管理信息化ERPMRP基于ERP的MES设计

管理信息化ERPMRP基于ERP的MES设计毕业设计说明书（论文）中文摘要MES的定位，是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层，主要负责车间MES系统可以在统一平台上集成诸如物流部门等提供车间管理信息服务。MESMES的相关理论以及开发技术。结合目前小型离散制造业的现状、特点以及行了研究分析。最后针对设计要求完成一套简易的MES系统。论文最后总结了本系统的特点和局限性，并对以后的研究方向进行展望。关键词离散制造车间生产管理制造执行系统功能模型毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleDesignanddevelopmentofsimpleMES(ManufactuingExecutionSystem)inERP(EnterpriseResourcePlanning)environmentAbstractPresentedinthepaperisMES(manufacturingexecutionsystem)architecture,whichisexecutivelevelbetweenthehighlevelplanningsystemandthebottomcontrolsystemofenterprise,primarilyresponsibleforshopfloormanagementandoperationdispatching.Awell-designedMEScanintergrateperipheralslikeproductiondispatching,producttracking,qualitycontrol,equipmentfailureanalysisandnetlistreport,whichcanprovideworkshopmanagementinformationserviceforproductiondepartment,qualitysupervision,technologydepartmentandlogisticsdepartmentbyuniformdatabaseandnetworkconnections.Webeginwithanintroductiontothebackgroundandsignificance,analysistothedevelopmentandapplicationstatusofMESofdiscretemanufacturingindustryoverseasanddomestic,acquainsiontoshortingsofdomesticMES,introductiontocorrelationtheoryandapplicationstatusofwepresentcorrespondingfunctionalmodelandprovideparticulardescriptionbinewithcurrentsituation,characteristicanddemandofminitypediscretemanufacturingindustrynowadays.Afterwards,weresearchfunctionsofeachmodulein-depthandanalysisthefoundationrequiredbyachievementofthethisfoundation,functionalanddatabasearedesigned,andtheoperatingenvironment,implementmethodareprovidedintheprocessofrequirement,asimpleMESaredesignedaccordingtothedesignrequirement.Thepaperfinallysummarizesthecharacteristicsandlimitationsofthesystemandthefutureoutlook.KeywordsMES毕业设计说明书（论文）目录前言1第一章绪论21.1课题背景21.2国内外研究现状21.2.1国外理论研究现状21.2.2国内理论研究现状31.3课题研究意义41.4课题研究内容4第二章制造执行系统MES概述62.1MES的产生62.2MES的定义及作用62.3MES功能论述82.4MES发展趋势92.5离散制造业MES的发展状况12第三章简易MES系统的分析与设计133.1主要设计思路133.2MES功能分析143.2.1相关定义143.3E-R图的分析设计153.4表结构设计163.5代码设计18第四章简易MES系统的实现214.1C/S结构的优点与缺点214.2VB几个重要的类224.3MES系统实现界面25第五章结论38致谢39参考文献401毕业设计说明书（论文）附录422毕业设计说明书（论文）前言进入21世纪以来，技术迅猛发展，市场瞬息万变，制造企业面临着日益激烈的国际竞争，也慢慢意识到信息化建设对企业的发展和提高经营效益的重要性，在市场竞争环境如此激烈的状况下，制造业信息化建设逐渐完善。长期以来，生产管理信息系统和设备控制系统作为不同领域的系统在企业中分别建设，他们作为两个独立的系统运行，二者之间不存在信息交流，然而在企业实际的运行过程中，管理者更希望ERP等业务管理系统的工单能直接下达给控制系统，甚至是底层的数控设备，同时也期待可以实现对设备状态及生产过程的监控，对生产过程中的异常情况及时做出反应。在这种需求下，就产生了制造执行系统（MESMES的产生填补了计划和控制，为二者架构了桥梁，通过制造执行系统地产生，在企业有效实现计划系统和控制系统之间的数据流通的同时，增强生产的可控性。MES系统能给企业和社会带来巨大的效益，然而目前针对离散性制造业的MES系统，由于其行业特点及业务复杂性，适合离散制造业的MES较少。制造业可概括成三层模型（3rdlayermodel于计划层和控制层的中间位置的执行层叫做MESMES处于企业计划系统（ERP/SCM）和过程控制系统（PCS）的中间位置。MES的产生衔接了上下两个层次，能够及时进行信息交换，对于一个现代化企业来说，完整的企业信息系统必须是三个层次之间的完整结合。因此，研究MES系统成为当前企业必不可少的需求。本次毕业设计则是在分析研究当前MES发展技术的基础上，开发实现面向小型离散业的简易MES系统并进行相关学习设计。1毕业设计说明书（论文）第一章绪论1.1课题背景MES中文名称为制造执行系统，自美国提出这个概念以来，至今国外已形成一套被广泛认可的理论技术标准。进入21世纪以来，国内逐渐转向普及ERP，而处于中间层起到承上启下作用的MES的研究也在不断深入，人们对MES的重要性的认识在不断提高。然而，离散制造业MES并没有流程业抽象体现MES特性的地方。对于离散制造业来说，制造设备中新旧并存，种类型号繁杂，所以与信息化系统集成有一定的困难性；且国内设备层人员主体是工人，设备与设备大部分是独立运行，生产环境多变。然而面向信息化的21世纪，我国正处于一个机遇巨大的挑战期，当前国际推广的信息化对我国的制造业来说是一次脱胎换骨的机会，MES系统能给企业和社会带来巨大的效益，虽然国内目前仍有部分现场生产环境不适合现代化的信息管理，但是随着企业管理人员的高度重视，设备的不断更新，研究的不断深入，目前国内已出现了一些比较成熟的面向离散制造业MES产品，如：ICON-MES、OrBit-MES、天为MES等[1]。本次毕业设计则以面向离散制造业为准，熟悉企业ERP工作流程及MES执行原理，进行MES系统的功能分析与设计。1.2国内外研究现状1.2.1国外理论研究现状MES在发达国家已形成一套成熟的理论，其中涵盖了MES的定义、定位模型、功能模型、数据流模型，甚至包括了实施方法模型。国外研究成果也实现产业化，其应用覆盖半导体、电子、机械、航空、汽车、医疗、食品、石油、化工、冶金等等离散与流程制造行业和领域，并给企业带来了巨大的经济效益。MES的标准化进程（SA-SP95ERP的成熟是MES市场增长的两大驱动力[2]。20世纪90年代，美国先进制造研究机构AMR首次提出了现代制造执行系统（ManufacturingExecutionSystemMES）,并对MES进行了2毕业设计说明书（论文）规范描述，将MES定义为“位于上层计划管理系统与底层工业控制之间的、面向车间层的管理信息系统，重点解决车间生产问题。在接下来的时间里，AMR相继提出了企业信息集成的三层模型，及制造业业务过程的REPAC模型。本世纪以来，AMR组织提出了MES要重点面向车间生产问题，并相继出现了一系列的开发公司和产品。在国外，很多行业都已经将MES的重要性提升到一个新的高度，与ERP相提并论，由此可见MES的重要性已被国际认可，并应用到各个行业中，实现产业化，从国外发展趋势来看，已经形成一批MES软件产品和解决方案，在美日欧等国家也相继出现了很多MES成品系统面向企业，总体来说，国外的理论及应用都较深刻，这也说明掌握MES技术是我们所迫切需求的信息化平台。1.2.2国内理论研究现状国内目前的研究主要停留在MES思想、内涵及体系结构方面的研究上，应用系统开发局限于MES单一功能。中国市场对MES还没有做好充分的准备，面对日新月异的信息变化，国内市场尚且存在车间杂乱情况，大部分制造业仍然主要依赖人力生产，对搜集和分析信息存在困难，尽管如此，中国如今在理论研究方面，已取得了不少有益的成果。但目前还没有成熟的系统产品，且对MES的关键功能技术实现上研究较少，处理车间实际问题的能力也有很大限制。MES在应用方面，国内明显落后于西方发达国家。国内对MES的研究开发起步较晚，面对国内大部分企业存在的问题，随着设备的不断更新，对于我国来说，MES的实施可以有效通过一种廉价的方式实现信息系统间数据交互，为企业提高自动化程度、提高效益与效率的实现提供基础。面对这种有利于我国制造业发展的信息化技术，我国制造业逐渐掀起了实施MES的热潮。对于企业来说，以及上升到社会的高度来讲，MES可以提供很好的效益，自2002年以来，MES系统被国家863-CIMS高新科技研发计划列为重点发展项目，形成一种工业化与信息化互相促进，相辅相成的局面，将信息、资金以及物流三者合一，进一步促进企业的发展。3毕业设计说明书（论文）近十年来，我国通过863CIMS项目应用的研究与推广，大大提高了企业的竞争力，使我国的制造业水平上了一个崭新的台阶。目前，我国开发的MES产品大都是由软件供应商、企业自主研发、企业与科研院所共同开发的，专业的供应商必然会随着研发技术的不断发展应运而生。但距离国外研究的技术深度和应用广度还存在差距。要实现MES的优化、智能化，需要MES技术的研究者、软件系统开发商与企业三位一体，紧密结合。最终，MES才将从系统平台技术的应用走向与行业、企业、生产制造过程密切的结合、集成与统一。1.3课题研究意义现如今的企业竞争很激烈，技术发展迅速，市场瞬息万变，制造业面临着巨大的国际冲击，迎接这些挑战的最好的办法就是提高企业的信息化程度，建立完善的一体化管理，将企业管理信息系统ERP，制造执行系统MES以及设备控制系统PCS三层结构有机结合，才能完整的促进企业发展，促进国内企业的竞争度，综合促进全国信息化管理的倾向。面向离散制造业的MES系统的研究相对于流程业来说较复杂一些，但是随着设备的不断更新，新的车间设备会逐渐被运用到生产现场中，替换掉原有的老旧设备，更方便信息的采集与分析，离散制造业MES系统的使用也逐步广泛推广，MES系统在企业信息架构中处于中间位置，发挥着连接上下层的作用，可以有效的实时监控到生产运行状况，方便下达指令，对异常情况也可以提前发现，并加以分析运用。随着制造业不断地吸收新的应用系统，MES的运用及时的弥补了信息之间的断层，因此研究MES系统已成为必不可少的趋势。1.4课题研究内容企业长期以来生产管理信息系统和设备控制系统大都是分别独立建设，现如今高度信息化的生产环境中，企业希望ERP等业务管理系统的工单能够直接下达给控制系统，反过来也希望同时采集设备相关执行数据进行实时监控，能够及时对生产过程中的非正常情况进行处理。在这种需要下，MES系统才应运而生。制造业可概4毕业设计说明书（论文）括成三层模型（3rdlayermodel），将位于计划层和控制层的中间位置的执行层叫做MES，MES处于企业计划系统（ERP/SCM）和过程控制系统（PCS）的中间位置。MES的产生衔接了上下两个层次，能够及时进行信息交换，对于一个现代化企业来说，完整的企业信息系统必须是三个层次之间的完整结合。因此，研究MES系统成为当前企业必不可少的需求。对于离散制造业来说，其MES行业化特点呈现多元化，生产过程中物料处于离散状态，主要通过物理加工和组装实现产品的工业生产，例如机械制造、仪器仪表、电子等工业的主要生产流程[3]。在研究过程中，首先从整体入手设计MES的功能模块，设计时，参考现有MES系统的功能模型，保障基本功能，即连接计划层与控制层，实现计划数据的下达以及现场生产数据的反馈，保证计划与执行相统一，在模块中，重点以及难点即在于数据采集和生产监控以及分析，三个模块相辅相成，数据采集是为了生产监控和性能分析使用，反过来生产监控和性能分析为数据的采集提出需求，三个模块为主要切入点[2]。本次课题设计主要内容如下：1、熟悉企业ERP工作流程管理及MES执行原理；2、MES系统的功能分析与设计；3、分析设计MES系统的数据库E-R模型4、设计系统界面及系统组件5、使用基于VB+ACCESS2003完成集成系统的开发与调试5毕业设计说明书（论文）第二章制造执行系统MES概述2.1MES的产生自上世纪八十年代以后，伴随着消费者对产品的要求越来越多样化，批量生产方式逐渐转变为小批量多样化生产，随着计算机网络的发展，信息化已成为一个不可逆转的发展趋势，尽管如此，企业信息化在生产控制及信息的有效集成中，面临着在制定计划时不能准确实时掌握生产情况，以及在生产过程中无法借鉴优化的作业计划的问题。产生这些问题的原因在于生产管理业务系统与生产过程控制系统的相互分离，计划系统和过程系统之间的界限模糊、缺乏一个桥梁来弥补这种分离的信息关系。随着企业信息化建设的不断深入，MRPⅡ/ERP、JIT、OPT、SCM、PDM、CRM等先进管理系统和方法开始广泛应用于企业中并产生了一定的管理效益，但整体效果并不理想。由于上述几个系统主要基于事务的产品计划、预测、数据管理等方面，而对企业生产过程的主体——生产现场管理没有涉及到。因此不能及时、准确的对设备运行状态及人员操控进行监控指导。如今，日益激烈的市场竞争逐渐凸显了作业计划的不适应性，用户的需求使企业意识到计划是多变的，在面临订单的不断调整时，企业的管理者意识到将制定计划的标准取决于市场，更取决于实际状况。20世纪90年美国先进制造研究机构(AdvancedManufacturingResearch，AMR)提出了“制造执行系统”(ManufacturingExecutionSystems,MES)概念。1992年MES国际联合会(ManufacturingExecutionSystemsociation,MESA)成立。自此，MES终于开始慢慢发展起来并在国际上占据了重要的位置。2.2MES的定义及作用制造执行系统协会MESA对其定义如下：“MES能通过信息的传递对从生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂有实时事件发生时，MES能及时对这些事件做出反应、报告，并利用当前的准确数据对它们进行约束和处理。这种对状态变化的迅速响应6毕业设计说明书（论文）使MES能够减少企业内部那些没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，同时提高了工厂及时交货的能力，改善了物料的流通性能，提高了生产回报率。MES还能通过双向直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关生产行为的关键任务信息。”[2]MESA的定义内容倾向于三个特点：（1）MES是对整个生产过程进行优化处理，不是针对单一的某个生产活动。（2）MES通过当前准确数据进行控制，即必须采集实时数据。（3）MES需要在计划层与控制层之间实现双向信息交互，从而接收数据并反馈信息。美国先进制造研究机构AMR对MES的定义是：“MES是位于上层的计划管理系统和底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统。”因此，MES本质为面向制造过程的车间生产管理与控制,在管理信息系统和设备控制系统之间实现了信息的交互，并能对生产状况进行实时检测监控。它接收来自ERP提供的生产计划，并对其进行细化、分解，将操作指令传递给底层控制系统，同时又将车间的实时数据，运行信息反馈给上层的计划管理系统，并能及时对异常情况做出反应。因此，MES的应用对于企业来说可以及时提供生产信息，同时优化生产及资源配置。由上述内容可知：MES系统是处于ERP计划管理系统和设备控制系统之间的执行层，它是连接两层并实现数据传输的桥梁。图2-1清楚地描述了MES在企业系统中的位置。图2-1MES企业集成模型2.3MES功能论述基于MES的定位际MES协会7毕业设计说明书（论文）(MESA)给出了MES的11个主要的功能模块，其一般功能模型如图2.1所示[2]。图2-2MESA提出的MES模型资源分配与状态(ResourceAllocationandStatus)：管理车间的资源及分配信息。有效管理机床、工具(刀具、夹具、量具等)、物料、用户以及工艺文件、数控设备的数控加工程序等。工序详细调度(OperationandDetailedScheduling)：通过各工序的属性、特征指定优先级从而进行作业排序，。生产调度(DispatchingProductionUnits)：对车间规定的作业计划进行调整，处理废品和返修品，对生产的异常情况进行调度。文档管理(DocumentControl)：对生产相关的订单、图纸文件、工艺规程单和生产数据等文档进行统筹规划。数据采集(DataCollectionandAcquisition)：通过手工输入以及其他智能方式对车间现场的数据信息进行搜集分析。人员管理(LaborManagement)：对员工信息进行整理归档。质量管理(QualityManagement)：对零件及工艺信息进行质量检测，有效控制产品的缺陷率，并生成检验单以便查询。过程管理(ProcessManagement)：对产品的生产过程进行监控，可以及时发现生产过程中的异常情况并作相应处理。维护管理(MaintenanceManagement)：对工具和相关设备的定期维护，以及在发生意外后的及时处理和预防。产品跟踪(ProductTrackingandGenealogy)：对产品的加工状况以及所在车间都做及时的相应的记录，便于对丢件等异常情况的发生进行处理。绩效分析(PerformanceAnalysis)：提供实际生产过程测定的结果、过去的记录、企业期望目标以及客户要求分析绩效成果。2.4MES发展趋势MES应用之前，MES的功能都是由其他的单方向的软件共同完成。MES的发展历程如下[1]：8毕业设计说明书（论文）1)专用MES(PointMES)专用的MES系统是针对某一个生产问题或适用于某一种生产环境的，是专一的针对性很强的系统。相对来说，专一性较强也导致了通用性较差，不能和其他系统进行有效集成。2）集成化MES(IntegratedMES)集成化的MES系统很容易就能看出此类系统已经实现了与计划管理系统、设备控制系统的集成，具有统一的数据库收录产品及过程信息。然而，集成性太强导致了这种MES系统过于依赖特定的环境，集成能力虽强却不广泛，不能应对多变的生产现场。3）可集成的MES(I-MES)可继承的MES系统是专用MES和集成化MES系统的结合。既具有专用MES系统的特点，即其中部分功能作为可重构组件进行单独销售；同时又具有集成化MES的特点，即能实现上下两层之间的集成。可集成的MES系统可以实现和其他系统的集成，并且可以保留原系统功能。4）智能化第二代MES解决方案(MESII)智能化第二代MES系统目标在于相对于以前的系统通过自动化措施进行更为准确的，及时的、完善的数据搜集从而使车间的生产现场更为高效化。5）下一代MES(NextGenerationMES)下一代MES系统主要针对现有的MES系统进行优化，实现多地点有效实时监控，对生产的敏捷性进行提升，同时采取更有效的组织和层次性的管理，使得企业的生产活动达到协同化，从而提高企业的管理程度，实现企业的高效益。现阶段对MES的理解主要焦点在于在“针对计划与控制断层问题的解决MES不仅是计划和控制的链接，更是扩大到整个生产执行层的实时制造管理。对多数离散制造业来说，计划层与执行层之间的空隙很严重。造成这种空隙的是资源和需求的不断更新。主生产计划以及物料需求计划的前提都是累加的提前期，往往要经过一段时间才能开始执行，而且这种运行是建立在理想的稳定的状态的基础上。然而需求和订单会在这段时间内发生改变，制造环境可能也会发生变化，9毕业设计说明书（论文）设备的突然故障或者更换以及不合格品率不符合要求都会导致计划的混乱。MES必须考虑避免这种情况的发生。由于现在获取信息的途径还停留在手工录入的阶段，导致系统信息的更新不能跟上实际车间生产现场的变化，系统无法获取最新的信息，不能将生产现场的情况与信息的变化同一化。系统的实时性数据采集需要尽快实现，管理层需要最新的信息以便做出最适合的决策，而这种需要恰恰是由于缺少信息传输的通道。MES系统相关的过程由于智能化程度不够高，并不能实现预想的功能，从而导致了现有的MES只是一种信息管理的平台，所以不能实现高效的生产过程。另外，由于缺乏统一的数据模型，MES各功能子系统之间以及MES与企业其它相关信息系统之间缺乏必要的集成。要真正达到实时监控的状态，MES要更多注重实时化、智能化、集成化方向发展。现阶段MES存在的问题概括如下：1)MES体系尚且不完整，基本功能并不完善，针对离散制造业尚无完整的、系统的、自成一体化的MES解决方案和成熟的面向企业的产品。2)缺乏完善的MES技术标准，MES系统尚未有完善的一整套针对MES系统的设计和维护的标准来规范应用，导致了系统开发存在一系列的风险和成本。3)集成性还没有完全解决，现在还没有一套完整的数据模型来解决集成性问题，所以信息的交互并不能完整的实现，计划层和控制层之间的空隙并未能得到解决。4)通用性和可配置性比较差，目前的系统不能对突然的变化做出及时的反应，只能适应于固定的环境，系统的可配置性、可重构性、可扩展性由于缺乏完善的数据集成技术较差，阻碍了MES系统的发展。5)实时性不强，目前MES系统并不能随时采集实时数据进行分析，并未能获取最新的智能化操作信息，因此对于信息的预测等还是存在误差的，所以，目前的MES发展还是要意识到实时性的重要性。6)智能化程度不高，由于现在的生产车间大都是依赖于人工扫描条码进行数据的录入并有助于管理者及时了解到车间运行情况，但目10毕业设计说明书（论文）前随着信息化的发展，智能化的信息获取更为重要，若能推进智能化的设备改进，才能大大推进企业生产效率，同时提高效益。为了更好的解决以上问题，当前MES需改进的地方概括如下[1]：1)MES逐渐标准化为了进一步规范MES，从97年开始美国仪表学会(ISA)启动了编制ISA－SP95企业控制系统集成标准的工作。ISA-SP95的目的是建立企业级和制造级信息系统之间的集成规范。对ISA-SP95标准最严峻的挑战是，它必须满足多种工业和行业对企业信息集成的需要。它必须搞成一个适用于不同类型的工业的跨行业的定义集合，从而保证ISA-SP95可以成为覆盖离散制造业、连续流程制造业和批处理流程制造业的MES的标准。2)MES新型体系结构的发展MES新型体系针对多变的业务流程可以进行结构重新构建设置，同时，现在的MES系统正努力和Web技术相结合，逐渐趋向于网络化，适用于当前越来越依赖网络的时代。3)更强的实时性MES需要达到非常灵敏的，可以获取最新的信息的高度，更精确的把当前生产状况通过表格或图的方式表达出来，从而实现对生产的高效控制。4)更强的集成化功能MES系统需要更广泛的集成性，可以对多种系统、层次进行有效的集成控制，覆盖到企业的业务流程，通过制定一套完整的MES设计及运用标准，使不同软件供应商的MES构件可以实现标准化连接等功能,同时可以保证实现对原始系统的保护。5)支持网络化协同制造随着分散化网络制造模式的发展，MES将支持生产同步化。进行工厂的实时生产信息和过程管理以调整统一控制企业所有的生产活动，建立过程化、敏捷化、有效的组织和级别化的管理使企业生产经营达到同步化。2.5离散制造业MES的发展状况11毕业设计说明书（论文）离散制造行业涉及面非常广泛,包括汽车、机床、计算机、日用电子消费品等大量产品和行业。我国离散制造业在全国工业中占1/5～1/4，工业增加值占1/5左右，占全国生产总值的5%左右，机电产品的出口额占出口总额的40%以上[3]。面向离散制造业，车间生产和企业的管理层之间信息流通存在障碍，这影响了管理者决策的科学性，因此离散制造业需要MES解决这种问题。本文依据离散制造业对MES的需求，提出了面向过程的MES开发方法，使用简单的模拟过程展现了运行过程及解决方法。相对于流程工业，离散制造业在车间管理过程中要复杂得多。离散制造业有许多特点，这些特点很难归纳，离散行业MES并没有诸如钢铁、化工等流程行业那样能够简单直白的体现MES特性的地方。而且，大部分离散制造业中设备的运行都是独立操作的，设备与设备之间没有足够的桥梁架构联系进行信息交互，车间中设备型号繁杂，生产作业计划可能会随时改变的几率大，新设备与旧设备并存，设备层的人员主体是员工，生产环境复杂，改变计划、材料缺少等情况在生产过程中时有发生，重点设备的生产周期对产品的生产周期影响很大。离散制造业的MES发展还处于起步阶段，针对上述离散制造业的特点，离散制造业MES的发展面临许多困难，对待其中的研究还未能掌握到精髓。12毕业设计说明书（论文）第三章简易MES系统的分析与设计3.1主要设计思路车间生产管理系统的重点是实现生产组织全过程中技术准备、生产计划及调度、产品加工、资源保障等部门的信息共享协同工作，合理配置和调度制造资源，提高生产能力[2]。实现业务流程的可视化，促进业务流程的持续优化。针对目前企业的生产现状及管理体制决定了难以在某时刻进行完全的系统切换，系统的实施过程与系统的完善也是渐进的，在较长的时间内，车间内的信息会以两种形式(纸质表格单和数字化信息)存在和流动，各模块的设计应对这两种形式的信息都能产生和管理。MES系统上下连通ERPSCM（SupplyChain面向Management:供应链管理）等企业信息系统作为车间生产管理的核心。制造执行系统将这些信息融合和贯通，并通过信息集成形成优化控制、优化调度和优化决策等的判断或指令。可以说,制造企业生产过程的安全、稳定、均衡、优质、高产、低耗和环保目标的实现，企业内部物流的控制与管理、生产过程成本的控制与管理等生产管理活动都在制造执行系统层完成[3]。系统软件开发环境：服务器安装Windows2010Server操作系统、Office2010等应用软件；数据库使用ACCESS2010数据库；主要使用MicrosoftVisualBasic6.0进行现场和管理软件开发；在系统服务器安装网络杀毒软件。本文针对以上思路，在第二章探讨了制造执行系统涉及的关键技术（计划、调度、数据采集、在制品管理、系统集成技术），本章将在此基础上着重系统的总体设计。13毕业设计说明书（论文）3.2MES功能分析3.2.1相关定义(1)生产计划根据总厂产品批次计划的交付日期、利用基础数据，制造厂生产计划。(2)工序计划每个产品生产的过程中大多都要经过很多步骤，每个步骤称作一道工序。依据工厂内部制定的生产计划与相关工序信息按工序分解生成的生产计划。(3)单元设备—刀具—工装—人所组成的加工系统是加工单元物理实体的重要组成部分。一个或多个这样部分的组合便构成一个加工单元的物理结构，工段也是一个加工单元。制造执行系统（MES）是基于车间的综合管理信息系统，其组管理包括：1）基本数据管理：提供基础数据信息包括零件的基本数据等；2）工艺信息管理：包括工艺路线及工序，及相关刀具/夹具/量具的基础信息维护；3）数据采集：通过车间手工录入或由各种自动方式监视，收集来自人员，机器和底层控制操作数据以及工序、物料信息；4）资源分配和状态管理：指导工人，机器，工具和物料协调的进行生产，并跟踪记录其现在的工作状态和刚刚完工情况；5）生产单元分配：通过生产指令将物料或加工命令送到某一加工单元开始工序或工步的操作；6）进度管理：基于计划和实际产品制造活动来指导工厂的工作流程；质量管理：根据工程目标来实时记录，跟踪和分析产品和加工过程的质量，以保证产品的质量控制和确定生产中需要注意的问题；7）报表管理：查看产品相关报表信息。功能结构图如下所示。图3.1功能结构图3.3E-R图的分析设计14毕业设计说明书（论文）根据上述功能结构图，确立系统基本实现功能，建立九张独表零件信息表PARTS、作业计划单PROJECT、派工单JOB、工艺规程单CAPPHEADER、规程明细单CAPPDETAILS、质量信息表QUALITY、作业进度表SCHEDULEFIXTURETOOLSMEASURE。上述表都是单表结构，零件信息表与作业计划单、质量信息表、工艺规程单、作业进度表均为一对多的关系，作业计划单与派工单为一对多的关系，工艺规程单与规程明细单为一对多，规程明细与夹具信息、刀具信息、量具信息为一对多。表信息如下图所示：图3-2E-R图3.4表结构设计系统各表的属性如下:15毕业设计说明书（论文）表3-1零件属性表表3-2作业计划单属性表表3-3派工单属性表表3-4工艺规程单属性表表3-5质量信息单属性表表3-6作业进度单属性表表3-7夹具信息单属性表表3-8刀具信息单属性表表3-9量具信息单属性表3.5代码设计对系统数据库各个表进行代码设计,设计详细如下:1)零件编码6位:XXXXXX流水码零件形状功能分类编码工厂代号2）计划单编码:XXXXXXXXXX本月内计划单顺序号计划单制定月份计划单制定年份3）派工单编码:XXXXXXXXXXXXX本计划单下派工单顺序号本月内计划单序号派工单制定月份16毕业设计说明书（论文）派工单制定年份4）工艺序号:XXXXXXXXX本月内制定工艺顺序号制定工艺月份制定工艺年份5）规程细目单里的序号:XXXXXXXXXXXX本工艺内工序号本月内制定工艺顺序号制定工艺月份制定工艺年份6）进度表编号:XXXXXXXXXXX当月内进度表顺序号制定进度表月份制定进度表年份7）检验单编码:XXXXXXXXXXXX当天内检验单顺序号检验日期检验月份检验年份8）刀具编号:XXXXXX刀具序号刀具种类代表刀具9）夹具编号:XXXXXX17毕业设计说明书（论文）夹具序号夹具种类代表夹具10）量具编号:XXXXXX量具序号量具种类代表量具18毕业设计说明书（论文）第四章简易MES系统的实现4.1C/S结构的优点与缺点C/S结构，即客户机和服务器结构。它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，使通讯开销大大降低。Client/Server形式的两层结构目前已涵盖了大多数应用软件系统，分布式的Web应用发展已成为现有软件应用系统的发展趋势，Web和Client/Server应用都可以应用不同的模块共享逻辑组件来进行相同的业务处理，；目前应用系统的发展方向即内部和外部的用户都能够访问现有的应用系统，并能类比扩展出新的系统。1、C/S结构的优点表现为客户端可以独立处理很多工作再提交到服务器。具体表现在以下两点：（1）应用服务器运行数据负荷较轻。最简单的C/S体系结构的数据库应用由前台程序与后台程序两部分组成，即客户应用程序和数据库服务器程序。应用服务器即运行数据库服务器程序的机器。服务器程序启动后，便会随时等待响应客户程序发来的请求；相对于数据库服务器，运行在用户自己的电脑上的客户应用程序，称为客户电脑，在需要对数据库中的数据进行操作时，客户程序会自动向服务器程序发出请求，服务器程序则会对请求依据相关标准作出应答，将结果送回，应用服务器运行数据负荷较轻。（2）数据的储存管理功能较为透明。在数据库应用中，数据的储存管理功能，通常在服务器程序中集中实现那些不同的前台应用所不能违反的规则，是由服务器程序和客户应用程序分别独立进行的。工作在前台程序上的最终用户可以“透明”的完成自己的一切工作，不需要过问背后的过程。2、互联网的飞速发展使得企业越来越普及移动办公和分布式办公，系统需要具有更强的扩展性。这种方式进行的远程访问需要对系统进行专门的设计来处理分布式的数据以及专门的技术。以此便衍生出不足之处，可概括为以下两点：19毕业设计说明书（论文）1）客户端需要安装专用的客户端软件。首先考虑到安装的工作量非常大，每一处设备大概都需要有对应的客户端软件，其次病毒、硬件损坏出现在任何一台电脑上都需要进行大量的安装或维护。而对于有很多分部或专卖店的企业来说，路程的问题大大赶超了工作量的问题。而且当面临系统软件需求升级时，一台客户机的维护和升级成本非常高。最后来说，客户端适用的操作系统一般也会有限制。可能适应于Win98,但不能用于win2000或WindowsXP。或者不适用于微软新的操作系统等等。2）C/S架构具有高昂的维护成本且投资大。首先，需要选择适当的数据库平台来实现数据库数据的统一，采用C/S架构，完全由数据库系统管理分布于两地的数据，但理论上两地的操作者如果要有效实现则需对同一个数据库进行直接访问，那么就需要建立“实时”的数据同步，保持两地的数据库服务器在线运行，在两地间实现实时的通讯连接，网络管理工作人员要同时对服务器和客户端进行相应的维护和管理，就会面临着成本高、技术难的问题。其次，由于产品的更新换代十分快，传统的C/S结构的软件需要针对不同的操作系统系统开发不同版本的软件，代价高和低效率已经不适应工作需要。4.2VB几个重要的类使用模块实现VB与数据库的连接：模块代码如下：PublicconnAsPublicresAs1）CommonDAO类，主要用来在VB界面与ACCESS数据库表之间传送SQL语句，是数据库数据的访问类。PublicFunctionExecuteScanSQL(ByValsqlAsString)AsOnErrorGoToerrhandleDimdbAsDBConnectSetdb=NewDBConnectIfThen20毕业设计说明书（论文）Setres=Newsql,conn,adOpenStatic,adLockReadOnlyEndIfSetExecuteScanSQL=resExitFunctionerrhandle:If=1ThenEndIfIf=1ThenEndIfSetres=NothingSetdb=NothingMsgBox"查询错误："&,vbCritical,"警告"SetExecuteScanSQL=NothingEndFunctionPublicFunctionExecuteCommSQL(ByValsqlAsString)AsBooleanOnErrorGoToerrhandleDimdbAsDBConnectSetdb=NewDBConnectIfThenWithconn.BeginTrans.Executesql.CommitTransEndWithEndIfIf=1ThenEndIfSetdb=NothingExecuteCommSQL=True21毕业设计说明书（论文）ExitFunctionerrhandle:Setdb=NothingMsgBox"执行SQL错误："&,vbCritical,"警告"ExecuteCommSQL=FalseEndFunction2）DBConnect类，主要用来连接ACCESS数据库。PublicFunctionGetConnection()AsBooleanOnErrorGoToerrhandleSetconn=NewWithconn.connectionstring="Provider=.OLEDB.4.0;DataSource="&&"\;PersistSecurityInfo=False".CursorLocation=adUseClient.ConnectionTimeout=10.OpenEndWithGetConnection=TrueExitFunctionerrhandle:MsgBox"数据库连接错误："&,vbCritical,"警告"GetConnection=FalseEndFunction4.3MES系统实现界面1、系统主界面主界面运用菜单编辑器展现系统各个功能链接，使用上下结构，并将窗体设置为MDI窗体，并运用了statusbar状态栏实现下方日期和标注的显示，方便进入各个子界面，如下图4-1所示。图4-1系统主界面2、零件信息管理界面22毕业设计说明书（论文）本界面主要实现对数据库中的表的增加删除更改查询功能，运用toolbar控件代替mand按钮实现click触发功能，窗体的MDIchild属性设置为真，运用Msgflexgrid控件查看相关数据表。零件的清单显示各零件的名称和数量，编制此界面时，需与数据库成功连接，否则便不能对数据库进行操作。以下便为零件信息管理实现各界面。图4-2零件信息管理界面图4-3零件信息增加界面图4-4零件信息更改界面23毕业设计说明书（论文）图4-5零件删除查询界面图4-6零件信息删除界面零件管理界面实现代码：OptionExplicitDimsqlAsStringDimdbAsDBConnectDimdaoAsCommonDAOConstmSQLAsString="selectPIDas零件编码,DRAWNUMas图纸编号,MATERIALas材料,PNAMEas零件名称,PNUMas零件数量,PNOTESas零件备注fromPARTS"PrivateSubdgdata_Click()OnErrorResumeNext=flexSelectionByRow=(,1)=(,4)=(,5)=(,2)=(,3)24毕业设计说明书（论文）=(,6)EndSubPrivateSubForm_Load()Setdb=NewDBConnectSetdao=NewCommonDAOSet=(mSQL)EndSubPrivateSubtbtool_ButtonClick(ByValButtonAs)DimbmAsStringDimmcAsStringDimctypeAsStringSelectCaseCase"k1"If=""ThenMsgBox"零件编码不能为空！",vbExclamation,"提示"ExitSubElsebm=EndIfIf=""ThenMsgBox"零件名称不能为空！",vbExclamation,"提示"ExitSubElsemc=EndIfctype=Trim()If=""ThenMsgBox"图纸编号不能为空！",vbExclamation,"提示"ExitSubElse25毕业设计说明书（论文）ctype=EndIfsql="insertintopartsvalues('"&bm&"','"&ctype&"','"&&"','"&mc&"','"&&"','"&&"')"IfThenSetdao=NewCommonDAOIf(sql)ThenMsgBox"零件资料信息增加成功！",vbInformation,"提示"ElseMsgBox"零件资料信息增加失败！",vbInformation,"提示"EndIfEndIfSet=(mSQL)Case"k2"If=""ThenMsgBox"请选择一个零件信息进行更改！",vbCritical,"提示"ExitSubElsebm=EndIfsql="updatepartssetPNAME='"&&"',PNUM='"&&"',DRAWNUM='"&&"',PNOTES='"&&"'wherePID='"&bm&"'"IfThenSetdao=NewCommonDAOIf(sql)ThenMsgBox"零件资料更改成功！",vbInformation,"提示"ElseMsgBox"零件资料更改失败！",vbInformation,"提示"EndIfEndIf26毕业设计说明书（论文）Set=(mSQL)Case"k3"If=""ThenMsgBox"请选择一个零件信息进行删除！",vbCritical,"提示"ExitSubElsebm=EndIfsql="deletefrompartswherePID='"&bm&"'"IfThenSetdao=NewCommonDAOIf(sql)ThenMsgBox"零件资料信息删除成功！",vbInformation,"提示"ElseMsgBox"零件资料信息删除失败！",vbInformation,"提示"EndIfEndIfSet=(mSQL)Case"k4"If=""ThenMsgBox"请输入零件编号查询！",vbCritical,"提示"EndIfSet=(mSQL&"wherePID='"&&"'")Case"k5"IfMsgBox("想关闭本窗口吗？",vbQuestion+vbOKCancel,"提示")=vbOKThenUnloadMeEndIfEndSelectEndSub27毕业设计说明书（论文）3、工艺管理界面1）零件工艺管理界面工艺管理界面包括工艺及工艺明细两部分，这两个表的关系为一对多，此界面与零件信息管理界面相同的部分是也为实现增删改查功能。本界面方便管理员进行基础工艺信息的了解，方便对工艺信息进行及时的更换并准确了解零件的加工信息，便于生产的高效性。图4-7零件工艺管理界面2）刀具、夹具、量具信息管理这三个界面实现功能相同，能够调用车间内所用的所有的刀具、夹具、量具的信息，方便对这三种工具的寿命及使用周期进行把握，及时的更换新的设备，界面如下图所示。图4-8刀具信息管理界面28毕业设计说明书（论文）图4-9夹具信息管理界面图4-10量具信息管理界面4、工单管理界面工单管理包括计划工作单与派工单，这两个表也是一对多关系的实现，在此界面中可以实现对计划单的增加删除更改查询功能，显示零件的计划生产数量以及计划生产开始时间和计划生产结束时间，以及对工单下对应明细单的详细信息编辑，包括该计划单的实际生产情况，即实际生产开始时间与实际生产结束时间，如下图所示：图4-11工单信息维护界面5、质量反馈界面质量反馈界面主要为查询检验单，界面实现功能包括检验单的查询、制定、修改、以及错误删除，显示了零件检验工具及详细的检验结果毕业设计说明书（论文）描述，了解各零件产品的质量检验情况，并及时对错误信息做出调整，界面如下图所示。图4-12质量信息管理界面6、进度管理界面本界面主要用于查询作业单的当前运转情况，包括作业开始时间及作业结束时间，这样就方便知道该作业是否尚在作业期内，，并能对工作的进度进行及时的调整，而且进一步对后期的计划单进行制定实时的计划，防止工作未能完成导致直接影响后期计划的执行，界面如下。图4-13进度单查询界面7、报表管理界面报表的设计采用了设计器DataReport，报表的查询便于管理者人员及时了解各个时期的计划单情况，以制定新的优化计划为目标和基础而制定的表查询记录。图4-14报表查询界面实现代码：PrivateSubcmd1_Click()("cmdpro").Parameters("ppid")=1UnloadprojectUnloaddeerpEndSubPrivateSubcmd2_Click()UnloadMeEndSub30毕业设计说明书（论文）图4-15报表界面31毕业设计说明书（论文）第五章结论本论文所取得的成果在这次的毕业设计里深入的接触了制造执行系统这部分的制作，并了解了离散制造业及MES目前发展的情况，在老师的帮助下设计了一个简单的小型MES系统，主要了解MES实现功能，但只停留在模拟运行的阶段，并没能真正与车间数控设备连接试用。MES技术的发展浅析近年来，MES系统在世界范围内得到广泛的发展和应用。随着信息化的建设和发展，企业对信息的管理，已不仅仅停留在计划层与设备控制层的运用，两者之间的数据传递越来越能为企业提供很大的便利，由此才引发出MES的问世，MES系统如今在国内发展虽不如国外应用广泛深刻，但是越来越多的企业和研究者致力于开发完善的MES系统，实现三层交互，双向流通的目标。面向离散制造业的MES虽然面对着比流程业复杂的行业特点以及国内车间部分新旧设备的混杂现状，但是随着信息化建设和不断发展，设备在更新，技术在进步，相信在不久的时间内，就能普及运用MES系统，充分实现企业的信息化，提高工作效率，获取更大的利益。32毕业设计说明书（论文）致谢在这次毕业设计即将结束之际,首先要感谢我的指导老师嘻嘻哈教授，在他的帮助下，我才能完成现在的任务。在这次的毕业设计中，前期准备阶段花费时间较多，在搜集资料时，越老师为我们提供了很多文献资料，帮助我们了解毕业设计所需的理论基础，在设计最初开始时，我对我的设计还是很茫然，在查阅了很多资料后，初步了解MES系统的功能模型，逐渐明了所要设计系统的实现功能，由于设计水平有限，于是设计主要实现模拟运行功能，在越老师的指导下完成对系统的定向，慢慢开展设计。在这段时间内，同学老师们都在一起努力完成相关设计，指导老师为我们指导工作并关心同学们的学习和工作情况。本次毕业设计在最开始接触到的时候印象难度较大，由于对我个人来说，编程的实现过程我并不能够熟练运用，但是在后期的查阅资料及准备过程中，在老师的帮助说明下，工作量慢慢简化，才能及时完成这次设计。对于个人来说，我并不能对自己的设计满意，因为并未能够将MES系统的精髓部分展现出来，在日后的工作学习中，我一定会吸取本次毕业设计的教训和经验，牢记各位老师的教导，努力完善自己。33毕业设计说明书（论文）参考文献1.夏晓鹏.离散制造业制造执行系统（MES）研究与设计[D].重庆：重庆大学，20092.谭竣菲.面向MES的离散制造业车间生产管理研究[D].重庆：重庆大学，20073.杜琳琳.面向离散制造业的MES的研究与设计[D].苏州：苏州大学，20094.李鑫.企业车间MES生产调度的设计与实现[D].沈阳：中国科学院研究生院，20105.王金业.面向机械下料车间的MES建模与系统开发[D].河北：河北科技大学，20116.胡春,李平.连续工业生产与离散工业生产MES的比较[J].浙江大学工业控制技术研究所，2003,30（5）:1~47.魏乐.制造公司制造执行系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，20088.黄学文.制造执行系统（MES）的研究和应用[D].大连：大连理工大学，20039.罗维.MES系统中