什么是MES生产监控系统？

什么是MES生产监控系统？

以离散制造为例，MES生产监控系统的主要目的是通过实时采集生产车间各个工序和机台的实时生产数据及状态，对产品生产过程的生产数据和机台状态进行监控，图形化分析和汇总生产计划达成情况，以及统计分析机台的开工效率，通过进行生产数据的实时分析处理，以反映车间生产的实时状态，从而提高企业生产系统的可控性，改善和优化企业的生产过程及生产管理，进而实现对车间生产系统的生产进行优化控制。

「1. MES生产监控系统架构」

MES生产监控系统的基本功能包括：

（2）现场交互功能：生产机台现场应具有人机交互功能，以便操作人员进行机台故障报告，接收并选择生产任务。

（3）图形化监测功能：采用图形化界面，提供给车间管理人员直观方便的监测手段。

图1 MES生产监控系统架构

「2. MES生产监控网络技术」

1）车间生产监控网络类型

MES监控系统网络是将企业计划层和车间执行层以及设备层有机地联系在一起的通信网络，并通过该网络实时采集生产现场的各类生产数据。为保障车间生产监控系统的内部、车间生产监控系统与企业管理层之间具有良好的通信，其MES通信网络系统应具有满足系统要求的带宽，并能实现双向通信，每一个网络节点都能获得其需要的信息，同时也能将节点采集的生产信息发布出去。

MES生产监控系统网络应具备满足以下功能要求：

（1）双向性。应支持节点间的双向通信，即每一个节点在工作需要时都可以接受和发送信息

（2）多节点。应能挂载一定数量的节点，车间的特点就是机台多、人员流动大及物料转移频繁等，这些都要求现场通信网络能够挂载足够的节点。

（3）优先级。在现场通信网络中流通着不同类别的信息，网络结构应该具有裁定各信息的优先级的功能，保证重要的信息优先处理。

（4）可靠性和实时性。由于信息的错误或者延时较大都有可能带来不必要的损失，因此应保证网络安全可靠、及时快速；并且一旦某一节点发生故障，网络还能正常工作。

（5）可维护性。根据企业需要，车间的机台或生产的产品随时有可能增加或减少，因此当减少一个节点，或者有新的节点需要加入网络时，网络应不需要或者只需很小的改动。

ZigBee网络可采用星型(Star)、树形(Cluster-tree)、网状(Mesh)等多种拓扑结构，如图2所示。

(a)星型结构 (b)树形结构 (c)网状结构

图2 ZigBee网络的三种拓扑结构

（1）星型拓扑结构：由一个节点呈向外散发状，子节点之间全部围绕在该节点周围。中间的父节点是协调器，周围的子节点通信都要通过中间的父节点。周边的子节点可以只用作接受发送信息的终端设备，也可以是功能较为完备的路由器。星型网络优缺点都很明显，优点是构造简单，布点容易，维护也非常方便；缺点则是通信都要通过中心节点，中心节点压力很大，信息交流性不强。

（2）树形拓扑结构：将多个简单的星型网络呈树状连接起来，最上面的中心节点被用作整个网络的协调器，其余中心节点用作路由器，这样就构成了树形拓扑网。树形的网络的特点是易于拓展，寻点便宜。

（3）网状拓扑结构：较之上述两种拓扑结构有着更加丰富的选择和变化，路由器之间可以自由通信。任意节点间需要通信时可以寻找最优化的一条路径，优点是减少了通信时间，缺点是该结构需要配备足够大的存储空间。

图3 与RFID技术结合的车间ZigBee无线网络

与GPRS/GSM无线网络相比，ZigBee的最大优势在于其信号传递不需要通过通信基站，ZigBee 的每一个网络节点（不包括简单功能的设备终端节点）具有数据转发和连接网络的作用，这在 ZigBee 网络中起到的与基站类似作用。因此，相较于GPRS/GSM，基于ZigBee的无线网络更适合用于MES车间生产监控系统。GSM/GSM主要用于大型网络，造价较高，在工业领域中较常用于设备异地的远程监控，或地域分布广泛的监控系统。而ZigBee网络可以根据使用者的实际需求，在监控车间区域灵活布点，适用于一定范围的网络设计，并且ZigBee更具有可靠、实时、维护简单等优势。运行成本方面，现有的GPRS/GSM 网络需持续支付使用费，其终端成本也不低。而ZigBee设备成本低廉，特别是网络中的终端设备节点（只作接受和发送数据用）。此外，ZigBee开发技术成熟，且维护更简单。

ZigBee无线网络与传感器技术相结合就形成了基于ZigBee的无线传感器网络(WSN)。无线传感器网络是一项通过无线通信技术把大量传感器节点以自由式进行组织与结合进而形成的网络形式。传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能，它能够协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。无线传感器网络支持众多类型的传感器，ZigBee无线网络与制造车间中的各类传感器结合形成的无线传感器网络，可以自动采集和监测车间生产环境信息，如温度、湿度、噪声、光照、电磁、机床状态、物料位置、人员状态等，为MES车间生产管理与实时过程管控提供有效支持。

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