崔晨星 顾亮
（中航工业沈阳黎明航空发动机〈集团〉有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）
【摘要】随着信息时代的到来，企业也在逐渐以信息化管理模式取代传统的管理模式。制造执行系统一方面可以对来自erp软件的生产管理信息细化、分解，将操作指令传递给底层控制；另一方面，MES也可以实时监控底层设备状态，采集设备、仪表的状态数据，从而将控制系统与信息系统联系在一起，并将生产状况反馈给计划层。本文主要介绍了MES排产模块引入的过程以及遇到的问题，该模块的引入解决了长期以来困扰生产厂的排产瓶颈的问题，大大地提高了生产的效率。
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关键词 制造执行系统；Struts框架；规则排产
0引言
21世纪的企业面临日益激烈的市场竞争，要想赢得市场、赢得用户就必须通过实施ERP来加强企业管理。ERP软件主要是针对资源计划，它处理的是昨天以前发生的事情，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留下了不规范的缺口。制造执行体统恰好能填补这一空白，在考察MES系统本身的同时，还要考虑新的计划层系统是否需要改进原有的MES系统，原有系统是否能够满足新系统建设的需求。本文要介绍的就是某厂在现有MES系统中添加排产这一模块，使得现场的实际情况能够的反映到系统中，为管理人员提供及时、准确的数据服务生产。
1架构体系和关键技术
Struts框架是典型基于MVC（模型-视图-控制）模式的集成架构，它提供了一个控制器controller servlet来处理导航流和一些特殊类来帮助数据存取。随框架也提供了一个充实的标签库，以使Struts易于和JSP集成使用。实践证明，Struts能提升正确设计的Web应用的大部分性能。从一个框架性能的角度分析，Struts作为框架优点如下：
（1）Struts不仅是线程安全(thread-safe)，而且是线程依赖(thread-dependent)的。
（2）Struts能自动组装用户的请求数据为ActionForm bean。
（3）Struts提供的html、bean和logic标签库符合大部分JSP标记的需要，它们减少了编写额外标签的需求。
（4）Struts是开放架构，允许开发人员扩展。
（5）Struts是轻量且开源的，而且具有完整的说明文档。
除了上述的优点外，Struts还具有支持国际化且高质量的产品维持，并具有经典设计模式的框架设计，高扩展性及强大的产品支持与供应等。这些都决定了Struts相对于其他框架来说是一个很理想的框架。
2排产模块需求分析
排产计划就是为了减少生产过程中的不稳定性，但是并不是杜绝，因为在生产过程中受很多不确定因素影响。人、机、料、法、环这五个方面是需要现场班组长注意的，也是工业制造企业管理中所讲的五要素。
人是生产管理中最大的难点，也是目前所有管理理论中讨论的重点。如何提高生产效率，首先从现有人员中去发掘，尽可能发挥他们的特点；机就是生产中所使用的设备、工具等辅助生产用具。生产中，设备是否正常运行，工具的好坏是影响生产进度、产品质量的又一要素；料指物料，半成品、配件、原料等产品用料，通常有几种几十种配件或部件是几个部门同时运作。当某一部件未完成时，整个产品不能组装，造成装配工序停工待料；法指法则，是指生产过程中所需遵循的规章制度，包括工艺指导书，标准工序指引，生产图纸，生产计划表，产品作业标准，检验标准，操作规程等；环指环境，环境也会影响产品的质量。
排产的完善对于生产部门可以更加合理有效的安排生产，对于管理部门可以更加清楚生产上的瓶颈。综上，生产部门和管理部门对于排产模块的需求越来越强烈。
3排产模块设计与实现
针对MES推进的计划和实际需求，分以下八个部分介绍了排产模块的功能和流程，最终实现MES中排产功能，尤其针对排产中优先级问题给出了解决方案。
3.1标准生产周期管理
标准生产周期是生产计划排程中的重要指标，本功能用于计算并维护零件的标准生产周期。流程描述：
1）标准生产周期编制，填写申请投料提前期、申请标准生产周期、申请平均批量后，进行提交。
2）标准生产周期审批，确认已填写的申请投料提前期、申请标准生产周期、申请平均批量后，进行批复或退回。
3）标准生产周期查询，查看零件的标准生产周期。
3.2标准班产数据管理
标准班产是生产计划排程中的重要指标，本功能用于计算并维护零件的标准班产，流程描述：
１）标准班产编制，填写合并工序、申请修改准备时间、申请修改加工时间（普通设备），申请修改标准班产（普通设备），申请修改加工时间（数控设备），申请修改标准班产（数控设备），进行提交。
２）标准班产审批，确认已填写的合并工序、申请修改准备时间、申请修改加工时间（普通设备），申请修改标准班产（普通设备），申请修改加工时间（数控设备），申请修改标准班产（数控设备），进行批复或退回。
３）标准班产查询，查看零件的标准班产（工序级）。
3.3工序与人员维护对应关系
“人既是设备”概念，泛指“不需要使用设备干活的人”。这类人大部分是钳工，在生产过程中这类人作为瓶颈资源影响生产的情况同样比较明显。所以如果单纯的按照设备负荷率为核心排产的话，会忽略掉“人员”这种瓶颈。为了适应这种特例，而又不推翻预先制定的排产规则，折中的办法是将这一类人员当做设备。
3.4工人加工能力定义
工人加工能力是生产计划排程中的重要指标，本功能用于维护制造单元下人员的加工能力系数，流程描述如下，根据工人不同的加工能力,手工维护制造单元下人员的加工能力系数，以此作为后续排程基础数据之一。
3.5关键过程加工人员维护
关键过程加工人员维护模块是为了给关重工序添加三定人员操作者所使用，本模块仅限关重工序可以添加操作者，流程描述：
１）首先在工艺路线维护模块定义某些工序为关重工序。
２）本模块内仅显示工艺路线上定义为关重工序的工序信息，并可以有客户人为选择该工序对应的加工者，并对加工者进行排序。
3.6排产优先级顺序定义
排产优先级是确定当多条任务在同一时间需要同一生产资源时判断由哪条任务率先通过该资源的理论依据，优先级顺序可由用户根据现场需要进行指定。本优先级顺序指定只对编写人所在分厂生效，不干涉其他分厂优先级顺序。
3.7生产任务汇总
分厂生产任务是公司平衡各生产厂生产进度的结果，也是生产过程中的指导性指标，只有各分厂按照生产任务保质保量完成才能保证公司合同的顺利完成。
对于分厂而言生产任务按照来源不同可以细分为三类任务分别为，ERP系统通过MRP算法计算出的生产任务、生产指挥部计划员手动下达的生产任务、其他分厂周转到本厂的单工序任务。
3.8规则排产计算
规则排产是MES系统中的高级功能，基础数据的准确性直接影响最后排产结果。由于本次排产所要排的任务基础（下转第327页）（上接第322页）为所有未关闭任务，并且排产期段为整个任务期间，由人为指定可能会造成现场生产延误的设备并不准确，因为光靠经验去权衡很有可能造成一段时候后的其他设备待加工零件挤压，使现场零件流转停滞，所以本次排产系统的基础原则未先分析各生产资源的预计占用率，然后按照生产资源的预计占用量由高到低的顺序，依次对每个生产资源进行待加工的零件的选取并排序。
经过项目组与生产指挥部的多次共同讨论，将影响现场生产的部分重要客观条件制定为排产的优先级，具体如下：厂际周转任务，人为指定任务，剩余周期不足的任务，成品连台最低。排产优先级在使用相同设备的两个工序计划开始时间相同时使用，每个规则进行判断后以4位字符型进行表示，按照的任务优先级先后顺序拼成24位优先级字符串，进行确定优先加工零件。
4测试结果
测试环境：Windows XP专业版32位SP3，CPU为i5-2500 3.30GHz，内存4G。
经过上述几次测试得出结论：按照排产要求，在生产任务周期较短（一周内），工序数量、对应关系较少（具体阀值未知）的情况下，可以满足一个生产厂在同一时间内独立排产的需求，其运算时间要由需排程日期长短、数据量大小、服务器性能来决定。
5展望
制造执行系统提供了周期盘点次数、生产能力、材料消耗、劳动力和生产线运行性能、在制品存放位置状态和实际订单执行等涉及生产运行的数据，弥合了企业计划层和生产车间过程控制系统之间的间隔，是制造过程信息集成的纽带。深刻理解MES这一先进的管理思想，把握好它的发展趋势，对于如何在企业正确推广MES应用具有重要的理论和应用价值。
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参考文献
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［责任编辑：薛俊歌］
