智能制造系统中的关键管理模块：订单、计划、生产与过程控制

首先是订单管理，它整体上属于以作业计划、生产调度子系统为核心的一个子系统，与其关联的外部系统包括ERP的生产计划模块、MES内部子系统和车间MES。处于MES内部顶层的OMS提供MES与ERP的信息交换接口，接收来自ERP生产计划模块的订单下达、修改、删除以及关闭命令，向生产计划模块上报生产订单状态信息（订单排产锁定状态、订单完工状态等）、生产订单发料/收货实绩以及向生产计划模块申请新订单，来自生产计划模块的订单经过OMS处理后以生产任务单的形式下达给作业计划系统供其排产优化。根据对OMS的基本需求、外部接口的分析和“弱耦合，强内聚”的模块划分原则，将OMS的具体功能分成如图所示的订单信息接收、订单信息上传、订单处理、发料管理和收货管理五项功能，各个模块功能上彼此独立并通过信息相互联系。订单管理主要是用来管理ERP系统导入的手工录入的订单，主要包含订单的接收系统中获取的信息，订单手工录入，订单修改，订单下发，订单撤销以及订单跟踪。

接着是APS管理，在智能工厂中，需要对单个产品流进行计划与排程。不同的产品，其生产计划与排程的特点和要求各不相同。在这里我们以汽车为例，简单介绍下实现的方法。根据计划周期的长短，有两种进行生产排程的方法：一是交互式排程，用于制定短期生产计划，每辆计划生产的汽车被指定到具体的生产节拍。二是混合模型计划，用于制定中期生产计划，每辆车只是被指定到某一天。在进行生产能力的前向和后向计划时需考虑设备的空闲能力和占用能力，进行计划编制时，需要率数量类型约束、包括类型约束、位置类型约束、空间类型约束、分组类型约束、平均分配类型约束。在进行排程时，需要保证动态的BOM、动态的工艺路线、动态的瓶颈、动态的物料数量，目的是找出最合理的通过路径，确保资源利用率最高、交货满足率最高、库存量最低。APS是考虑了工艺约束、设备、物料、班组、生产日历，工装模具等等各种生产制约条件的、基于有限产能的、自动化的高级计划排产系统。帮助企业制定高精度详细生产计划、物料需求计划、以及采购计划等等，实现缩短制造提前期，消减库存，提高交货期的遵守，有效的实现客户的利益增长。

然后是生产计划管理，生产计划的管理在MES系统中是非常重要的。我们知道，一般的情况下，企业的生产计划是由上层管理系统ERP来完成，那么MES中的生产计划和ERP的生产计划的不同点在于ERP的生产计划是以订单为对象的前后排列，考虑到时间因素，以日为排列单位，先后日期依据销售订单和销售预测的时间、制造提前期和原材料采购提前期、库存等因素MRP的逻辑来计算；是基于订单的无限产能计划。MES的生产计划以生产物料和生产设备为对象，按照生产单元进行排程；以执行为导向，考虑约束条件，把ERP的生产订单打散，重新计划生产排程；是基于时间的有限产能计划。为了更好的实现生产，必须将MES生产计划管理和ERP生产计划管理有效的结合在一起，构成完整闭环。通过接口进行计划、命令的传递和实绩的接收，使生产计划、控制指令、实绩信息在整个ERP、MES、过程控制系统/基础自动化的体系中透明、及时、顺畅的交互传递。

之后是WMS管理，WMS可以为用户的以下工作提供灵活、有效和自动的支持：包括定义与管理仓库中的存储区和仓位，处理所有的记账、事物，如收货、发货、转箱等，对库存的变动情况进行监测，按仓位进行存储，确保在WMS中的记账与仓库中的实际库存情况一致，与物料管理系统、生产计划系统、质量管理系统和销售与分销系统集成。其中在WMS中需要使用的互联设备由移动设备、RFID扫描器、声音识别、增强现实、传呼机与电话、条码打印机、地磅。互联自动化包括传动带、升降机、机器人、拣货系统以及MES系统。

再然后是PCS过程控制，PCS是第五代过程控制系统，它是21世纪自动化控制系统的方向。是3C技术的融合。采用全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。用两根线联接分散的现场仪表、控制装置，取代每台仪表的两根线。“现场控制”取代“分散控制”；数据的传输采用“总线”；方式。从控制室到现场设备的双向数字通信总线，是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通信系统取代单向的、单点、并行、封闭的模拟系统。用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。把微机处理器转入现场自控设备，使设备具有数字计算和数字通信能力，信号传输精度高，远程传输。实现信号传输全数字化、控制功能分散、标准统一全开放。可上局域网，再可与Internet相通。既是通信网络，又是控制网络。