1 引 言

    目前国内的轮胎企业在生产经营过程中，由于传统生产过程信息系统普遍存在控制系统孤立，信息孤岛化严重，企业内部的信息化系统与过程控制系统之间出现断层，甚至只有基本控制系统，缺乏对生产过程的宏观管理和集中控制与调度，计划无法与生产密切结合，生产管理人员无法快速掌握生产现场的变化，做出准确的判断和快速的决策，使生产计划难以得到合理配置。

    工业过程综合自动化系统目前普遍采用生产过程控制系统(PCS)、生产执行系统(MES)和企业资源管理系统(ERP)三层信息化体系结构。随着近年来基于现场总线等网络计算机控制技术的快速发展，PCS层在轮胎企业已经比较成熟，在此基础上构建高效的MES层，不但能够为管理层、计划层提供物质、信息基础，而且能对过程控制层进行生产管理和调度执行，同时还可以提供必要的质量闭环控制。本文针对轮胎企业的生产特点和现有控制系统存在的问题，进行了基于B/S结构的制造执行系统(MES)的应用研究。通过在某轮胎厂实际应用，能够有效规范管理制度，优化生产过程，提高管理和决策效率。

2 基于B/S结构的MES系统设计

    2.1 总体结构设计

    目前，基于网络的工业信息化系统一般采用C/S(Client/Server)和B/S(Brower/Server)两种架构模式。由于轮胎企业生产现场条件比较恶劣，采用C/S模式对系统硬件的配置要求提高，成本会大幅度增加；同时C/S较B/S相比维护工作量大、系统升级麻烦、系统开发维护成本较高，因此在对轮胎企业进行信息化集成的研发中，我们采用了“瘦客户端”的B/S体系结构。系统采用Java和Delphi作为主要开发工具，后台数据库采用SQLSERVER。开发完成的系统及数据库安装在Web服务器，生产车间和上层管理人员在办公室的终端浏览器通过企业内部网络浏览该MES系统。

    系统的体系结构如图1所示。该系统通过对各个生产单元的数据采集和反馈，组成覆盖全厂的满足闭环管理需要的开放式以太网络。系统以数据库服务器为核心，进行实时数据存取和比照，产生各类统计分析报表，实现生产信息的监视、控制和生产过程的管理，提供标准网际网络的浏览查询和资料索取。
 

 

在企业内部，通过局域网对系统服务器进行交互操作，同时各查询终端也通过局域网查询系统后台处理所提供的数据、报表和图形。在企业外部，通过Internet可以连接到MES，在设定的权限内对系统进行信息的读取操作。从而使企业内部管理、外部机构以及相关业务单位通过MES联系成一个紧密的整体，做到实时信息共享，使业务流程变得有序而高效。

    2.2 系统的技术设计

    本MES系统采用三层分布式体系结构，各组件均封装在Web服务器中。在Web服务器端采用中间件Hibernate对数据库进行映射，实现数据的持久化，并通过HQL语句对后台数据库进行操作。系统功能结构如图2所示。当用户在浏览器中输人查询条件，系统调用各个组件进行决策，Web服务器接受请求，依据条件调用相应的JavaBean，从数据库中搜索符合条件的数据集，最后回传给浏览器，其流程如图3所示。
 

图2 MES系统功能结构图
 

 

    轮胎企业在生产过程中有大量的生产数据和系统运行数据需要实时处理；需要根据实时生产数据和公司的长期计划做短期计划和调度；需要方便工艺管理人员实时了解生产线上的工艺情况并做相应的处理；方便设备管理人员及时掌握设备运行状态并做相应处理；需要对部门和生产进行统计报表，为决策层和管理层及时提供真实有效的生产数据。

    基于这些特点，MES系统的各种功能很大程度上都要对数据库进行操作，但如果直接对数据库进行操作，一方面工程浩大、代码冗长，另一方面不易维护、危险性高。因此完全以面向对象的概念来进行操作以有效解决该问题，并在该系统采用了Hibernate数据对象持久化技术。

    Hibenrate技术本质上是一个提供数据库服务的中间件。它的架构如图4所示。
 

 

    图4显示了Hibenrate的持久化服务在一个数据库应用中的作用：应用程序通过Hibernate与数据库发生关系，对数据进行操作。而Hibernate通过一些配置文件(如Hibernate.properties和类映射文件XMLMapping)将类映射到数据库的行。从而Application可以通过持久化的对象类直接访问数据库，通过HQL语言执行相应地操作，而不须使用JDBC和SQL进行数据的操作。这样增强了程序代码的复用性，降低了维护成本，使程序结构更加符合面向对象的编程思想。
 

2.3 系统的实现

    由于某轮胎企业是按照各个分厂各司其责来进行生产的，所以在进行MES系统改造的时候，也是据此来进行功能模块划分的。该系统分为密炼厂、小胎厂、大胎厂、机动厂、生产调度室五大模块。MES系统实现的功能包括生产信息的查询，实时监控；作业人员交接班信息查询，缺勤统计；作业的优化调度和计划排产；故障诊断及安全管理；静态实时优化；产品产量的管理等。

    下面仅以生产信息的查询为例简单介绍其实现过程，生产信息查询主要提供对过程生产设备和生产线的运行状态、工艺数据等信息进行实时查询，被查询信息通过现场控制系统(PCS)数据采集系统进行采集，一方面服务于现场控制系统，另一方面远程提交给数据库服务器，备MES系统B(Browser)端查询。查询时，B端Web页面将查询条件：机台号、时间、参数名称等，传送到后台数据库服务器(S端)，S端根据查询条件调用相应查询方法，获取需要的数据集，并返回给B端Web页面。下面是查询机台运行参数相应Hibernate QL的主要实现代码：

    Query query＝session.createQuery (“from DownStreames_A as ds_a where ds_a.station_id＝：station_id and ds_a.time＞＝：starttime”)；//构造查询条件
    query.setString(“station_id”，station_id)；//获取jsp页面传入的要查询的机台
    query.setString(“starttime”，starttime)；//获取系统当前时间
    List results＝query.list()；//获取满足条件的电流值电机转速值数据集
    再将所得的数据集回传到JSP页面，调用JfreeChart控件就可以得到相应的实时曲线。主要实现代码如下:
    //接收回传的满足条件的数据集
    public XYDataset createDataset(Listd ownstream){
    XYSeries series＝new XYSeries(“电流”)；
    ……
    }
    public JFreeChart createChart(XYDataset dataset)
    {
    //创建图表对象
    JFreeChart chart＝ChartFactory.createXYLineChart
    ……
    return chart；
    }

3 系统实施效果

    目前该MES系统已完成了该轮胎厂密炼分厂功能模块。该分厂现有密炼机6台，下辅机6台，上辅机6台。通过实施MES系统后，达到以下效果：

    (1)实现了对上、下辅机运行状态的远程实时监控，生产计划的远程实时提交，可以实时了解到生产现场的工艺参数、产量的统计信息以及设备的运行状态，不但增强了决策依据，而且提高了对现场事故的反应速度，有效改变了过去人工汇报过程中的信息丢失、信息失真和信息滞后；

    (2)系统具有强大的综合查询功能，可以随时对配方的工艺参数、生产过程的历史数据、生产状况以及质量情况等进行查询，以便进行产品的质量跟踪；

    (3)实现了交接班的查询、缺勤统计、每班产品数量统计、每班产品质量预测统计、异常波动统计等功能，使管理水平上了新的台阶；

    (4)利用过程历史数据进行静态工艺优化建模，从而制定基于质量稳定、能耗较低的控制策略。

4 结束语

    本文研究表明，在轮胎企业的信息化改造过程中，B/S模式能够更好的满足轮胎企业MES信息化改造，以原有企业内部网络为基础，集宏观管理和集中控制与调度于一体，使计划与生产密切结合，能够彻底实现信息的全面交互和共享，走出传统的信息“孤岛”。通过率先在密炼分厂的实施，表明MES系统的实施能够有效的提高管理水平，更好的进行资源优化配置和生产工艺的优化，这无疑为工业信息化相对比较落后的国内轮胎企业来说提供了一个有效的解决方案和改造模式。