1 课题研究的意义

当前电力设备制造业面临市场的激烈竞争，改变了从前以计划为主的生产方式，改为以客户需求为中心来指导生产，企业按客户订单来安排生产计划。在这种情况下，将MES引入电力设备制造业具有重要的意义：

(1)电力设备制造业企业的运营部门能够了解车间生产线的情况，实时掌握生产线的数据。生产过程发生任何异常问题如：生产物料缺失、人员怠工、设备故障、质量问题等，管理层将能够实时获取异常状况，并在第一时间针对异常进行处理。这样确保生产的顺利进行，并提高原材料、设备、人员利用率，从而大大减低生产成本。

(2)可以使销售部门实时了解车间生产状况，让客户实时了解订单的进度。利用MES系统海量数据统计，方便销售团队更准确预测市场从而可以更针对性制定销售计划。

(3)对生产过程的电力设备进行集成管理，通过系统自动控制电力设备，从而提升生产线自动化水平。

(4)可以实现文档管理、人员管理、生产过程与产品管理信息化。集中各方面数据统一管理，避免信息孤岛发生。

2 系统设计原则

制造执行系统开发的最终目的是使系统应用到实际的生产管理中去，使其服务于生产、方便管理，使全厂的生产在信息化管理的方式下更加趋于合理化，最终提高整个企业的经济效益。因此，在系统设计阶段应遵循以下原则：

2.1 易用性原则

MES系统是为解决当前生产管理中存在的问题而开发实施的一个应用系统。不同行业之间的MES存在着很大的差距，因此能否很好的满足生产业务的需要、充分解决工作中的实际问题，取得高投资回报是检验系统质量的主要因素。电力设备制造企业MES系统是用于生产车间层面的一个执行系统，它面对的用户主要是在车间作业的操作者。这些操作普的特点是普遍受教育程度比较低、对电脑应用不是太熟悉，如果设计出来的系统让使用者感觉到难用，他们不会积极地使用系统。这将导致使用者对日常系统数据维护产生反感甚至将导致系统被弃用的风险。因此这个MES系统的设计应该遵循易用性的原则。

2.2 系统先进性

系统的设计应该使用当前IT流行以及当前业界认可的先进技术。本电力设备制造金业MES系统以.NET为平台，利用WCF-Windows Comnlunkation Framework技术使前端与后台可以进行有效数据通讯，后台使用微软的SQL Server 2008作为数据库存储、系统提供大量的对象模型、属性、事件充分满足客户定制功能模块的无缝集成。

2.3 系统开放性

电力设备制造企业MES将面临ERP、PDM以及诸多现场设备的集成，因此平台开放性尤其重要。本系统提供丰富的接口集成如SAP，Access，PLC，Modbus，Modhus TCP，RS232/RS485等常用接口方式。

2.4 数据可靠性和完整性

本采用目前业界广泛应用的企业级事物管理框架。无论业务怎样复杂，数据的准确性和一致性均可得到保证。系统采取其独特的历史数据信息流技术，对某特定生产事件的数据记录集合采取缓存、填充、完成、更新等一系列处理，可以保证大滞后的数据，如远程数据和质量数据等能确保数据完整性且集成到正确的生产数据集合中。

3 需求分析

本文以某电力设备制造厂为依托，对其生产现状进行需求分析，设计并实现与该厂运作相符合的制造执行系统。

3.1 生产线简介

某公司断路器生产线是一条由国外知名厂家以及国内专业厂家共同开发的先进的断路器生产线。最高年产能可达到6万台，并且还具有扩张到年产8万台的能力，满足用户和日益增长的市场需求。

整个生产线主要由控制系统、电动滚筒传送线、专用夹具、移栽小车、提升机、空板返回线等组成一个整体。控制系统采用现场总线及PLC进行自动化控制，包括了生产线自动控制系统和产品流程控制两部分，实现了生产线的设备和产品流程的自动化。极大地减轻了劳动强度、简化了生产流程、提高了生产线的运行效率。具有自动化程度高、可靠性和安全性好等特点。自动专用装配、检验夹具及德国进口的断路器测试设备确保输出高质量的产品。

3.2 车间布局

　　‍‍某公司当前舍有12kV断路器生产线3条，40kV与KAT断路器生产线给一条、从左向右排列：前面三条为12kV断路器生产线，然后为40kV断路器生产、KAT断路器生产线。‍

　　4 系统物理结构

　　由于计算机网络技术的发展以及一些地理上分散经营的商业集团、公司对数据库应用的要求，数据库管理系统的运行环境从单机扩辰到网络，对数据的处理由集中式走向分布式。分布式的含义主要体现在三点：处理的分布、数据的分布和功能的分布。分布式环境要求企业信息系统采用具备分布处理信息功能的结构。客户端/服务器结构便是这样一种数据库体系结构。客户机/服务器结构由客户端和服务器组成。客户端完成数据处理、数据表示、用户接口等功能：服务器端完成DBMS的核心功能，包括对数据的处理和将结果返回到客户端等。本系统物理结构如图1所示。

图1 系统物理结构

5 系统的总体架构设计

针对系统需要与用户交互较多而且多数用户文化层次较低等的特点，从易用性、友好性等方面考虑，因此选用C/S模式、总体架构设计如图1所示。从架构层次视角来看：在客户端分三层分别为：客户端UI层、客户端逻辑处理层、底层IO接口：在服务器端也分三层：分别为远程数据IO接口、服务器端业务逻辑层、数据访问层。通过WCF技术，客户端可以调用服务器端所提供的服务。具体如图2所示。

图2 系统总体架构设计图

6 系统的功能设计

本系统的功能模块由两大部分组成，分别为生产控制管理模块和报表查询模块。生产控制管理模块又分为工单管理、在制品实时监控、质量管理、流程管理、工艺文件管理、员工管理、图纸查看七个功能模块。报表查询查询子系统分为FPY报表、质量缺陷统计报表、生产产能报表、工人产出报表、交货周期报表五个功能模块。各个模块实现自己功能的同时相互关联相互制约，本系统的功能结构框图如图3所示。

图3 MES功能结构框图

生产控制与管理模块：

(1)工单管理模块：可以把SAP里面已经释放的生产订单下载到MES数据库，然后在各个工位有序的显示。

(2)在制品实时监控模块：可以实时跟踪在生产线上在制品的生产过程。

(3)质量管理：对生产的各个工序的各种质量等级标准进行录入，生成质量等级列表。对各工序生产出的不舍格半成品或成品以及不舍格原因和解决办法进行录入，生成故障诊断列表，供以后查询参考，进而提高产品质量。

(4)流程管理：可以按设计好的产品工艺动态设置产品的流程。

(5)工艺文件管理：可以针对产品类型与生产工序进行工艺文件的配置，方便工人在各自工序生产时查阅工艺文件，提高生产效率，以便实现车间的无纸化目标。

(6)用户管理：可以对用户的基本信息进行管理，将用户的登录信息作成条码，当用户登录系统时通过扫描条码信息将可以方便登录系统，省去繁琐键盘录入工作。系统通过角色设置权限。如系统管理员具有最的管理权限，可以对本系统的所有用户进行管理，如添加用户、删除用户、修用户权限等：工头具有超级用户的权限，可以从SAP下载工单、更改工单优先级、质量缺陷原因配置维护等。

(7)图纸查看：实现与Smarteam数据管理系统集成，在生产过程中可实时在线查看装配零件的二维或三维图纸。

7 系统分层设计

基于第5节系统的整体架构分析以及第6节功能设计分析，系统分层设计如图4所示。系统按组件化的方式进行设计，把功能相对对立的模块包装为组件。最后系统整体再由各组件统一拼装而成。

图4 系统分层

8 总结

通过这套电力设备制造企业MES系统弥舍了企业计划层和生产车间过程控制系统之间的间隙，帮助企业降低成本，按期交货，提高产品及服务质量，使企业能在全球化的竞争中立于不败之地。坚于笔者水平，本系统还存在诸多不足，比如SAP与MES数据同步性，系统性能等方面还有诸多要提高的地方。这将激励我以后工作中不断努力，积极寻找问题解决办法，希望再下一个项目中可以设计车更完善的系统。