大数据环境下的智慧制造研究——可重构MES视角
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摘 要：以可重构MES视角，从研究现状和研究目标两方面，梳理大数据环境下的智慧制造研究，对于充分发挥企业制造资源的效益和作用，提高航空、航天产品快速批量生产能力和快速响应制造能力，提高航空航天企业先进制造应用水平具有重要意义。
关键词：MES;大数据;智慧制造;质量改进
中图分类号：F49 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2019）18-0154-02
引言
MES（Manufacturing Execution System）是制造企业底层车间管理应用软件，开始于离散型制造工业，进而又扩展到了各种流程工业。从生产管理的特点与流程视角来看，离散工业和流程工业存在着极大差异。目前，从行业角度看来，一方面，MES系统的开发与应用来自于底层自动化供应商;另一方面，MES系统来自于企业资源管理和供应链管理的供应商，因此MES在各种行业中都存在有较好的原始积累与应用基础。比如，石油化工行业的MES中，比较知名的供应商包括YOKOGAWA（横河）、Aspen、Honeywell等;冶金行业的典型MES供应商包括PSI、Broner、AIS等。此外，Siemens、Wonderware、Rockwell在离散和流程方面都有相应的解决方案和产品。
一、研究现状
目前这些产品尚不能适应于我国航空航天制造业的需求，存在的问题包括以下几方面。
1.系统缺少来自于底层的实时响应。MES系统的主要功能是收集车间生产的相关信息，尤其是在制品相关的物料、工装、设备和人员等状态信息，对这些信息进行实时的采集和反馈。收集到的实时信息可以帮助上层计划系统进行实时的计划调度及优化的智能决策。但是，目前的MES研究表明，MES在收集数据的时效性上缺乏有力的工具支持，不能到达实时收集数据的效果，导致有MES系统产生的计划调度等执行方案的可执行性差，信息的不及时确实制约着MES算法执行的效果和效率。因此，大多企業还不能够达到使用MES进行自动化调度的目标。
2.各行业的MES系统组件化、开放性不足。MES系统是实现上层计划调度命令下达和底层状态信息反馈等信息交换的中枢。MES系统要求能够适应各种特点的生产需求，要求MES系统的可配置性、可重构性。但是，企业在开发和使用MES时过分依赖企业流程缺乏整体规划，使得MES软件的开发只针对特定的生产模式、车间特点与组织形式，致使现有的MES过分专注于具体的流程，系统的可重用性、重构性与开放性都比较差。从系统融合的角度来看，MES与ERP、CAPP等系统信息无法融合与公用，使得企业整体信息化水平较低。已有的MES软件缺乏航空、航天产品研制生产急需的产品追踪、加工信息采集与反馈、装配齐套性与质量控制等功能，系统不完整。
3.MES要适应现代企业定制化生产的特点。高端装备制造业产品生产的特点要求MES能够到达由产品快速变批量、快速响应制造和混线生产的特点，并在此特点的基础上到达对生产线及企业业务流程重构的需求。随着生产企业生产技术的变革与生产产品的多元化，原有产品的一次性解决方案开始僵化，无法伴随高端装备制造企业成长，无法满足这类企业的特点与要求，需要对MES的架构与开发进行改进。
二、研究目标
1.可配置、可重构、可集成的MES体系结构。现有MES系统通常针对特定企业需求，很难应对企业业务流程的变更或重组以及具有较高行业的适用性，系统的可配置性、可重构性、可扩展性较差。可配置、可重构、可集成的MES体系结构，其难点主要在于行业共性的工厂模型建模方法和支持业务流程变更的运行平台。
2.面向离散制造业工艺、计划、过程和资源配置的协同。由于离散制造业的生产特点，需要工艺规划与生产制造的配置化与柔性化，因此面向工艺、计划、过程和资源配置的系统成为目前MES系统研究的重要问题。利用车间的柔性，充分开发车间内制造资源的应用极限，改变车间制造瓶颈，达到解决快速响应与车间计划柔性的目的。
结语
围绕国内航空航天制造业MES的实际需求现状，突破多源动态信息采集、生产过程可视化、计划和调度的智能优化、制造资源快速响应及优化配置等关键技术，基于集成平台和支撑工具集构建可配置、可适应、可集成的离散型MES体系结构;针对混合型生产模式，开发包括多源数据采集与集成、制造过程监控、资源配置与状态管理、制造过程性能分析与仿真等在内的软硬件构件与系统集成平台，选择典型企业进行应用验证，最终形成面向航天行业的MES解决方案和具有市场竞争力的可配置MES产品，并在航空、航天行业重点离散制造行业推广应用，从而全面提升我国制造企业高效和低成本制造的能力，实现快速响应制造。
参考文献：
[1] 徐匡迪.从制造大国到制造强国[DB/OL].腾讯财经，2019-03-22.
[2] 陈俊芳.质量改进与质量管理[M].北京：北京师范大学出版社，2007.
[3] 鲍尔·克劳士比管理顾问中心.质量改进手册[M].北京：中国城市出版社，2003.
[4] 卢显林.零缺陷管理[M].北京：中国商业出版社，2006.
[5] 柴邦衡.ISO9000 质量管理体系[M].北京：机械工业出版社，2002.
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