对于企业来说，控制系统、制造控制系统(MES)、企业规划系统(ERP)以及管理信息系统的协同作用是引导企业长期保持利益和价值企业信息系统。而MES系统作为国内CIMS和国外ATM的重要组成部分，必然会引起人们的高度重视。本文在探讨了MES系统基本模型的基础上，分析了MES软件系统应用关键技术。

 
引言
制造业管理模式的变更以及数字化生产的应用是推动制造业朝着信息化方向发展的基本动力，也是企业推行制造执行系统（EMS）的根本原因。制造执行系统是现代信息技术在生产管理中应用的体现，是位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向生产的管理信息系统。
 
MES在国内外各个企业中得到了广泛应用，而我国的部分企业却将信息系统建设普遍放在了ERP管理系统和现场自动化系统两方面。数控生产的管理模式和生产流程对企业信息化建设来说是一次巨大的挑战，如果仅仅通过开发ERP管理系统和现场自动化系统已经完全不能满足新形势的需求。而借助于EMS系统则可以很好的满足该需求，这也是MES系统在短短几年内在国际上迅速发展的原因。
 
当前，我国对于MES的研究开发和应用仍处在起步阶段，选择合适的开发工具，开发出我国企业的MES软件产品，实现企业系统之间的紧密集成，对于提升我国企业信息化的水平，增强与国际先进企业的竞争力，都具有着重要的意义。基于此，本文重点分析MES软件系统应用关键技术。


一、MES概念
国际联合会对MES的定义是可以通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。一旦企业内部发生实时事件时，借助于MES软件系统可以第一时间做出反应、报告，并结合数据信息进行有效指导和处理。这种可以迅速响应状态变化的方式可以降低企业内部没有附加值的活动，对于正常生产运作过程较为有利，同时还能增强企业的交货能力，改变物料的流通性能，增强生产回报率。通过双向的直接通讯，MES可以在企业内部和整个产品供应链中提供相关的行为关键任务信息。


二、MES软件系统基本模型
1.数据存储层
数据存储层的主要功能是存储相关的数据信息，支持MSSQL，Oracle，DB2等主流数据库，也可以借助于文本文件、Access等形式对小批量或者是临时性的本地数据进行保存。在MES软件系统中存在有很多现场上位机管理软件，一旦网络出现异常，现场上位机管理软件就能在单机状态下运行，此时的数据信息将会暂时在本地文件中进行保存，当网络连接正常后将会统一提交给网络数据库，这种存储方式不仅可以确保生产的稳定运行，还能提升网络数据的一致性和完整性水平。另外，存储层还负责管理数据字典。

2.数据驱动层
在MES软件系统中数据驱动层占据核心地位，不仅可以实现与物理数据层之间的交互、映射逻辑对象及物理结构，还能建立数据模型、智能化驱动、封装逻辑规则和逻辑数据等功能。实际上，数据驱动层主要是基于面向对象的数据建模与驱动平台，主要实现数据建模、数据和界面的关联以及数据的自动存取等功能。

3.通用中间件
通用中间件主要包括有数据集成层、报表展示层以及业务构建层。数据集成层可以实现来自多个或者异构数据源之间的数据存取及规则映射，向应用层展现相关的规则和协议，并将下层数据的复杂性和异构型特征屏蔽起来。报表展示层主要是提供标准性的报表展示构件和技术，降低开发报表中的复杂性，并提供与企业门户等系统相关的集成所需要的基础接口。
 
业务构建层主要是封装系统建模所需的基础功能和技术，由于具有组件化的特点，在开发的过程中可以有效减轻难度，增强系统的稳定性水平。通用中间件主要对通用的技术和功能进行模块化的封装，确保业务逻辑和业务功能之间分工明确，在业务和应用变化的过程中，始终保证技术支撑平台不变，增强系统技术构建的稳定性和升级的灵活性。

4.建模集成层
建模集成层主要是结合企业自身的实际，通过为工厂、产品以及业务提供相关的建模功能，进而搭建出合适的MES系统。为了满足用户使用系统过程中的个性化需求，应用集成层为用户提供了不同类型的自定义功能。


三、MES软件系统应用关键技术
1.多BOM结构及其相互转换技术
在实际的生产过程中，MES通过使用BOM产生与物料相关的配套表，以方便库房对物料的有效性进行检验以及发放物料；对生产过程中物料的使用情况以及短缺情况进行实时监控；帮助确定物料在生产过程中的存放货物的位置和方法；对成本进行一系列的累计和控制。由此不难看出，在EMS软件系统中BOM产品数据发挥着十分重要的作用。因此，在对企业各个应用系统中的BOM存在形式和特征，以及不同形式BOM的转化方法时是制造执行系统中的关键技术。

2.物料工艺状态描述技术
随着企业生产环境不断朝着现代化方向推进，为了方便企业对自己的产品在某时处于何种位置以及何种加工状态进行全面了解，就需要企业对物料信息进行有效的管理，准确跟踪各种物料的活动状态。物料自身的工艺状态直接对生产中物料所处的位置及其自身的加工状态息息相关，因此，使用科学有效的方法对物料自身的工艺状态建模技术加大研究力度，在实时跟踪物料状态时具有十分重要的现实意义。
 
另外，企业在编排生产计划的过程中，因在实际的生产中会遇到各种各样的问题，再加上计划变更、设备故障等不确定的扰动和变化，经常会有计划停滞或者计划变更的情况出现，此时就需要企业重新对生产计划进行排列或者滚动。在该过程中将会涉及到同一个问题，也就是管理物料工艺状态变化的问题。在MES软件系统中物料工艺状态占据重要位置，可以将物料工艺状态的建模技术看做是MES软件系统应用中的关键技术之一。 
 
3.生产调度技术
实现敏捷化生产管理和运行的核心是能否合理配置资源、优化生产调度并进行有效的控制，而提升决策模型和算法的合理性及优化性水平则是实现上述目标的关键所在。当前在对生产进行调度和控制决策中，为了找到最优方案，通常会选择纯数学化、计算化以及模型化的决策方法或者是启发式算法。
 
在实际的生产管理决策中，利用这种方法可以为人们提供科学的决策手段，有效摆脱了因依赖个人经验和能力等方面的限制因素，在一定程度上提升决策的准确性和时效性水平。但是随着生产制造环境的敏捷性水平不断提升，这种决策机制在生产动态变化以及不确定的制造环境中越来越不适应，有时会阻碍生产的敏捷性水平。
 
除此之外，生产调度问题也是困扰人们的复杂难题，截止到目前也没有任何一种高效、适应能力的强的调度算法或者理论。实际的生产过程中十分复杂，各种不确定事件出现的频率不断增加，使得生产调度问题不断出现。所以，研究生产调度也是MES软件系统应用的关键技术。

结论
MES软件系统的应用在企业中发挥着十分重要的作用。在生产方面，实现了从生产管理层到设备控制层的管理，可以在制造生产过程中全面使用数字化技术，使得应用风险和难度不断降低；在生产执行中，实现了对订单的全程跟踪、缩短流转周期，有效改进了生产和质量作业中的缺陷。
 
另外，MES自身具有开放性及可扩展性特征，方便了企业现有应用系统的无缝袭集成，可以定制集成接口，增强集成的成功率。随着企业信息化制造环境的不断深入，以系统集成思想为基础的制造业信息化建设对生产制造和管理生产都有积极影响，推动了企业整体信息化建设的发展，具有明显的社会效益和经济效益。