確?；冢甆ET框架的代碼可與其他任何代碼集成。
　　致成本增加的因素，提高計(jì)劃的實(shí)時(shí)性和靈活性，同時(shí)又能改善生產(chǎn)線的運(yùn)行效率已成為每個(gè)企業(yè)所關(guān)心的問(wèn)題。煙草企業(yè)要達(dá)到成本和質(zhì)量的雙贏，必須嚴(yán)格控制產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程和影響生產(chǎn)的各種因素。有效的方法就是加強(qiáng)對(duì)原材料和人員工時(shí)的全面監(jiān)控與調(diào)度，對(duì)生產(chǎn)線上的各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行有效地監(jiān)控和信息管理，加強(qiáng)生產(chǎn)資源綜合調(diào)度管理，使之發(fā)揮最大效益。
2．2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成
　　在煙草企業(yè)信息化過(guò)程中，MES是生產(chǎn)自動(dòng)化與管理信息化之間的重要橋梁，根據(jù)煙草行業(yè)的自身特點(diǎn)，即混合模式的生產(chǎn)方式；生產(chǎn)計(jì)劃變動(dòng)頻繁；較高的生產(chǎn)預(yù)測(cè)性要求；設(shè)備需要維護(hù)量大，生產(chǎn)工藝柔性小，維護(hù)頻繁等，煙草工業(yè)企業(yè)的MES系統(tǒng)模型的構(gòu)建應(yīng)注重從生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)到成品產(chǎn)出的生產(chǎn)優(yōu)化信息，即對(duì)上層計(jì)劃管理是執(zhí)行，對(duì)下層控制系統(tǒng)是指揮。除此之外，設(shè)計(jì)和建立MES系統(tǒng)的必要條件是建立完備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，MES需要的數(shù)據(jù)直接來(lái)源于生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后，生成生產(chǎn)過(guò)程信息，供MES系統(tǒng)使用。煙草企業(yè)MES系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)查詢、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、質(zhì)量控制、物流跟蹤、物耗成本、安全消防監(jiān)控、能源動(dòng)力管理、設(shè)備維護(hù)以及人力資源管理。圖l是了重慶分廠的MES與管理信息系統(tǒng)、底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)的相互關(guān)系與數(shù)據(jù)傳遞情況。

2．3 系統(tǒng)目標(biāo)
　　該系統(tǒng)根據(jù)多年的煙草行業(yè)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，企業(yè)重點(diǎn)突出了生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備管理的三條主線，圍繞它們進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)，以適應(yīng)重慶分廠生產(chǎn)的實(shí)際情況，也滿足了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理的需要。該廠的MES是建立在完善的工商數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、能源管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、一號(hào)工程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(shí)時(shí)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)提供了一種全新的生產(chǎn)管理模式，使煙草企業(yè)的生產(chǎn)管理上升到全新的管理水平，具體實(shí)施要求如下：
　?。?）利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量的在線監(jiān)控，提高快速反應(yīng)能力，促進(jìn)生產(chǎn)管理由被動(dòng)指揮型向以預(yù)防為主、在線控制的主動(dòng)實(shí)時(shí)指揮型管理體系發(fā)展。
　　（2）工商數(shù)據(jù)采集需要填報(bào)的各類報(bào)表都涉及卷煙、單位或者煙葉代碼，決策管理系統(tǒng)基礎(chǔ)代碼體系采用的是國(guó)家局標(biāo)準(zhǔn)代碼，但是大多數(shù)煙草企業(yè)多年來(lái)的業(yè)務(wù)或者統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)都是用企業(yè)自編的代碼。雖然工商數(shù)據(jù)采集報(bào)表中的代碼都使用國(guó)家的統(tǒng)一代碼，但數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為了方便用戶，系統(tǒng)支持用戶沿用以往的編碼習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)的過(guò)程是填報(bào)報(bào)表，用戶填寫自己企業(yè)的自編碼，然后再數(shù)據(jù)審核，系統(tǒng)利用預(yù)先維護(hù)好的代碼對(duì)應(yīng)表進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換，把本地代碼（自編代碼）轉(zhuǎn)化成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代碼。為了識(shí)別不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行企業(yè)自編的本地代碼和國(guó)家代碼的一對(duì)一或多對(duì)一的映射。
　?。?）利用能源數(shù)據(jù)采集所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，監(jiān)視企業(yè)內(nèi)部各公用工程生產(chǎn)和消費(fèi)情況；分析各部門資源利用效率和節(jié)能潛力；監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行、能耗狀況；統(tǒng)計(jì)各部門、各車間能源消耗狀況；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、大耗能設(shè)備的能源利用。另外通過(guò)數(shù)據(jù)采集，還可以與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)密切結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)內(nèi)部水、電、氣等公用資源進(jìn)行管理；完成生產(chǎn)與能源的協(xié)調(diào)管理。合理利用資源，為企業(yè)信息系統(tǒng)提供包括企業(yè)能耗成本、企業(yè)能耗定額的管理。
3 結(jié)束語(yǔ)
　　制造執(zhí)行系統(tǒng)軟件彌合了企業(yè)計(jì)劃層和生產(chǎn)車間過(guò)程控制系統(tǒng)之間的間隔，是制造過(guò)程信息集成的紐帶。MES通過(guò)強(qiáng)調(diào)制造過(guò)程的整體優(yōu)化來(lái)幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，同時(shí)也為敏捷制造企業(yè)的實(shí)施提供了良好的基礎(chǔ)。深刻理解MES這一先進(jìn)的管理思想，把握它的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于如何研究和推廣MES應(yīng)用具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。以往MES通常是一個(gè)很大的整體軟件系統(tǒng)，其定制和維護(hù)的成本很高。隨著計(jì)算機(jī)支撐技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)更加模塊化、更具柔性的MES系統(tǒng)成為可能，實(shí)施和維護(hù)MES的成本大大降低。因此，MES作為流程CIMS的核心，在煙草工業(yè)生產(chǎn)的綜合自動(dòng)化進(jìn)程中有好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]李平，楊春節(jié)，宋執(zhí)環(huán)．制造執(zhí)行系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中功能模型的研究[J]．信息與控制，2005，35（10）：199-201
[2]王凌，金以慧，金以慧．MES一流程工業(yè)CIMS發(fā)展的關(guān)鍵[J]．化工自動(dòng)化及儀表，2001（28）：4
[3]孫宇，蔣曉春．略論制造執(zhí)行系統(tǒng)研究[J]．高技術(shù)通訊，1999（9）：39—41
[4]樓佩煌，蔣凌燕．基于WEB的制造執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究[J]．機(jī)械制造與自動(dòng)化，2002，45（1）：83—87
[5]許曉棟，鄒澤明．制造執(zhí)行系統(tǒng)與企業(yè)信息系統(tǒng)的集成研究[J]．機(jī)床與液壓，2003，18（3）：24