（广州数控设备有限公司 广东广州 510530）
摘要：现在，以数控加工、DNC(分布式数控技术)单元和柔性制造为代表的自动化技术,在制造业行业已经大规模应用，通过强调通过设备的优化控制来减少人为因素的影响,提高产品的质量与系统的运行效率,但系统上层计划缺乏有效的实时信息支持、下层控制环节缺乏优化的调度与协调，计划层与车间执行层无法进行良好的双向信息流交互。而MES则能填补这一空白，MES采用强大数据采集引擎，整合数据采集渠道（RFID、PLC、CNC、PC）覆盖各个制造环节,保证现场数据的实时、准确、全面的采集。
关键词：制造执行系统MES；智能制造；自动化控制
1.制造执行系统(MES)的应用优势
MES能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，关键是强调整个生产过程的优化,通过收集生产过程中大量的实时数据,并对实时事件及时处理。同时又与计划层和控制层保持双向通信能力,从上下两层接收相应数据并反馈处理结果和生产指令。MES系统之所以如此受欢迎，是因为它集合了各种生产管理软件的功能和优点，它的主要功能有十一个模块:1)资源分配和状态管理；2)生产单元分配；3)性能分析；4)质量管理；5)维护管理；6)文档控制；7)人力资源管理；8)产品跟踪和产品清单管理；9)过程管理；10)数据采集；11)工序详细调度。在实际生产过程当中，一个产品可能会涉及以上一个或多个模块。
1.1自动生产调度排产
系统可以自动接收订单、按照加工工序处理待加工零件的相应排产计划，对已经延误或有可能延误的生产任务进行提醒；人工制定并锁定加工流程和计划，可以根据计划模式设定约束条件，对工单进行生产排序，并允许变更部分订单，可以管理插单，加急订单等操作；完成调度排产后，可自动生成图表，提供查看所有零件的加工工序步骤在机器上的时间作业分布，也可查看机器上所有加工工序步骤的时间计划分布。
1.2实现标准化的工艺管理
提供插入典型工艺模板和复制类似零件的工艺，快速拟定工件的加工工艺功能；拥有预测零件加工工时的分析功能；它具有强大的虚拟加工部件(拆装)功能，具有过程条码和零件条形码标准格式的打印处理卡和工艺数据库管理功能。
1.3实现生产过程的现场数据采集和优化
MES的任务是对整个车间的制造过程进行优化，根据生产中产生的实时数据做出相应的分析和处理。通过搜集大量的实时数据，并进行处理。而这些数据产生于最底层，有生产数据、品质检测数据、设备运行状况数据等。系统对这些数据需要随时维护，供管理人员掌握生产状态，以便进行分析和决策。
车间现场数据采集主要是通过物联网智能终端与车间关键资源（物料、设备、人员）进行高度集成。直接从加工设备上采集实际工艺参数、生产节拍，防止数据的失真，减少由人工统计的误差和延迟导致的决策延误；对于设备停机状态和管理应答等有不确定性的数据，使用采集器上的键盘进行输入，弥补了自动数据采集的不足；不改变现有生产布局、装备水平和管理能力的情况下，实现精益和敏捷生产；在智能终端上直接上报机器的运转情况是设备负载，设备空载或设备故障，并可通过后台软件把设备的运转状态，用短信方式发送至相关责任人手机，引导生产管理者和生产支持职能部门了解设备,对生产异常做出快速处理；可以显示车间工艺操作指南说明书，工艺图纸，让操作员工可以实时了解工艺，对按照工艺说明，准确快速的完成生产；对设备故障维修做处快速反应，实时的反馈到后台，详细记录，清楚了解车间生产设备的情况，使车间加工程序管理透明化。
2.MES控制系统在自动化控制中的应用实例分析
本文所设计的基于MES的生产管理控制系统已经在某数控技术有限公司的伺服电动机零部件自动化生产线上运行。
通过构建产品智能制造管控平台，通过制造执行系统MES管控信息可视化和数据实时分析处理，对生产过程进行实时监控和设备故障预警，形成大数据分析的综合物联网系统，贯穿“设计-工艺-制造调试”，实现工业生产线控制自动化，不仅精度高、功能多，还可以进行重复编程，满足工业生产的需要，能适应各种恶劣生产环境。
伺服电动机零部件混料智能生产线，按照以上内容设计，可分为智能物流区、智能加工区、智能检测区和数据中心。其中，智能物流区包括AGV小车、立体仓库、环形输送带、RFID系统等；智能加工区分为伺服轴加工区、伺服轴前端盖和后端盖加工区，包括工业机器人、先进数控机床等智能设备，实现混流生产；智能检测区中有清洗机和3D质量检测仪；数据中心包括智能产线总控系统、总控PLC、MES智能制造执行系统软件等，对智能设备进行实时监控。
2.1工艺设计
MES系统用来实现对生产管理、生产流程的逻辑控制。依照接收的订单信息，以工艺流程为基础，将各工序内容分解为工步指令，生成当日的排产计划。总控软件根据排产计划，调用数控机床加工程序和机器人运行程序，驱动生产线实现物料的配送，组织各单元运行。
在进行本生产线工艺设计时，重点考虑以下几个方面：1）工艺应该合理利用现有的高档设备，提高设备的利用率；2)加工工艺流程需满足零件在各设备之间的流转顺序；3)选用合适的刀具、夹具，避免中途换装问题。
基于上述考虑，最终确定零件工艺流程设计为以下4个工序：1）装料运送；2）车床加工；3）加工中心加工；4）清洗检
总共可分为两个加工工序：数控车床加工和加工中心加工。面向智能制造的加工工艺，考虑机器人装夹，故需减少装夹次数。在刀具和夹具选择上，选择专用夹具和刀具，避免掉头换装，提高精度和效率。如图4所示，前端盖设计工艺流程大体上可以分为4个工序，分别为装料运送、车床加工、加工中心加工、清洗检。在车床和加工中心加工中，依然遵循了先粗后精、先近后远、内外交叉、基面先行的加工原则，再充分利用智能设备，合理科学地规划工步。
2.2智能产线控制系统
智能产线控制系统以MES为核心，实现互联互通，组建完善全套控制系统。
并根据以上工艺流程要求，通过对数据处理、分析与挖掘，形成有用的信息，基于这些信息进行状态感知、分析和自主决策。该架构还应具备若干个接口：前6个接口分别与数据库相连，传递数据信息。接口一是工业机器人接口，将机器人在工作空间中的运动位置、姿态、轨迹和操作顺序传送给数据库；接口二是数控机床接口，将程序进程、工艺参数、机床状态信息和加工状态传递给数据库；接口三、四分别用于连接其他系统、提供监控和管理信息的作用；接口五与总控PLC连接，主要将机器人和数控机床的信息传递给总控PLC，进行数据处理；接口六是MES系统接口，主要是实时数据传递给MES系统，进行实时的监控和生产调度，实现信号连接和数据采集，实现可视化管理。
控制系统对现有工序进行大幅度修正，合理利用智能产线的自动化设备优势，采取工序集中原则，大量减少工序步骤，使装夹次数减少。利用智能设备的功能优势，从而保证加工的一致性并提高加工质量，减少对人工操作技能的要求，实现零件在产线上的高效加工与运转。
3.总结
在智能制造的热潮下，MES控制系统能解决车间智能设备和控制系统的异构集成问题，同时在工艺流程中，有力地减少了原材料的消耗，使生产效率有了大幅度的提高。在我国，MES系统的开发和应用还不成熟，所以不断研发和改进相应的MES系统是一个亟待解决的问题。
参考文献
［1］申晓龙．数控加工技术［M］．北京:冶金工业出版社，2008．
［2］张军，罗英俊，蒲德星，等.工业机器人与数控加工组合应用［J］.金属加工（冷加工），2017，（1）：160-162.
［3］王志新，金寿松．制造执行系统MES及应用［M］．北京:中国电力出版社，2006．39-44