制造执行系统MES理论与应用研究论文75844.docx
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1、上海交通大学本科毕业论文 制造执行系统MES理论与应用研究上海交通大学本科毕业论文制造执行系系统MEES理论论与应用用研究学 生:胡胡琪强学 号:7707111100400003专 业:计计算机(信信息安全全)导 师: 王轶骏骏 学校代代码:上海交通大大学网络络教育学学院二八年年九月制造执行系系统MEES理论论与应用用研究中文摘要制造业是我我国国民民经济重重要的支支柱产业业。伴随随中国加加入WTTO和经经济全球球化,中中国正在在成为世世界制造造业的中中心。中中国的制制造业企企业面临临日益激激烈的国国内外竞竞争,中中国的半半导体工工业面临临诸多挑挑战, 如更加加灵活的的生产, 更苛苛刻的质质量要
2、求求以及具具备竞争争力的成成本。如如何迅速速提高企企业的核核心竞争争力,就就是以信信息化带带动工业业化,加加快信息息化进程程,通过过投资具具有成本本效益的的生产线线,使用用最新的的科技。走新型工业化道路。制造执行管管理系统统(Maanuffactturiing Exeecuttionn Syysteem:MMES)是企业业CIMMS信息息集成的的纽带,是是实施企企业敏捷捷制造战战略和实实现车间间生产敏敏捷化的的基本技技术手段段。 本论文主要要以某半半导体制制造工厂厂计算机机集成制制造系统统为背景景,通过过需求调调研分析析,根据据企业的的特定生生产环境境,提出出了MESS系统功功能模块块设计及及
3、实现架架构,并并且就系系统模块块的实现现方法作作了详细细地阐述述。针对对如何与与企业其其它信息息系统进进行有效效地集成成,本文文提出基基于OPPC技术术的MEES与底底层控制制系统间间集成,基基于WEEB技术术的MEES与上上层信息息系统间间集成,并并对如何何实现MMES系系统与SSAP ERPP系统的的集成进进行了个个性化设设计。关键词:MMES,集成,OOPC,Web第 20 页 共 81 页Reseaarchh annd AAppllicaatioon oof MManuufaccturringg Exxecuutioon SSysttem (MEES)ABSTRRACTTAs Chhi
4、naa jooinss thhe WWTO, thhe CChinnesee ennterrpriisess arre ffaciing thee chhancce aand chaalleengee. IIt iis iimpoortaant forr thhe eenteerprrisees tto pprommotee thheirr mooderrnizzatiion witth tthe Mannufaactuurinng EExeccutiion Sysstemm, wwhicch ccan proovidde fflexxiblle aand preecisse mmanuufa
5、cctorry. Thiis aartiiclee usses thee CIIM SSysttem of Semmicoonduuctoor IInduustrry aas aa fllat to anaalyzze tthe MESS prractticee inn Chhineese Mannufaactuurinng entterpprisses. Inn thhis artticlle thhe MMES is thee peerfoormeer bbetwweenn thhe pprojjectt laayerr annd tthe botttomm coontrrol layye
6、r, whhichh iss ussed forr maanuffactturiing traackiing andd coontrrol thrrougghouut tthe mannufaactuurinng pproccessses in thee faactoory.Key wwordds: MESS, IInteegraatioon, OPCC, WWeb目 录第一章 引引言61.1MEES概述述61.1.11MESS的产生生61.1.22 MEES的概概念71.1.33 MEES的国国外发展展81.1.44 MEES的国国内发展展101.2论文文研究背背景111.3论文文主要研研究
7、内容容121.4论文文结构13第二章 碧碧辟佳阳阳公司MMES系系统需求求分析142.1碧辟辟佳阳公公司现状状142.2 碧碧辟佳阳阳MESS系统需需求分析析15第三章 碧碧辟佳阳阳公司MMES系系统的功功能模块块设计与与实现架架构2531 MMES的的设计原原则2532 MMES系系统的主主要功能能模块设设计2633 与与MESS有关的的数据流流分析2834 MMES的的实现构构架283411 应用用开发(管理)平台283422 MEES数据据平台29第四章 碧碧辟佳阳阳公司MMES系系统功能能模块实实现31第五章 碧碧辟佳阳阳公司MMES系系统与现现有系统统间集成成及实现现425.1 MM
8、ES在在企业信信息系统统中的定定位425.2MEES与底底层控制制系统的的集成实实现425.2.11基于OPPCXMLL技术的的MESS/控制制层集成成的目标标:435.2.22基于OPPCXMLL技术的的MESS过程信信息集成成框架4553 MMES与与上层EERP系系统的集集成实现现465311 集成成内容475322 集成成模式的的选择4754 MMES与与SAPP ERRP集成成的接口口实现505.4.11 SAAP的接接口类型型505.4.22 MEES与SAPP PPPPI的集集成515.4.33接口实实现代码码示例53第六章 结结束语556.1论文文完成的的工作556.2改进进意
9、见55参考文献56致谢577第一章 引引言 1.1MMES概概述 1.1.1MEES的产产生信息息技术的的飞速发展展,将人人类社会会不可逆逆转地推推进到知知识经济济时代。现现代企业业若想在在知识经经济大潮潮中生存存和发展展,信息息化是必必然的选选择。许许多企业业通过信信息系统统的建设设来加强强管理,全全面提高高企业的的竞争力力。随着制造业业信息化化工程的的开展,许许多企业业实施了了以物料料需求计计划(MManuufaccturringg Reesouurcees PPlannninng,MMRPIII)/企业资资源计划划(Ennterrpriise Ressourrce Plaanniing,
10、EERP)为代表表的企业业资源计计划管理理系统;以产品品设计管管理为主主的产品品数据管管理系统统PDMM(Prroduuct Datta MManaagemmentt);以以监控和和数据采采集远距距离控制制与数据据收集(Suppervvisoory Conntrool aand Datta AAcquuisiitioon :SCAADA)为代表表的生产产过程监监控软件件等。这这些系统统虽然在在企业中中取得了了一定成成功,产产生了一一定的经经济效益益,然而而出现了了一些新新的问题题,形成成了企业业生产管管理和制制造单元元控制软软件之间间的分离离,使上上层的MMRP/ERPP软件系系统得不不到精确
11、确的生产产数据的的支持,而而制造单单元又常常常不能能及时得得到指令令来调整整工作状状态,严严重影响响了制造造业企业业的生产产和信息息化进程程。随着着企业信信息化应应用水平平的不断断提高,企企业逐渐渐认识到到将计划划与制造造过程统统一起来来的制造造执行系系统(MManuufaccturringg Exxecuutioon SSysttem,MMES)是解决决这一问问题的有有效途径径。通过过MESS来实现现企业信信息的集集成,形形成实时时化的EERP、MMES、SSFC车车间层控控制(SShopp Flloorr Coontrrol,SSFC)是提高高企业整整体管理理水平的的关键。美国先进制制造研
12、究究机构(Advvancce MManuufaccturringg Reeseaarchh :AAMR)通过对对大企业业调查,在在19990年提提出MEES概念念。AMR于119922年提出出的三层层的企业业集成模模型。同同年,一一些有识识之士开开始意识识到MEES对制制造业的的重要性性,发起起并成立立了国际际性组织织制造执执行系统统国际协协会(MManuufaccturringg Exxecuutioon SSysttem Asssociiatiion Intternnatiionaal,MMESAA)。国国际著名名的软件件厂商和和企业界界纷纷响响应并加加入这一一非赢利利性组织织。MEEAS
13、是是以宣传传MESS思想和和产品为为宗旨,帮帮助其成成员组织织在企业业界推广广MESS制定了了一系列列研究、分分析和开开发计划划。11 图1-1AMRR三层企业业集成模模型1.1.22 MEES的概概念1)AMRR将MEES定义义为:“位于上层层的计划划管理系系统与底底层的工工业控制制之间的的面向车车间层的的管理信信息系统统,就工工艺本身身指导工工业控制制。” 1 2)19992年MMESAA将MEES定义义为:“MES能能通过信信息传递递对从订订单下达达到产品品完成的的整个生生产过程程进行优优化管理理。当工工厂发生生实时事事件时,MMES能能对此及及时做出出反应、报报告,并并用当前前的准确确
14、数据对对它们进进行指导导和处理理。这种种对状态态变化的的迅速响响应使MMES能能够减少少企业内内部没有有附加值值的活动动,有效效地指导导工厂的的生产运运作过程程,从而而使其既既能提高高工厂及及时交货货能力,改改善物料料的流通通性能,又又能提高高生产回回报率。MMES还还通过双双向的直直接通讯讯在企业业内部和和整个产产品供应应链中提提供有关关产品行行为的关关键任务务信息”。13)国家8863专专家关于于MESS的定义义:制造执行系系统(MManuufaccturringg Exxecuutioon SSysttem,简简称MEES)是是处于计计划层和和控制层层之间的的执行层层,主要要负责生生产管
15、理理和调度度执行。它它通过控控制包括括物料、设设备、人人员、流流程指令令和设施施在内的的所有工工厂资源源来提高高制造竟竟争力,提提供了一一种系统统地在统统一平台台上集成成诸如质质量控制制、文档档管理、生生产调度度等功能能的方式式。制造执行系系统的核核心: 使用实实时精确确的生产产过程数数据,优优化生产产活动,对对生产活活动进行行指导:能够对对生产过过程的变变化,实实施快速速反应,减减少无附附加值行行为,提提高工厂厂运行和和事件处处理的有有效性。MES定义义的三个个要点:MESS的优化化目标是是整个生生产过程程;MEES需要要收集生生产过程程中大量量的实时时数据,并并且对实实时事件件能及时时处理
16、;MESS需要同同时对计计划层和和控制层层保持双双向通信信能力,从从上下层层接受相相应数据据并反馈馈处理结结果和生生产指令令。其核核心为“优优化、快快速反应应、反馈馈控制”。在企业信息息集成系系统中,MMES处处于ERRP和过过程控制制系统之之间,通通过控制制包括物物料、设设备、人人员、流流程指令令和设施施在内的的所有工工厂资源源来提高高制造竞竞争力,提提供了一一种系统统地在统统一平台台上集成成诸如质质量控制制、文档档管理、生生产调度度等功能能的方式式,从而而实现了了实时化化的EPPR/MMES/生产控控制系统统的集成成一体化化,它形形成了一一个信息息交换的的桥梁,使使企业管管理者能能够实时时
17、地掌握握生产信信息,进进行生产产决策。通通过建立立MESS的系统统结构,可可以提供供一个完完整的生生产管理理系统与与工业生生产过程程控制紧紧密集成成的解决决方案,提提高企业业的自动动化水平平和管理理水平,提提高企业业的反应应速度和和竞争能能力。MMES作作为面向向制造的的系统必必然要与与企业其其它生产产管理系系统切关关系,MMES在在其中起起到了信信息集线线器的作作用,它它相当于于一个通通讯工具具为其它它应用系系统提供供生产现现场的实实时数据据。22MES使用用实时、连连续、自自动、完完整、精精确的数数据,优优化从定定单到产产品完成成的整个个生产活活动,通通过对变变化情况况的快速速反应,减减少
18、无附附加值行行为,提提高工厂厂运行和和处理的的有效性性。MESS是企业业生产组组织和管管理的强强有力的的手段。1.1.33 MEES的国国外发展展MES发展展的几个个阶段:图1-2MESS技术的的发展历历程 第一阶段:专用MMES(Poiint MESS: PMESS)70年年代功能作用: 对某个个单一的的生产问问题(如如制造周周期启发发竞争力力、在制制品库存存过大、产产品质量量得不到到保证、设设备利用用率低、缺缺乏过程程控制等等)提供供相应的的软件系系统加以以解决,是是自成一一体的系系统。优优点:对对特定的的问题,能能提供最最恰当的的解决问问题的能能力和易易实现。缺点: 不不利于信信息集成成
19、和共享享第二阶段:集成MMES一一80900年代功能作用: 在PMESS基础发发展起来来,提供供一套集集成的应应用软件件来同时时解决多多个不同同的生产产问题。具具有丰富富的应用用功能,统统一的逻逻辑数据据库,单单一的车车间产品品及过程程模型等等优点成成为MEES产品品的主流流。是针针对特定定的、规规范化的的环境而而设计的的系统,如如航空、装装配、半半导体、食食品等行行业,目目前实现现了三层层的信息息集成。优点: 功功能丰富富,整体体性强,在在一定的的范围内内实现信信息集成成和共享享。缺点: 依依赖于特特定的车车间环境境,模块块化、开开发性、可可重构性性差,缺缺乏柔性性,不宜宜修改和和扩充,难难
20、以适应应敏捷制制造环境境的要求求。第三阶段:传统MMES(Traadittionnal MESS: TMESS):传统MESS是在信信息控制制技术第第一阶段段上发展展起来的的信息系系统,隐隐含较大大的风险险,如过过程的微微小变化化就可能能导致系系统不能能正常运运行,系系统稳定定性差。具具体表现现在:通通用性差差、可集集成性弱弱、缺乏乏互造作作性、重重构能力力差、敏敏捷性(应变能能力)差差。第四阶段:可集成成MESS(1nnteggrattablle MESS: IMESS)90年代AAME向向KISTT提供的的先进制制造研究究咨询报报告(AAMECC)中提提出了可可集成MMES的概念。功能作用
21、 :在在TMESS基础发发展起来来,将模模块化应应用组件件技术应应用到MMES的的系统开开发中,具具有PMESS的特点点,部分分功能可可作为可可重用组组件单独独存在,又又具有集集成MEES的特特点,实实现三层层的集成成。一般般采用基基于COOBRAA(Coommoon OObjeect Reqquesst BBrokker Arcchittectturee)规范范的分布布式对象象技术建建立MEES框架架。T-MESS中每个个系统都都有各自自的处理理逻辑,数数据库,数数据模型型和通信信机制。又又因为MMES应应用常常常是要满满足关键键任务的的系统,系系统就很很难随技技术的更更新而进进行升级级。为
22、了了实现与与外部系系统的集集成,往往往采用用应用编编程接口口(Apppliicattionn Prrogrrammmingg Innterrfacce : APII)技术术,联机机分析处处理(OOn-Linne AAnallytiicall Proocesssinng :OLLAP)技术和和相应的的通信机机制,这这些技术术在某种种意义上上说,也也是MEES功能能的核心心部分。其其中,外外部应用用系统的的调用和和插入使使用APPI的方方式,而而应用电电子数据据交换(Eleectrroniic DDataa Innterrchaangee : EDDI)和和外部环环境进行行数据交交换,这这使得整整
23、个系统统重构性性能弱,很很难随业业务过程程的变化化而进行行功能配配置和动动态改变变。为了了解决TT-MESS的不足足,T-MESS逐渐成成为研究究的热点点。可集成MEES通过过将面向向对象技技术,消消息机制制和组件件技术应应用到系系统开发发中,通通过采用用高效的的基础框框架既大大大增强强了系统统的集成成性和适适应性,又又能满足足关键事事物的处处理。NNIIIIP/SSMARRT协会会为整个个MESS应用领领域提出出的一个个分布式式对象和和信息交交换模型型(如图图133),代表表了发展展中MEES的技技术模型型。从模模型中可可看出,在在面向对对象的应应用中,每每个对象象都使用用自身具具有的功功能
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