工廠自動化信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢研究

董志　董理

摘 要：信息技術(shù)飛速發(fā)展，自動化信息系統(tǒng)的建立為工廠的發(fā)展開辟了新的發(fā)展道路。在信息時代，工廠自動化信息系統(tǒng)也必須不斷發(fā)展和更新，才能跟隨時代發(fā)展的步伐，贏得市場。該文在分析新時期工廠自動化信息系統(tǒng)的基本功能和特征的基礎(chǔ)上，以組件技術(shù)為基礎(chǔ)，建立工廠自動化信息系統(tǒng)的基本框架和技術(shù)關(guān)鍵點進行分析和討論，以此來研究和分析信息時代工廠自動化信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：工廠 自動化信息系統(tǒng) 組件

中圖分類號：TP315 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）05（b）-0071-02

經(jīng)濟的全球化發(fā)展，加上計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等信息技術(shù)的發(fā)展，全球已經(jīng)逐漸進入了信息化時代。經(jīng)濟的一體化帶來的是市場競爭壓力的日益加大，在信息化時代，工廠要在激烈的市場競爭中占據(jù)一席之地，就必須順應(yīng)時代發(fā)展的步伐，對生產(chǎn)組織和制造策略進行相應(yīng)調(diào)整和改變。而二者的改變同時也對信息技術(shù)水平提出更高的要求。

1 工廠自動化信息系統(tǒng)的概述

生產(chǎn)和管理模式的變化，相應(yīng)的工廠制造策略也發(fā)生改變。工廠不等同于車間，比車間涵蓋的內(nèi)容更廣泛，內(nèi)涵更深厚。工廠間的合作已經(jīng)由原有的集中生產(chǎn)向轉(zhuǎn)向為基于合同的扁平化組織結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)發(fā)展。在新時期，工廠的發(fā)展是以共同協(xié)作為主要生產(chǎn)模式。信息時代虛擬工廠的概念徹底顛覆了人們對傳統(tǒng)意義上工廠概念的認(rèn)識，新時代工廠自動化信息系統(tǒng)的功能要求也更高：第一，在生產(chǎn)方面，國際市場對現(xiàn)代工廠生產(chǎn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)短周期的高效生產(chǎn)，對產(chǎn)品能夠進行實時的跟蹤管理，保持低庫存水平；產(chǎn)品革新快，工廠有能力對多個品種和類型的產(chǎn)品進行加工，并且能夠根據(jù)要求對工藝進行調(diào)整和升級；經(jīng)營系統(tǒng)與產(chǎn)品過程控制系統(tǒng)各自獨立，對產(chǎn)品質(zhì)量的管理和控制能夠?qū)崿F(xiàn)過程制。第二，在信息系統(tǒng)方面，對短缺生產(chǎn)制造需求能夠做到快速響應(yīng)，市場嗅覺靈敏，對訂單需求具有高度的靈敏性；分布式生產(chǎn)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)調(diào)度，能夠?qū)崿F(xiàn)加工環(huán)境的分布自治；生產(chǎn)組織模式能夠與合同保持一致，基于合同的扁平化生產(chǎn)組織模式。這些都是信息時代工程自動化信息系統(tǒng)所具有的基本功能。

2 組件化是工廠自動化信息系統(tǒng)的主流發(fā)展趨勢

2.1 工程自動化信息系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

市場的競爭已經(jīng)是國際化市場的競爭，是全球之間的經(jīng)濟和商業(yè)競爭，企業(yè)為了在市場中站穩(wěn)腳跟，就必須對已有的生產(chǎn)經(jīng)營策略做出重大的調(diào)整和改變，從傳統(tǒng)工廠向基于合同的虛擬工廠轉(zhuǎn)變，這是供應(yīng)鏈能夠平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。從現(xiàn)有的工廠自動化信息系統(tǒng)來看，在軟件體系和功能方面都存在一系列的問題，亟待改革。

（1）軟件功能有缺陷，難以實現(xiàn)集成化。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，我國工廠生產(chǎn)制造已經(jīng)對自動化軟件普遍認(rèn)識，并加以應(yīng)用，自動化技術(shù)在生產(chǎn)制造中應(yīng)用廣泛。企業(yè)管理軟件，生產(chǎn)過程控制軟件普遍應(yīng)用，并建立起生產(chǎn)過程監(jiān)控軟件和以實現(xiàn)制造信息過程自動化、支持企業(yè)全面集成的制造執(zhí)行系統(tǒng)—— MES軟件群組成。COMMS模型利用引進MES使車間的生產(chǎn)調(diào)度能力得到明顯提高，運行效率大幅度提升。但是受MES自身在開發(fā)過程中以及功能設(shè)定中的局限性，在實現(xiàn)集成方面難度較高，這就是普遍性問題難以得到有效解決。目前在我國工廠級應(yīng)用領(lǐng)域，還缺乏能夠滿足各個層面應(yīng)用的軟件，因此，只有采取軟件集成的辦法，才能夠滿足多用戶不同的需求，這也是新時代工廠自動化信息系統(tǒng)需要研究和解決的重點問題之一。

（2）企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的組成。從目前我國企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的組成情況來看，大致分為兩個組成部分：第一部分是ERP系統(tǒng)，其主要功能在于面向企業(yè)的中長期生產(chǎn)任務(wù)制定生產(chǎn)計劃；第二部分是生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)。ERP系統(tǒng)主要是對工廠接收的訂單進行處理，包括產(chǎn)品加工信息、生產(chǎn)合同制定和管理等；生產(chǎn)過程的控制是對低層的生產(chǎn)加工過程進行實時的跟蹤監(jiān)控和管理。這兩部分是各自獨立的，互不干擾，但是這種組織形式帶來的問題是基于合同，難以建立起面向客戶的信息視圖和過程視圖，無法快速地將客戶對產(chǎn)品修改意見迅速地反映到相應(yīng)的系統(tǒng)中。

（3）系統(tǒng)運行方式。工程自動化信息系統(tǒng)呈現(xiàn)的是一種鏈接關(guān)系，也就是工廠與工廠之間的一種供應(yīng)鏈條。每一個工廠都是這個供應(yīng)鏈上的一個節(jié)點，具有自治性，只有對供應(yīng)鏈整體運轉(zhuǎn)情況進行熟練的掌握，才能保證以小庫存乃至零庫存進行生產(chǎn)，同時對各個環(huán)節(jié)的需求給予快速積極的響應(yīng)。要實現(xiàn)這樣的功能，就必須保證鏈條上的各個工廠之間都保持充分的透明度，以便于互相訪問和操作。

2.2 基于組件的工廠自動化信息系統(tǒng)

工廠自動化信息系統(tǒng)最大的問題點就在于不同軟件廠商的不同軟件的集成問題。所謂軟件集成，既包括軟件之間的互操作，也包括軟件的裁剪、軟件的重組等。為了能夠?qū)崿F(xiàn)軟件間的良好集成，需要采取多種方法，如原碼的修改、復(fù)制數(shù)據(jù)庫、接口開發(fā)等。問題的難點在于如果對某一個單元的軟件進行版本更新，那么其他單元的軟件也必須進行相應(yīng)的修改或者更新。組件化軟件結(jié)構(gòu)以其獨特的性能優(yōu)勢對上述問題給予了有效的解決，使其受到行業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，逐漸發(fā)展成為工廠自動化信息系統(tǒng)的主流結(jié)構(gòu)，發(fā)展前景廣闊。相較于傳統(tǒng)的PS系統(tǒng)，基于組件的工廠自動化信息系統(tǒng)的優(yōu)勢在于以下幾個方面。

（1）良好的集成性。因為采用組件技術(shù)，賦予了軟件結(jié)構(gòu)良好的集成性，解決了系統(tǒng)集成問題。利用擴展或者裝配，可以在保證系統(tǒng)對象間正常交互關(guān)系的條件下對某一對象進行調(diào)整和修改，使軟件構(gòu)件的即插即用成為可能。有了良好的集成能力，系統(tǒng)的生命周期得到提高，用戶軟件選擇空間更大。

（2）良好的互操作性。應(yīng)用組件技術(shù)，異構(gòu)數(shù)據(jù)庫、異構(gòu)操作系統(tǒng)之間相互保持足夠的透明度，可實現(xiàn)互訪問，互操作，系統(tǒng)的響應(yīng)速度得到有效提高。

（3）重構(gòu)能力強。組件技術(shù)的應(yīng)用能夠使應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)工廠業(yè)務(wù)過程的改變來有針對性的進行功能的配置和更改，從而滿足不同生產(chǎn)組織模式下的不同信息系統(tǒng)要求。

（4）高度的敏捷性。對于工廠自動化信息系統(tǒng)來說，敏捷性是第一要求。敏捷性就是響應(yīng)力和應(yīng)變力。組件技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高傳統(tǒng)PS系統(tǒng)存在的敏捷性不高的問題。

基于組件的工廠自動化信息系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代分布式生產(chǎn)環(huán)境下工廠管理系統(tǒng)的主流發(fā)展趨勢，更是行業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點所在，具有十分廣闊的發(fā)展前景，未來系統(tǒng)的升級和完善也是建立在這一基礎(chǔ)之上的。

3 基于組件的工廠自動化信息系統(tǒng)的實施關(guān)鍵點

3.1 確定工廠需求

只有首先確定工廠的需求，才能量身打造，建立一個最為適宜的工廠自動化信息系統(tǒng)。AMR在對多個企業(yè)數(shù)據(jù)進行調(diào)查和統(tǒng)計的基礎(chǔ)上提出了REPAC模型。在模型中對工廠基本的業(yè)務(wù)過程進行了重點的強調(diào)，包括準(zhǔn)確、運行、過程控制、性能分析、供應(yīng)鏈協(xié)作。這是一種新型模型，主要功能在于對工廠實際情況進行分析，為工廠建立新的自動化信息系統(tǒng)提供有價值的參考。

3.2 選擇基礎(chǔ)框架

在選擇基礎(chǔ)框架時，要注意兩個方面：一方面要確定選擇的框架能否與微軟之間具有互操作性；另一方面是否對SUN Java/CORBA予以支持。

3.3 主導(dǎo)系統(tǒng)的選擇

根據(jù)工廠的實際需求，分別選擇APS、PIMS或MES等作為工廠級主導(dǎo)應(yīng)用系統(tǒng)。

參考文獻

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[2] Next generation plant systems：the key to competitive plant operation，AMR consulting by jim heaton[EB/OL].http：//www. Amrconsulting.com.1998.