制造执行系统资源管理的研究与应用
|
摘要
制造执行系统(MES)是位于上层的计划管理系统与底层的工业控制系统之间的面向车间层的管理信息系统，在计划管理层与底层控制之间架起了一座联系的桥梁，填补了两者之间的鸿沟，使整个企业的信息畅通、完整。长期以来由于种种原因，单元的制造资源管理自动化程度低，相对地阻碍了单元自动化的运行，如何更好地管理单元制造资源，提高生产自动化、提高生产效率及资源利用率，降低生产成本，已成为制造系统中一个重要的研究课题。
本文重点对制造执行系统资源管理的功能、性能、接口需求进行分析，在需求分析的基础上，用IDEF0、IDEF1X方法建立了系统的功能模型和信息模型，分析了资源管理系统与作业计划管理系统的动态联系。该系统的主要功能模块有：刀具管理、量具管理、工装管理、物料管理、设备管理、人员管理。能够实现跨部门的信息共享要求和相关模块内容的查询、浏览、添加、删除和修改等功能。
该系统采用当今流行的Web框架，开发工具选用ASP，数据库管理系统选用Access2000，具有用户界面友好、操作简单、实用性强等特点。通过单元化资源管理系统的应用，能够实现车间资源管理的科学化、规范化和信息化，提高车间运行效率及资源利用率、降低车间运行成本，使机械生产车间的制造资源管理上了一个新台阶，具有很强的实际意义和应用价值。
The manufacturing execution system (MES), which is located between the project control system on upper level and the industrial control system on bottom level, is the management information system designed for workshop level. The manufacturing execution system, just like a bridge set up between the project control level and industrial control level, has joined these two levels together and ensured information to be transmitted throughout the whole enterprise in a smooth and integrated way. Due to various reasons, for a long time the degree of automation for the unit manufacturing resource management is fairly low, which has relatively obstructed unit automation progress. Therefore, It has become an important research topic in the field of manufacturing system that how to better manage the unit manufacturing resource, raise the degree of production automation, heighten the production efficiency and level of resources utilization, and lower production cost.
The article is focused on analyzing function, performance and interface requirements of the resource management of MES. Based on requirement analysis, the writer has analyzed the dynamic relation between resource management system and production planning management system by establishing function module and information module for the system via the methods of IDEF0 and IDEF1X. The major function modules for this system are: cutting tools management, measuring tools management, work clothes management, materials management, equipments management, personnel management. In this system the requirements for trans-departmental information sharing can be satisfied and the functions such as inquiry, browsing, increase, deletion and revision to the related module are also available.
This system has used the Web frame which is very popular nowadays, and adopted ASP as developing tool and selected Access2000 as its database management system. This system is provided with characteristics such as friendly user interface, easy operation and strong usability, etc. Through application of the unit resource management system, the scientific style and standardization and IT application for the workshop resource management can be realized. Furthermore, the production efficiency and level of resources utilization in the workshop has been raised and the operating cost lowered accordingly. Hence, the manufacturing resource management in mechanical production workshop has reached a higher level, which is of great practical significance and application value.
本文重点对制造执行系统资源管理的功能、性能、接口需求进行分析，在需求分析的基础上，用IDEF0、IDEF1X方法建立了系统的功能模型和信息模型，分析了资源管理系统与作业计划管理系统的动态联系。该系统的主要功能模块有：刀具管理、量具管理、工装管理、物料管理、设备管理、人员管理。能够实现跨部门的信息共享要求和相关模块内容的查询、浏览、添加、删除和修改等功能。
该系统采用当今流行的Web框架，开发工具选用ASP，数据库管理系统选用Access2000，具有用户界面友好、操作简单、实用性强等特点。通过单元化资源管理系统的应用，能够实现车间资源管理的科学化、规范化和信息化，提高车间运行效率及资源利用率、降低车间运行成本，使机械生产车间的制造资源管理上了一个新台阶，具有很强的实际意义和应用价值。
The manufacturing execution system (MES), which is located between the project control system on upper level and the industrial control system on bottom level, is the management information system designed for workshop level. The manufacturing execution system, just like a bridge set up between the project control level and industrial control level, has joined these two levels together and ensured information to be transmitted throughout the whole enterprise in a smooth and integrated way. Due to various reasons, for a long time the degree of automation for the unit manufacturing resource management is fairly low, which has relatively obstructed unit automation progress. Therefore, It has become an important research topic in the field of manufacturing system that how to better manage the unit manufacturing resource, raise the degree of production automation, heighten the production efficiency and level of resources utilization, and lower production cost.
The article is focused on analyzing function, performance and interface requirements of the resource management of MES. Based on requirement analysis, the writer has analyzed the dynamic relation between resource management system and production planning management system by establishing function module and information module for the system via the methods of IDEF0 and IDEF1X. The major function modules for this system are: cutting tools management, measuring tools management, work clothes management, materials management, equipments management, personnel management. In this system the requirements for trans-departmental information sharing can be satisfied and the functions such as inquiry, browsing, increase, deletion and revision to the related module are also available.
This system has used the Web frame which is very popular nowadays, and adopted ASP as developing tool and selected Access2000 as its database management system. This system is provided with characteristics such as friendly user interface, easy operation and strong usability, etc. Through application of the unit resource management system, the scientific style and standardization and IT application for the workshop resource management can be realized. Furthermore, the production efficiency and level of resources utilization in the workshop has been raised and the operating cost lowered accordingly. Hence, the manufacturing resource management in mechanical production workshop has reached a higher level, which is of great practical significance and application value.
引文
1 严隽琪．制造系统信息集成技术．上海：上海交通大学出版社，2001：5-6
2 张伦伟．CIMS的技术概要、发展现状及趋势，CAD／CAM，2001，7：3-6
3 饶运清．MES-面向制造车间的实时信息系统，信息技术，2002，(2)：61-63
4 Thomas, Kelly, Electronic Data Systems. MES in the Age of Agile Manufacturing. A Presentation at MESA Roundtable 4, Chicago,Sep. 13,1995
5 Mchael McClellan. Applying Manufacturing Execution Systems. CRC Press, 1997,3:21-24
6 D.Brandl. MES Software: A Critical Element in the Enterprise Integration Process,I&CS(USA), 1999,72(10):51-56
7 Vijayan and Jaiku mar. Manufacturing Execution Systems Computer World, 2000,34(31):38-42
8 于海斌，朱云龙．可集成的制造执行系统．计算机集成制造系统CIMS，2000，6(6)：1-6
9 孙宇．略论制造执行系统研究．高技术通讯，1999，(10)：60-63
10 MESA International. MES Functionalities & MRP to MES Data Flow Possibilities. MESA International White Paper Number 2,1997
11 D. Scott. Comparative Advantage through Manufacturing Execution Systems. Proceedings of the SEMICON Taiwan 96 IC Seminar, September 1996:227-236
12 刘世平．车间管理控制系统信息模型研究，华中理工大学学报，2000，28，(10)：4-5
13 蒋凌燕，楼佩煌．基于WEB的制造执行系统实现技术研究，电气技术与自动化，2004，33(1)：59-63
14 陈宇，廖永斌，段鑫，等．制造业车间级管理系统(MES)及其典型结构，广东自动化与信息工程，2004，(2)：24-27
15 MESA International.MES Software Evaluation/Selection.MESA International White Paper Number 4,1997
16 MESA International. MES Explained: A High Level Vision-MESA International, 1997,9:6
17 MESA International. Controls Definition & MES to Controls Data Flow Posslbittles. MESA International, 1995,8:3
18 罗富中，施法中．制造执行系统及其相关技术研究．机械制造，2004，476(4)：7-9
19 刘晓冰．MES：一个有效的制造执行过程计划和控制技术．企业管理与信息化，2003，32(5)：69-70
20 宋海生．制造执行系统与企业资源计划的集成．组合机床与自动化加工技术，2003，(10)：20-22
21 张新聚．基于MES的刀具管理研究．[河北工业大学硕士学位论文]．2002．3：9-11
22 沈昕．高效数控环境下单元化制造资源管理研究与应用．[西北工业大学硕士学位论文]．2003．3：50-56
23 蔡宗淡，王宁生，王志胜，等．制造执行系统的功能模型．计算机工程与用，2004，24：197-199
24 喻富超．面向CIMS的车间制造执行系统．制造业自动化，2004，26(11)：15-17
25 张智勇，刘世荣，程涛．网络化制造系统中资源快速重组的策略研究压．中国机械工程，2002，(1)：82-86
26 陈建国，白杨．支持网络化制造的车间资源的管理系统．机电工程技术，2005，34(9)：23-25
27 杨涛，王云莉，肖田元．网络化制造环境下的资源发现研究．计算机集成制造系统-CIMS，2003，9(1)：47-51
28 周光辉，江平宇．基于移动Agent的网络化制造资源的封装和集成．计算机集成制造系统-CIMS，2002，8(9)：57-61
29 赵小惠，孙林岩，张涛．网络化制造资源集成研究．中国机械工程，2002，13(14)：1206-1208
30 王志坚，蔡自兴，陈松乔．运用IDEF方法进行CIMS设计．电脑与信息技术，1998，(2)：40-41
31 石双元，刘高峡．IDEF1X信息建模与逻辑设计．华中理工大学学报，1997，25(4)：102-104
32 廖信彦．Active Server Pages 3.0彻底研究．北京：中国铁道出版社，2001：21-46
33 江晓平，吴勇强，张宏林．ASP网络开发技术．北京：人民邮电出版社，2000：30-45
34 Ed Barkmeyer, Peter Nenno, Shan Feng et. al.NIST Response to MES Request for Information. NlST Response to RFI-3:W-S Models, 1999
35 KOKKO T.Total tooling management system[A].Proc.7th International Conference on Flexible Manufacture System [C].Oxford, UK:IFS Publication Cotswold Press LTD,1988,67-77
36 范玉顺，刘飞，祁国宁．网络化制造系统及其应用实践．北京：机械工业出版社，2004：78-132
37 孙彦广，刘晓强，顾佳晨，等．制造执行系统(MES)的定位．冶金自动化，2003，(5)：14-17
38 MESA International,MES Functionalities & MRP to MES Data Flow Possibities.MESA International,1997,3:2
39 李晓林，张彦铎．基于三层结构的设备管理信息系统开发技术及其实现．计算机应用，2001，8：222-223
40 蔡建国，吴祖育．现代制造技术导论．上海：上海交通大学出版社，2002：177-187
41 高晓平．先进制造管理技术及其应用．北京：机械工业出版社，2005：213-268
42 董绍华，郭顺喜．基于Intranet的设备管理信息系统．冶金设备，2000，6：43-45
43 胡伟，钟毅芳，周济．CIM环境下刀具资源信息模型研究，华北工学院学报，2000，21(2)：152-155
44 刘治红，严中青．车间生产管理数字化解决方案．先进制造技术，2005，24(4)：33-35
45 张书亭，杨建军，邹学礼．面向敏捷制造车间的制造执行系统研究，新技术新工艺，2000，(2)：2-4
46 郑力，陈恳，张伯鹏．制造系统．北京：清华大学出版社，2001：123-136
47 李玲，范牧昌．FMS刀具管理系统的研究．华东船舶工业学院学报，2000，14(5)：50-53
48 孙大涌．先进制造技术．北京：机械工业出版社，2000：320-354
49 许青松，杨建华，吴澄．面向对象的车间控制模型．清华大学学报，1998，38(10)：81-84
50 欧阳普仁，杨昌明．企业设备管理系统研究．机械设计与制造工程，1999，1：27-28
51 欧阳普仁，龚光容．一个FMS刀具管理系统．南京理工大学学报，1998，22(2)：133-136
52 陈丹伟，张力军，王宁生．基于客户／服务器的车间控制器．南京航空航天大学学报，1998，2：66-70
2 张伦伟．CIMS的技术概要、发展现状及趋势，CAD／CAM，2001，7：3-6
3 饶运清．MES-面向制造车间的实时信息系统，信息技术，2002，(2)：61-63
4 Thomas, Kelly, Electronic Data Systems. MES in the Age of Agile Manufacturing. A Presentation at MESA Roundtable 4, Chicago,Sep. 13,1995
5 Mchael McClellan. Applying Manufacturing Execution Systems. CRC Press, 1997,3:21-24
6 D.Brandl. MES Software: A Critical Element in the Enterprise Integration Process,I&CS(USA), 1999,72(10):51-56
7 Vijayan and Jaiku mar. Manufacturing Execution Systems Computer World, 2000,34(31):38-42
8 于海斌，朱云龙．可集成的制造执行系统．计算机集成制造系统CIMS，2000，6(6)：1-6
9 孙宇．略论制造执行系统研究．高技术通讯，1999，(10)：60-63
10 MESA International. MES Functionalities & MRP to MES Data Flow Possibilities. MESA International White Paper Number 2,1997
11 D. Scott. Comparative Advantage through Manufacturing Execution Systems. Proceedings of the SEMICON Taiwan 96 IC Seminar, September 1996:227-236
12 刘世平．车间管理控制系统信息模型研究，华中理工大学学报，2000，28，(10)：4-5
13 蒋凌燕，楼佩煌．基于WEB的制造执行系统实现技术研究，电气技术与自动化，2004，33(1)：59-63
14 陈宇，廖永斌，段鑫，等．制造业车间级管理系统(MES)及其典型结构，广东自动化与信息工程，2004，(2)：24-27
15 MESA International.MES Software Evaluation/Selection.MESA International White Paper Number 4,1997
16 MESA International. MES Explained: A High Level Vision-MESA International, 1997,9:6
17 MESA International. Controls Definition & MES to Controls Data Flow Posslbittles. MESA International, 1995,8:3
18 罗富中，施法中．制造执行系统及其相关技术研究．机械制造，2004，476(4)：7-9
19 刘晓冰．MES：一个有效的制造执行过程计划和控制技术．企业管理与信息化，2003，32(5)：69-70
20 宋海生．制造执行系统与企业资源计划的集成．组合机床与自动化加工技术，2003，(10)：20-22
21 张新聚．基于MES的刀具管理研究．[河北工业大学硕士学位论文]．2002．3：9-11
22 沈昕．高效数控环境下单元化制造资源管理研究与应用．[西北工业大学硕士学位论文]．2003．3：50-56
23 蔡宗淡，王宁生，王志胜，等．制造执行系统的功能模型．计算机工程与用，2004，24：197-199
24 喻富超．面向CIMS的车间制造执行系统．制造业自动化，2004，26(11)：15-17
25 张智勇，刘世荣，程涛．网络化制造系统中资源快速重组的策略研究压．中国机械工程，2002，(1)：82-86
26 陈建国，白杨．支持网络化制造的车间资源的管理系统．机电工程技术，2005，34(9)：23-25
27 杨涛，王云莉，肖田元．网络化制造环境下的资源发现研究．计算机集成制造系统-CIMS，2003，9(1)：47-51
28 周光辉，江平宇．基于移动Agent的网络化制造资源的封装和集成．计算机集成制造系统-CIMS，2002，8(9)：57-61
29 赵小惠，孙林岩，张涛．网络化制造资源集成研究．中国机械工程，2002，13(14)：1206-1208
30 王志坚，蔡自兴，陈松乔．运用IDEF方法进行CIMS设计．电脑与信息技术，1998，(2)：40-41
31 石双元，刘高峡．IDEF1X信息建模与逻辑设计．华中理工大学学报，1997，25(4)：102-104
32 廖信彦．Active Server Pages 3.0彻底研究．北京：中国铁道出版社，2001：21-46
33 江晓平，吴勇强，张宏林．ASP网络开发技术．北京：人民邮电出版社，2000：30-45
34 Ed Barkmeyer, Peter Nenno, Shan Feng et. al.NIST Response to MES Request for Information. NlST Response to RFI-3:W-S Models, 1999
35 KOKKO T.Total tooling management system[A].Proc.7th International Conference on Flexible Manufacture System [C].Oxford, UK:IFS Publication Cotswold Press LTD,1988,67-77
36 范玉顺，刘飞，祁国宁．网络化制造系统及其应用实践．北京：机械工业出版社，2004：78-132
37 孙彦广，刘晓强，顾佳晨，等．制造执行系统(MES)的定位．冶金自动化，2003，(5)：14-17
38 MESA International,MES Functionalities & MRP to MES Data Flow Possibities.MESA International,1997,3:2
39 李晓林，张彦铎．基于三层结构的设备管理信息系统开发技术及其实现．计算机应用，2001，8：222-223
40 蔡建国，吴祖育．现代制造技术导论．上海：上海交通大学出版社，2002：177-187
41 高晓平．先进制造管理技术及其应用．北京：机械工业出版社，2005：213-268
42 董绍华，郭顺喜．基于Intranet的设备管理信息系统．冶金设备，2000，6：43-45
43 胡伟，钟毅芳，周济．CIM环境下刀具资源信息模型研究，华北工学院学报，2000，21(2)：152-155
44 刘治红，严中青．车间生产管理数字化解决方案．先进制造技术，2005，24(4)：33-35
45 张书亭，杨建军，邹学礼．面向敏捷制造车间的制造执行系统研究，新技术新工艺，2000，(2)：2-4
46 郑力，陈恳，张伯鹏．制造系统．北京：清华大学出版社，2001：123-136
47 李玲，范牧昌．FMS刀具管理系统的研究．华东船舶工业学院学报，2000，14(5)：50-53
48 孙大涌．先进制造技术．北京：机械工业出版社，2000：320-354
49 许青松，杨建华，吴澄．面向对象的车间控制模型．清华大学学报，1998，38(10)：81-84
50 欧阳普仁，杨昌明．企业设备管理系统研究．机械设计与制造工程，1999，1：27-28
51 欧阳普仁，龚光容．一个FMS刀具管理系统．南京理工大学学报，1998，22(2)：133-136
52 陈丹伟，张力军，王宁生．基于客户／服务器的车间控制器．南京航空航天大学学报，1998，2：66-70