绵阳卷烟厂MES系统设计与实现

摘要

制造执行系统（MES）是面向车间执行层的生产信息化管理系统，打通了ERP系统和DCS系统之间的真空地带。MES作为制造企业信息化建设的重要内容，是车间生产管理的核心。它横向协同厂内的原料需求管理、物资供应管理、生产标准管理、生产质量管理、设备管理、仓储物流管理等制造业务活动；纵向指挥制丝、卷包、能源和高架库物流，提高卷烟厂生产管控能力，实现生产管理的“精细化”和“智能化”。　　论文首先介绍了课题背景和MES相关概念，阐述了MES的国内外研究状况和发展趋势，简要介绍了绵阳卷烟厂的信息化现状。其次，结合工厂实际，在分析工厂需求和业务流程的基础上，确立了工厂MES整体功能架构和产品选型，建立起各模块的功能模型，并针对工厂建模和生产调度子模块进行了详细的分析和设计。之后，重点研究了基于滚动窗口机制的动态调度的策略，并由此设计出卷包动态调度算法，同时还研究了设备能力平衡算法。最后，详细介绍了系统的部署和测试情况，并对课题项目进行了总结和展望。　　技术方面，借助ISA-95国际标准，采用成熟的业务总线方式，搭建企业服务总线作为数据交换平台。通过各种方案及技术对比，决定采用B/S架构作为客户端访问方式，采用WonderwareHistorian作为实时数据库、SQLServer2012作为业务数据库，采用WebService作为业务集成平台中间件技术，采用SimaticITDIS作为集成中间件，基于微软WindowsServer2012操作系统和.Net开发平台，实现跨技术平台的应用集成。最终建立信息全面、执行高效、运行可靠的生产管理信息平台。　　通过MES项目的建设，绵阳卷烟厂构建了统一的生产管控平台，实现了生产管理、制造执行一体化、提升了企业决策力、管控力、执行力，为建设数字化、智能化工厂奠定了更加坚实的基础。

目录

声明

1 绪 论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外现状分析

1.3 主要研究内容

1.4 论文组织结构

2 需求分析

2.1 总体目标

2.2 功能性需求分析

2.2.1 基础数据

2.2.2 数据采集

2.2.3 生产建模

2.2.4 排产调度

2.2.5 过程质量管理

2.2.6 物料管理

2.2.7 能源管理

2.2.8 车间管理

2.2.9 系统集成

2.2.10 系统权限管理

2.3.1 扩展性需求

2.3.2 数据存储需求

2.3.3 易用性需求

2.3.4 安全性需求

2.3.5 性能需求

2.4 本章小结

3 平台产品选型

3.1 数据采集及实时历史数据库——Wonderware数采平台

3.2模型驱动平台——Siemens SimaticIT

3.3业务数据库平台——SQL Server

3.4开发平台-Visual Studio.Net

3.5 报表平台——润乾企业级报表开发工具

(1) 纯WEB零编码的制作报表

(2) 强大的通用查询功能

(3) 丰富的报表展现后功能

(4) 灵活的在线透视分析

(5) 友好的FLEX操作界面

(6) 功能定义与展现分析独立操作

3.6信息集成平台——Simatic IT DIS

3.7 本章小结

4 系统总体设计

4.1 系统架构设计

4.1.1 公司MES架构介绍

4.1.2 绵阳卷烟厂MES架构设计

4.2 系统功能设计

4.2.1 生产规范管理

4.2.2 排产调度

4.2.3 车间管理

4.2.4 过程质量管理

4.2.5 物料管理

4.2.6 生产消耗管理

4.2.7 能耗管理

4.2.8 人员管理

4.2.9 生产跟踪管理

4.2.10 生产统计分析

4.2.11 生产监视

4.2.12 工厂建模

4.2.13 数据采集

4.2.14 基础数据与配置管理

4.2.15 系统管理

4.2.16 设备管理

4.2.17 MES与相关系统接口

4.3 系统性能设计

4.3.1 系统并发处理技术

4.3.2 系统集群技术

4.4 扩展性设计

4.5.1 系统安全

4.5.2 数据安全

4.6 设计标准

4.7 本章小结

5 系统详细设计

5.1.1 概述

5.1.2 ISA-95模型

5.1.3 命名原则

5.1.4 工厂物理模型

5.1.5 逻辑对象

5.2 卷包排产调度

5.2.1 卷包月生产计划管理

5.2.2 卷包生产作业管理

5.2.3 卷包工单管理

5.3 本章小结

6 系统关键技术的研究与实现

6.1 概述

6.2 动态调度算法

6.2.1 工单窗口

6.2.2 滚动窗口调度算法

6.3 卷包动态调度算法

6.4 设备能力平衡算法

6.5 本章小结

7 系统测试

7.1 测试流程

7.2 测试工具

7.3.1 硬件环境

7.3.2 软件环境

7.4 测试标准

(1) 集成测试

(2) 系统测试

7.5 测试范围及内容

7.6.1 功能测试

7.6.2 安全性测试

7.6.3 缺陷统计与分析

7.7 测试结论

7.8 本章小结

8 总结与展望

8.1 工作总结

8.2 课题展望

(1)适用于烟草行业的MES标准规范伴

(2)支持全省各卷烟工厂应用共享的MES平台

致谢

参考文献