工廠自動化信息系統的發展趨勢研究

董志　董理

摘 要：信息技術飛速發展，自動化信息系統的建立為工廠的發展開辟了新的發展道路。在信息時代，工廠自動化信息系統也必須不斷發展和更新，才能跟隨時代發展的步伐，贏得市場。該文在分析新時期工廠自動化信息系統的基本功能和特征的基礎上，以組件技術為基礎，建立工廠自動化信息系統的基本框架和技術關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的發展趨勢。

關鍵詞：工廠 自動化信息系統 組件

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

經濟的全球化發展，加上計算機技術、網絡技術等信息技術的發展，全球已經逐漸進入了信息化時代。經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一席之地，就必須順應時代發展的步伐，對生產組織和制造策略進行相應調整和改變。而二者的改變同時也對信息技術水平提出更高的要求。

1 工廠自動化信息系統的概述

生產和管理模式的變化，相應的工廠制造策略也發生改變。工廠不等同于車間，比車間涵蓋的內容更廣泛，內涵更深厚。工廠間的合作已經由原有的集中生產向轉向為基于合同的扁平化組織結構的生產發展。在新時期，工廠的發展是以共同協作為主要生產模式。信息時代虛擬工廠的概念徹底顛覆了人們對傳統意義上工廠概念的認識，新時代工廠自動化信息系統的功能要求也更高：第一，在生產方面，國際市場對現代工廠生產要求能夠實現短周期的高效生產，對產品能夠進行實時的跟蹤管理，保持低庫存水平；產品革新快，工廠有能力對多個品種和類型的產品進行加工，并且能夠根據要求對工藝進行調整和升級；經營系統與產品過程控制系統各自獨立，對產品質量的管理和控制能夠實現過程制。第二，在信息系統方面，對短缺生產制造需求能夠做到快速響應，市場嗅覺靈敏，對訂單需求具有高度的靈敏性；分布式生產系統，網絡調度，能夠實現加工環境的分布自治；生產組織模式能夠與合同保持一致，基于合同的扁平化生產組織模式。這些都是信息時代工程自動化信息系統所具有的基本功能。

2 組件化是工廠自動化信息系統的主流發展趨勢

2.1 工程自動化信息系統現狀分析

市場的競爭已經是國際化市場的競爭，是全球之間的經濟和商業競爭，企業為了在市場中站穩腳跟，就必須對已有的生產經營策略做出重大的調整和改變，從傳統工廠向基于合同的虛擬工廠轉變，這是供應鏈能夠平穩運轉的基礎。從現有的工廠自動化信息系統來看，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，難以實現集成化。隨著自動化技術的發展，我國工廠生產制造已經對自動化軟件普遍認識，并加以應用，自動化技術在生產制造中應用廣泛。企業管理軟件，生產過程控制軟件普遍應用，并建立起生產過程監控軟件和以實現制造信息過程自動化、支持企業全面集成的制造執行系統—— MES軟件群組成。COMMS模型利用引進MES使車間的生產調度能力得到明顯提高，運行效率大幅度提升。但是受MES自身在開發過程中以及功能設定中的局限性，在實現集成方面難度較高，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用領域，還缺乏能夠滿足各個層面應用的軟件，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需要研究和解決的重點問題之一。

（2）企業應用系統的組成。從目前我國企業應用系統的組成情況來看，大致分為兩個組成部分：第一部分是ERP系統，其主要功能在于面向企業的中長期生產任務制定生產計劃；第二部分是生產過程的控制系統。ERP系統主要是對工廠接收的訂單進行處理，包括產品加工信息、生產合同制定和管理等；生產過程的控制是對低層的生產加工過程進行實時的跟蹤監控和管理。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品修改意見迅速地反映到相應的系統中。

（3）系統運行方式。工程自動化信息系統呈現的是一種鏈接關系，也就是工廠與工廠之間的一種供應鏈條。每一個工廠都是這個供應鏈上的一個節點，具有自治性，只有對供應鏈整體運轉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，同時對各個環節的需求給予快速積極的響應。要實現這樣的功能，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

工廠自動化信息系統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。為了能夠實現軟件間的良好集成，需要采取多種方法，如原碼的修改、復制數據庫、接口開發等。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的修改或者更新。組件化軟件結構以其獨特的性能優勢對上述問題給予了有效的解決，使其受到行業內的廣泛關注，逐漸發展成為工廠自動化信息系統的主流結構，發展前景廣闊。相較于傳統的PS系統，基于組件的工廠自動化信息系統的優勢在于以下幾個方面。

（1）良好的集成性。因為采用組件技術，賦予了軟件結構良好的集成性，解決了系統集成問題。利用擴展或者裝配，可以在保證系統對象間正常交互關系的條件下對某一對象進行調整和修改，使軟件構件的即插即用成為可能。有了良好的集成能力，系統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。應用組件技術，異構數據庫、異構操作系統之間相互保持足夠的透明度，可實現互訪問，互操作，系統的響應速度得到有效提高。

（3）重構能力強。組件技術的應用能夠使應用系統根據工廠業務過程的改變來有針對性的進行功能的配置和更改，從而滿足不同生產組織模式下的不同信息系統要求。

（4）高度的敏捷性。對于工廠自動化信息系統來說，敏捷性是第一要求。敏捷性就是響應力和應變力。組件技術的應用可以有效地提高傳統PS系統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已經成為現代分布式生產環境下工廠管理系統的主流發展趨勢，更是行業內關注的重點所在，具有十分廣闊的發展前景，未來系統的升級和完善也是建立在這一基礎之上的。

3 基于組件的工廠自動化信息系統的實施關鍵點

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。AMR在對多個企業數據進行調查和統計的基礎上提出了REPAC模型。在模型中對工廠基本的業務過程進行了重點的強調，包括準確、運行、過程控制、性能分析、供應鏈協作。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提供有價值的參考。

3.2 選擇基礎框架

在選擇基礎框架時，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 主導系統的選擇

根據工廠的實際需求，分別選擇APS、PIMS或MES等作為工廠級主導應用系統。

參考文獻

[1] Xue Jingsong，Yu Haibin.Implementing CIMS in shenyang blower works[J].The Int.Journal of Manufacturing Technology Man-agement，1999，10（2）.

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