电力设备制造企业MES系统
企业数字化制造运营系统(MOM)的研究与构建
企业数字化制造运营系统(MOM)的研究与构建摘要：在建设智能工厂背景下，制造业正在转向数字化生产模式，一些分散的MES已经无法支持产能扩张和行业发展。
为了解决这些问题并结合先进的IT 成果，制造运营管理系统(MOM)引入生产管理平台。
该系统基于端到端数据流模型，该模型控制了最终收集和共享信息管理之间的差距，简化了业务流程，使用有限的资源实现了计划自动化，并可视化了运营结果和解决方案分析。
关键词：智能运营分析；生产过程追踪；数据采集面向消息中间件(MOM)是提供商用来协调息操作的中间件，需要API和管理工具。
客户端使用API调用将消息发送到提供商管理的目标。
发送消息后，客户端继续执行其他任务，并且提供程序保留消息，直到收件人确认消息。
一、MOM特点介绍通讯程序可以在不同的时间运行，由于程序之间没有直接连接，因此计划间接发送消息，而不是直接通过网络发送消息，不能同时工作。
如果消息已正确排入队列，则不需要启动目标程序。
即使目标程序正在运行，它也不需要立即处理消息。
不受应用结构的限制，在复杂的用例中，通信方法可以是一对一，一对多的，多对一的，或上述方法的组合。
创建多种通信方法不会增加应用程序的复杂性。
直接与消息队列中的消息或与消息队列中的其他程序交互的程序，例如管理消息队列、维护程序和队列关系、更改网络、重新启动消息以及在网络上移动消息。
二、制造运营管理系统框架设计生产管理系统(MOM)不仅扩展了传统MES的主要生产要素，如产品定义、资源计划、生产计划和生产效率，还包括集成的智能控制、物料流、更新计划、资源管理、质量管理和生产设备运行。
生产是整个生产的核心，工厂是为了在生产过程中增加产品的价值。
该工厂的MOM系统将基于现有的数字平台，并计划采用通用的MOM架构，以实现从基本数据采集到企业ERP系统的通道。
集成生产计划，及时交付材料，现场管理，装配过程控制和装配质量控制，总装车间现场全控制、全贯穿数据执行。
具有自适应机制的鲁棒控制方法-MES系统
数据分析与优化
对生产过程中的数据进行采集、 分析和优化，提高生产效率和 产品质量。
MES系统应用领域
• MES系统广泛应用于机械制造、汽车制造、电子制造、化 工制药等领域，尤其适用于多品种、小批量、定制化生产 模式的企业。
03
具有自适应机制的鲁棒控 制方法
自适应机制
实时调整
自适应机制能够根据系统的实时变化，自动调整控制参数或策略， 以适应不同的工况和环境变化。
自我优化
通过不断学习和优化，自适应机制能够提高系统的性能和稳定性， 减少对人工干预的依赖。
快速响应
自适应机制能够快速响应系统的变化，减小因外界干扰或内部故障 对系统造成的影响。
鲁棒控制方法
稳定性分析
鲁棒控制方法通过稳定性分析，确保系统在受到不确定性和干扰时 仍能保持稳定运行。
优化设计
通过对控制策略进行优化设计，提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。
03
鲁棒控制方法可以处理生产过 程中的各种约束，如资源限制 、时间限制等，使得生产调度 更加灵活和可靠。
鲁棒控制在质量控制中的应用
1
质量控制是MES系统中的另一个关键环节，而鲁 棒控制方法可以用于提高产品质量和降低不良品 率。
2
通过建立鲁棒质量控制模型，可以处理生产过程 中的各种不确定性和扰动，提高产品质量的稳定 性。
3
鲁棒控制方法还可以用于质量追溯和故障诊断， 帮助企业快速定位问题并采取有效措施。
鲁棒控制在设备维护中的应用
01
设备维护是MES系统中的重要组成部分，而鲁棒控制
方法可以用于提高设备的可靠性和降低维修成本。
02
通过建立鲁棒预测模型，可以预测设备的寿命和故障
模式，提前进行预防性维护。
制造执行管理系统：MES
制造执行管理系统：MES目录1、MES——为企业打造制造协同管理平台 .......................................................... - 4 -1.1 制造执行管理系统：对产品生产进行优化管理.......................................... - 4 -1.2 MES的位臵：计划层与控制层间的沟通纽带 ............................................. - 4 -1.3 解决ERP与现场自动化系统的力不能及 .................................................... - 5 -1.4 智能制造：MES未来方向 ............................................................................ - 6 -2、MES在中国市场的潜在需求旺盛 ..................................................................... - 7 -2.1 流程与离散制造业：生产工艺各有特点...................................................... - 8 -2.2 流程与离散制造业：对MES的需求存在诸多差异 ................................... - 8 -2.3 MES在中国普及率不高，潜在需求旺盛 ..................................................... - 9 -3、行业发展：国外市场已经成熟，其道路可为国内借鉴................................. - 10 -3.1 MES市场在发达国家已日臻成熟 ............................................................... - 10 -3.2 国内MES行业发展方兴未艾 ..................................................................... - 12 -4、国内已有多家上市公司从事MES相关业务 .................................................. - 13 -4.1 新松机器人 ................................................................................................... - 13 -4.2 海得控制 ....................................................................................................... - 14 -4.3 软控股份 ....................................................................................................... - 16 -4.4 宝信软件 ....................................................................................................... - 17 -4.5 和利时 ........................................................................................................... - 18 -图1、AMR三层企业集成模型 ............................................................................... - 5 -图2、MES实施之前 ................................................................................................ - 6 -图3、MES实施之后 ................................................................................................ - 6 -图4、2013年中国各行业MES市场规模及增长率 ............................................ - 10 -图5、国外MES厂商分类 ..................................................................................... - 11 -图6、2013年中国MES市场规模 ........................................................................ - 12 -图7、新松智能制造系统组成 ............................................................................... - 14 -图8、新松MES系统 ............................................................................................. - 14 -图9、海得控制NetSCADA-MES生产执行管理系统......................................... - 15 -图10、轮胎全生命数据追溯系统框架结构示意.................................................. - 16 -图11、轮胎全生命数据追溯系统信息流程.......................................................... - 17 -图12、功能架构 ..................................................................................................... - 19 -图13、典型结构 ..................................................................................................... - 19 -表1、MES助力智能制造 ........................................................................................ - 7 -表2、流程制造业与离散制造业特点对比 ............................................................. - 8 -表3、流程制造业与离散制造业对MES的不同需求 ........................................... - 8 -1、MES——为企业打造制造协同管理平台1.1 制造执行管理系统：对产品生产进行优化管理MES（Manufacturing Execution System），中文含义为“制造执行管理系统”。
电力装备制造业现状
电力装备制造业现状目录一、声明 (2)二、电力装备制造业现状 (3)三、技术投资与资源配置 (6)四、数字化转型的必要性 (10)五、持续改进与创新 (14)六、战略规划与目标设定 (18)七、报告总结 (22)一、声明电力装备制造业在当前的市场环境和技术背景下，面临着挑战与机遇并存的局面。
为了在数字化转型的浪潮中立足，企业必须主动适应市场变化，加强技术创新和人才培养，寻求合作与发展。
在电力装备制造业中，能源成本占据了较大比例。
数字化转型通过智能能源管理系统，能够实时监测和分析耗能情况，识别能耗高峰期，优化能源使用，降低整体能源成本。
目前，电力装备制造业仍然有很大一部分依赖于传统的制造技术，如铸造、锻造和机械加工。
这些技术虽然成熟，但在效率和灵活性上面临挑战，限制了企业的竞争力。
随着技术进步，越来越多的企业开始引入自动化生产线和智能制造设备。
例如，机器人焊接、激光切割及3D打印等先进技术逐渐应用于生产过程中，极大提高了生产效率和产品质量。
随着数字化程度的加深，企业面临的信息安全风险也在增加。
通过投资于网络安全技术和人才，企业能够建立完善的安全防护体系，保护敏感数据不被泄露或攻击，从而维护企业的商业利益。
声明：本文内容来源于公开渠道或根据行业大模型生成，对文中内容的准确性不作任何保证。
本文内容仅供参考，不构成相关领域的建议和依据。
二、电力装备制造业现状（一）行业概况1、行业定义与范围电力装备制造业是指专门从事发电、输电、配电和用电设备及其附属设施的设计、生产、销售和服务的工业部门。
主要产品包括变压器、开关设备、发电机组、高低压电气设备等。
该行业在现代社会中发挥着基础性作用，支撑着能源生产和消费的各个环节。
2、行业发展历程自20世纪以来，电力装备制造业经历了多个发展阶段。
从最初的手工生产到后来的机械化、自动化，再到如今的信息化，行业技术水平不断提升。
目前，随着全球能源结构转型及环保政策的推动，数字化转型已成为该行业发展的新趋势。
SCADA及MES系统介绍及SCADA和MES之间关系调研报告
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5、与其他系统连接功能
• SCADA系统可与更高级别的系统连接，比如 DCS系统、MES系统进行连接，实现更高级 的控制系统。
• 自动化系统的发展越来越集中，scada系统 起到一个中转作用，向上连接MES系统，向 下连接PLC系统，scada系统是实现mes系统 的重要前提。
• 以上是常用功能，除了常用功能外还有一 些其他功能，可根据需求进行设计。
现对分散的过程和设备的数据采集、自动
控制以及生产过程全面实时监控。最早应
用于电力行业，经过几十年发展，在水处
理、化工、制药领域都有了广泛的应用。
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SCADA系统能干什么
• 从字面意思看SCADA主要功能数据采集和监 视控制，具体来说SCADA可以与现场运行的 各种设备进行通信，实现对现场设备的数 据采集、控制、测量、参数调节以及各类 信号报警等功能，从而为车间安全生产、 调度、管理、优化和故障诊断提供必要和 完整的数据及手段。
返回给用户，比如我们经常使用的支付宝转
账付款就是利用了金融云计算。 a
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背景介绍
•上面介绍的都是生活中能体会到的，同样在 制造业中也出现了一些新词语。
工业4.0 智能制造2025
数字化工厂
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背景介绍
• 工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略 计划。旨在提升制造业的智能化水平，建 立具有适应性、资源效率及人因工程学的 智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合 客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体 系统及物联网。
• 可对故障报警记录进行存储，可根据日期 或其他条件查询历史报警记录。
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比较完整的MES系统的介绍-----180626
比较完整的MES系统的介绍MES系统的定义MES（Manufacturing Execution System），中文意为制造执行系统，是指位于企业生产执行系统（Enterprise Execution System，简称EES）和生产计划系统（Enterprise Resource Planning，简称ERP）之间的一种多功能的集成系统。
MES系统通常是一个与物料处理系统、质量管理系统、企业资源计划系统（ERP）和供应链管理系统（SCM）等系统密切相关的系统。
MES系统的应用场景MES系统首先是面向制造企业的，其主要应用场景在于协调和控制企业上下游生产流程，使之实现高效的生产过程，提高企业管理水平和生产效益。
MES系统在生产和制造领域应用广泛，包括制造电力、机械加工、汽车、电子及电气设备、航空航天、医疗设备、食品饮料、纺织品、化学及制药等不同行业。
就目前环境而言，物流和供应链的快速发展大大推进了跨企业MES系统的开发和应用，例如，在汽车行业中，跨企业MES系统是指涉及到整个供应链、整个物流、整个生产过程的MES系统。
在这种系统中，每一个环节（如供应商、工厂、销售等）都有自己的MES系统，它们都可以通过互联网实现数据的共享，协同完成整个生产过程，这种系统被称为跨企业MES系统。
如果MES系统不能与跨企业系统集成，就会失去许多优势。
MES系统的组成一个MES系统通常由以下几个部分组成：1.生产计划管理：对生产计划进行设定、跟踪、调整、反馈等。
2.生产过程管理：对企业生产流程的各个环节进行监控、控制，使之按照计划生产。
3.质量管理系统：贯穿于整个生产过程的质量管理。
4.物料管理：对不同阶段的物料需求进行管理。
5.设备管理：对生产设备的使用状态进行监控、保养、维修等。
6.人力资源管理：对生产流程中人员的考勤、培训、安全等进行管理。
7.数据分析和决策支持：提供数据分析和决策支持功能，以便企业进行决策。
制造执行系统(MES)
企业中MES的数据流图
在信息交互的具体内容方面，MES向上层提交周期盘点 次数、生产能力、材料消耗、劳动力和生产线运行性能、 在制品 (WIP) 存放位置和状态、实际定单执行等涉及生产 运行的数据；向底层控制系统发布生产指令控制及有关的 生产线运行的各种参数等。下图描述了MES与计划层和控 制层的信息交互关系。
根据调查结果，AMR于1992年提出了三层的企 业集成模型（见下图）：
目 前 ， 一 些 从 事 MES 开 发 的 专 业 公 司 （ 如 美 国 的 Consilium，加拿大的 Promise 公司等）拥有一定的市场 份额。但这些公司大多是针对特定的生产类型，或特定的 功能需求而开发出MES，存在着通用性差、可集成性弱、 重构能力差等缺点。
从层次角度分析，制造企业的控制结构可划分为工厂层 （或公司层）、车间层、单元层（企业的工段或班组）和 设备层。通常，ERP系统处于工厂层和车间层；设备控制 系统处于设备层，有时会扩展到单元层；而MES则总是处 于车间层与单元层。因此，MES与ERP在车间层（有时包 括单元层）的功能上会有部分重复。
MES的产生背景 21世纪，许多企业通过实施MRPII/ERP来加强管理。然 而上层生产计划管理受市场影响越来越大，计划明显跟不 上变化。企业决策者认识到，计划的制订要依赖于市场和 实际的作业执行状态，而不能完全以物料和库存回报来控 制生产。
同时， MRPⅡ/ERP 软件主要是针对资源计划，通常能 处理昨天以前发生的事情（作历史分析），亦可预计并处 理明天将要发生的事件，但对今天正在发生的事件却往往 留下了不规范的缺口，即传统生产现场管理是一黑箱作业， 造成了生产计划与生产过程的脱节问题——这一问题长期 以来不仅直接影响企业的生产效率，而且成为制约现代企 业内部信息集成和企业之间供应链优化的瓶颈。
ge mes 参数
ge mes 参数GE MES（Global Equipment Management System）是通用电气（GE）公司开发的一种全球设备管理系统。
它旨在通过集成各种设备的数据和信息，提供实时的设备状态监控和分析功能，以帮助用户实现设备的高效运营和维护管理。
本文将从系统的特点、应用场景、优势和发展趋势等方面对GE MES进行详细介绍。
GE MES具有以下几个特点。
一是多样化的数据采集方式。
GE MES 可以通过各种传感器、控制器、监测装置等多种方式采集设备的运行数据，包括温度、压力、振动、电流等多个参数。
二是实时监控和分析功能。
GE MES能够实时监测设备的运行状态，并通过分析算法对数据进行处理和分析，提供及时准确的设备状态信息。
三是智能化的故障诊断和预测功能。
GE MES可以通过对设备数据的分析和比对，识别潜在的故障风险，并提供预测性维护建议，帮助用户避免设备故障和停机事故。
GE MES在许多领域都有广泛的应用。
首先，在制造业领域，GE MES可以用于生产设备的监控和管理，帮助企业实现生产过程的数字化和智能化。
其次，在能源行业，GE MES可以用于电力设备和电网的监控和运维管理，提高电网的稳定性和可靠性。
另外，在交通运输领域，GE MES可以用于飞机、火车、轮船等交通工具的设备监控和维护管理，确保交通工具的安全和正常运行。
此外，GE MES还可以应用于医疗设备、建筑设备、环保设备等领域，为各行各业的设备管理提供支持。
GE MES相比传统的设备管理方式具有多个优势。
首先，它可以实现设备运行数据的实时采集和监控，及时发现设备的异常情况，并通过自动化的分析算法提供相应的解决方案，减少了人工干预的需求。
其次，GE MES可以对设备的历史数据进行分析和比对，预测设备的寿命和维护需求，提前做好维护计划，避免设备故障和停机损失。
此外，GE MES还可以帮助用户优化设备的运行参数，提高设备的效率和可靠性，降低能源和资源的消耗。
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电力设备制造企业MES系统
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系统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。
MES系统设计原则
MES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：
MES系统易用性原则
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系统存在着很大的差距，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。
先进性
MES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。
开放性
电力设备制造企业MES系统将面临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。
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。
MES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。
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。
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。
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。
MES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。
图1 系统物理结构
MES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。
图2 系统总体架构设计图
MES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
MES系统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系统数据库，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。
MES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
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系统数据同步性，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。