汽车制造业MES系统的设计与实现.pdf
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论文题目汽车制造业MES系统的设计与实现专业学位类别工程硕士学号201091020342作者姓名顾翊万方数据II指导教师李会勇教授万方数据分类号密级UDC注1学位论文汽车制造业MES系统的设计与实现（题名和副题名）顾翊（作者姓名）指导教师李会勇教授电子科技大学成都贺远毅副教授南京炮兵学院江苏（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称软件工程提交论文日期2014.9论文答辩日期2014.11学位授予单位和日期电子科技大学2014年12月25日答辩委员会主席评阅人万方数据IV注1：
注明国际十进分类法UDC的类号。
AUTOMANUFACTURINGMESSYSTEMSTRUCTUREANDKEYTECHNOLOGYAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:
MasterofEngineeringAuthor:
GuYiAdvisor:
LiHui-YongSchool:
SchoolofElectronicEngineering万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
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年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。
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年月日万方数据摘要I摘要随着现代企业之间竞争的加剧，实施信息化管理是现代制造企业的必由之路。
ERP和MES是现代制造业信息化管理中两个重要的内容。
其中ERP是建立在信息技术的基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。
ERP主要是针对企业资源计划做历史性分析并预测将要发生的事件，但它无法对企业车间执行层所发生的实时事件（如生产线实时生产数据、实时库存数据等）进行及时处理，同时也缺少足够的信息控制。
MES处于企业上层计划层和下层车间层之间的企业执行层，它主要负责企业生产管理和调度执行。
MES通过对生产过程进行实时监视、诊断和控制，为企业信息化系统提供实时信息，有效地指导企业的生产运作过程，从而实现企业实时的信息化管理。
但MES缺乏来自上层计划层的有效决策信息。
因此，从企业运营的角度来看，两者相互补充、互为依存。
ERP为MES提供了企业生产所必需的上层计划信息，MES为企业提供了底层实时的生产现场信息。
目前，国内外对制造执行层的MES软件开发与应用还相对薄弱。
企业界和相关研究单位对MES的重视远低于对上层ERP和底层车间自动化生产的重视程度。
国内对MES系统的研究多数只停留在MES的思想、内涵及体系结构方面的问题上，应用系统开发一般局限于MES单一功能或部分功能，大多数为解决生产过程中某个特定领域问题的专用MES（pointMES），对车间层、单元层的研究大都着重控制模型的研究。
很少从MES角度研究开发面向整个制造过程的集成化管理和控制软件。
因此，本文旨在对MES系统在汽车制造企业中的应用作探讨。
本系统采用MFC作为软件开发平台，利用SQLServer作为数据库系统，充分利用VIN条码和RFID技术，在企业信息化系统ERP的基础上构建的MES系统。
根据通用MES的功能模型理论，本文结合汽车制造企业具体的生产特点和制造企业MES系统设计原则、功能模块等对汽车制造企业MES体系的核心功能和总体结构作了试探性的构建。
在文章第四部分，本文对汽车制造企业MES实施中的MES/ERP系统的信息集成内容以及集成的过程作了讨论；针对汽车制造的特点，对汽车VIN条代码的管理和应用作了探讨并构建了VIN条码管理系统；最后创新性的将RFID技术引入汽车制造车间实时数据采集当中，以期对MES在汽车制造企业的实施有所帮助。
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管理信息系统，汽车制造企业，SQLServer万方数据ABSTRACTIIABSTRACTWiththeincreasinglyfiercecompetition,theimplementofinformationmanagementistheonlywayoutformodernmanufacturingenterprises.ERPandMESaretwoessentialcontentsoftheinformationizationofmodernmanufacturingindustry.ERP,basedonthoughtsofsystematicmanagement,isbuiltonthebasisofinformationtechnologywhichprovidesamanagementplatformofdecision-makingforthedecision-makersandcommonemployees.ThoughERPcanmakehistoricalanalysisoftheresourcesandpredictionofthefutureforthecompany,itcannottimelydealswiththecurrenthappeningsinthefactorieswithlessinformationcontrolofthefactories.MES,locatedbetweentheupperlayerERPandthelowerlayerPLC,istheexecutivelayerwhichislargelyinchargeofmanufacturingmanagementandtheexecutionofscheduling.MESprovidesthesystemwithreal-timeinformationthroughreal-timemonitoring,analyzingandcontroloverproductionprocesseswhichdirectsfirmsoperationofproductionefficiently.Unfortunately,MEScannotgetnecessaryinformationsourceswithERP.Hence,fromthefirmsperspective,ERPandMESaremutuallycomplementaryanddependoneachotherwhereERPgivesMESwithnecessaryplanninginformationwhileMESprovidesERPwithreal-timeproductioninformationinthefactories.Atpresent,thedevelopmentandapplicationlevelofMESsoftwareislowhomeandabroad.EnterprisesandinstitutionsattachlessimportancetoMESthanERP.InChina,researchesonMESfocusonthethoughts,contentsandstructures.ThesystemdevelopmentofMESislimitedononeorseveralspecificfunctionswhicharedesignedforspecificproblemsandresearchesonproductionareemphasizedoncontrolmodelwhiletherearefewresearchesonintegratedmanagementandcontrolMESsoftwaredesignedforthewholemanufacturingprocesses.Therefore,thispaperisaimedatthediscussionoftheapplicationofMESintoAutofirms.ThesystemusesMFCasthesoftwaredevelopmentplatform,usingSQLServerasdatabasesystem,makefulluseofVINbarcodeandRFIDtechnology,theMESsystemintheenterpriseinformationsystemconstructionbasedontheERP.Thepaper,basedonthetheoryofgeneralMESfunctionmodel,makesatentativeconstructionofthecorefunctionsandwholestructureofMESsysteminAutofirmsaccordingtotheuniqueproductionattributesinthefirmsandthedesignrulesofMES万方数据ABSTRACTIIIsystem.Inaddition,thepaperdiscussesthreekeytechnologiesintheimplementofMESwhichincludesintegrationofMES&ERPandVINaswellastechnologyofdatacollecting.Keywords:
ManagementInformationSystem,ManufacturingExecutionSystem,SQLServer万方数据目录IV目录第一章绪论.11.1选题的背景和意义.11.1.1我国汽车制造业发展环境分析.11.1.2我国汽车的制造现状与未来发展的趋势.41.1.3中国汽车生产企业的信息化需要.61.2国内外ERP及MES研究现状.71.2.1国外研究发展现状.71.2.2国内研究现状.71.3本文主要研究内容和章节安排.9第二章企业资源计划ERP与制造执行系统MES.112.1企业资源计划ERP.122.1.1企业资源计划概述.122.1.2企业资源计划的实施中的问题.132.2制造执行系统MES.152.2.1制造执行系统的概述.152.2.2制造执行系统的特点.192.3ERP与MES的关系.212.4ERP和MES的应用.222.4.1ERP在汽车制造企业的应用.232.4.2MES在汽车制造企业的应用.232.5本章小结.23第三章MES实施的关键技术介绍.243.1MES/ERP系统的信息集成.243.1.1MES/ERP信息集成的原则.243.1.2MES/ERP信息集成的内容.253.1.3MES/ERP信息集成的过程.263.2VIN条代码的管理.273.2.1VIN条代码概述.273.2.2VIN条代码的管理和利用.273.2.3VIN条码系统功能模块.28万方数据目录V3.3VIN条代码的管理.293.3.1条形码识别技术.293.3.2无线射频识别技术（RFID）.303.4本章小结.33第四章汽车制造企业MES系统的需要分析与设计.344.1汽车整车的制造系统概述.344.2MES系统功能模块需求分析.364.2.1作业计划模块需求分析.364.2.2生产调度模块需求分析.374.2.3实时数据采集模块需求分析.374.3MES系统的设计原则.384.4汽车制造企业MES总体结构.394.5本章小结.40第五章汽车制造企业MES系统的实现.415.1系统集成方式.415.2系统的实现.415.2.1汽车装配生产现场的实时数据采集.415.2.2生产现场的信息发布和车型配置清单以指导生产.455.2.3汽车装配全过程的过程监控和管理.485.2.4物料配送功能，辅助生产指令的执行.535.3本章小结.55第六章汽车制造企业MES系统的测试.566.1测试方法.566.2测试环境配置.576.3功能测试.586.4压力测试.616.5安装测试.636.6系统界面测试.636.7对测试的结果进行分析.636.8本章小结.64第七章总结和展望.657.1论文总结.657.2该课题未来的展望.65万方数据目录VI致谢.67参考文献.68万方数据第一章绪论1第一章绪论1.1选题的背景和意义如今，经济的全球化程度以及信息的全球化程度已经相当深化，信息技术的应用早就进入了社会经济的各个方面，变成了国际上提高生产效率、产业规模、推进社会经济飞速发展以及提升国家的国际综合实力的最先进的生产力1。
目前，信息化是人类社会经济以及社会全面发展的总体趋势，同时也是我国实现产业优化升级和工业化、现代化的重要内容之一。
当前这是一个重大的机会，因此各种信息系统已经广泛的使用于中国的企业中，并且还在进行进一步的完善。
在我国加入了WTO、国内汽车市场开放程度进一步加大的这些情况下，我国的汽车制造企业的国际竞争压力也越来越大，因此信息化的建设就越发显的任重道远2。
尽管现在国内的绝大部分汽车制造企业的信息化总体水平不高，不管是在企业的资源计划系统的建设，还是制造执行系统的使用方面，都有着对信息化程度不重视以及实际过程中的运作不足的情况。
对于汽车制造的企业来说，信息化程度的水平的强弱关系到企业本身，也对其他的关联企业产生运营方面的重大影响。
1.1.1我国汽车制造业发展环境分析我国的汽车产业是一个巨大的社会经济工程体系，同时也是中国的民族企业的重要成分。
众所周知，汽车的消费群体是极其巨大的，因此在我国的国民经济产业中，汽车产业有着极其重要的地位。
长久以来，汽车产业都是国家所重视的产业，得到了国家的巨额投资和支持，取得了一定的成绩，但是与世界的先进汽车工业相比较还是有着巨大的差距3。
现在，我国的汽车产业的发展条件正在被慢慢改善，国民经济的发展速度持续增长，人民的收入水平和消费水平都持续提升，所以对汽车等这些高额的消费产品的消费水平也与日俱增。
同时，国家也相应的出台相关政策，完善汽车的消费环境，这是为了鼓励人民对汽车的消费。
在中国加入WTO之后，国际的汽车生产领头企业逐渐进入中国，带来了先进的技术和特异的生产经营模式，所以就为消费者提供了更多的汽车选择性，但是我国的汽车制造企业还是十分弱小的，除了巨大的潜在市场之外，其实没有太大的竞争优势，汽车制造企业的MES（manufacturingexecutionsystem，简称MES）系统构造和核心技术是中国汽车产业所缺少汽车领域内竞争实力的重要原因。
伴随着经济全球化的这一趋势，我国的汽车产业必然会面临国际以及国内的巨大挑战4。
万方数据电子科技大学硕士学位论文2
（1）重化工产业拉动国民经济不断快速发展5这些年来，中国国民经济持续增长。
重化工业对此作出了巨大的贡献，拉动了国家经济的能力也越来越强，对国民经济的贡献程度也是稳步提升，所以中国的国民经济已然进入到了重化工时代。
重化工业化阶段也是巨额耗费资源、巨额堆积财富的阶段，同时也是固有资产投资增加较快的阶段，所以说重工业的增长速度也一定会优于其他产业，而且也具有较强的持续能力。
目前，我国的经济高增长的局面已经成型，以消费市场的角度来看，已经拥有了下一步急速发展的能力和空间。
我过已经进入新阶段的增长周期和市场化程度持续升高，经济增长内生性、稳固性都进一步增加，内部需求会进一步增大，消费的机制、政策、环境都会进一步完善，以上这些都是汽车消费增长所带来的积极潜力。
（2）汽车产业的消费政策会进一步改善以促进我国汽车产业的稳定、快速发展为目标，我国近年颁布了一系列的相关汽车行业生产政策来规范汽车产业的生产、营销以及技术开发等相关内容。
同时汽车产业的政策中心从生产内容向营销内容方向改变，这是为了能够更好的体现汽车产业的支柱能力。
目前汽车产业的政策主要方向是：
开发、生产柴油汽车和微汽车，提升燃气公交车以及出租车，电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车的生产发展；支持汽车企业生产大功率的客车和载货车；支持骨干的汽车生产企业通过合并、重组的手段扩大生产规模，扩大生产效益，同时提高自身的国际竞争能力；支持企业自发研究以及采用外企的技术，生产具有自主知识产权的汽车，提高企业的自主研发能力；辅助汽车零部件生产企业的发展，共同进步，按照专业的划分、层次清晰的零部件构造，向着系统化、规模化、先进化的方向发展；阻挡使用散件进行的简单的组装，尤其是引发散件进行的组装；努力规范市场规则，促进和平竞争6。
（3）中国汽车消费市场的潜力巨大在经济的飞速发展，人民收入水平的持续提升的大趋势下，国家出台了鼓励个人购车的政策，私家车将会慢慢成为汽车市场的需求主导。
世界汽车的发展历史表明，当私家车的需求成为主导之后，汽车市场的发展将进入稳步增长的时期。
汽车制造企业为了进一步扩大生产的规模和产业结构，加深生产的专业化程度，加快汽车生产技术的研发改善，从而促进了汽车产业的提升7。
2004年末，我国的汽车生产能力增长到了500万辆，汽车生产量从1980年的22万辆急速增长到了04年的500多万量，居世界第四位，04年的汽车销售总量也到达了500多辆，居世界三位，不难看出我国已经成为汽车生产以及销售的大国。
06年我国汽车的生产总量达到700万辆，其中轿车387万辆，比上一年增长万方数据第一章绪论339.7%，表1-1显示了我国汽车业产量每增加一百万辆所用年限。
（4）汽车市场消费结构转变在过去的计划经济时期，汽车一直被作为生产资料进行管理。
但随着中国经济的快速发展，这一情况发生了根本性变化。
随着人民生活水平的提高，个人购车比例逐年快速增长，中国汽车市场消费结构已经发生重大变化。
据统计，2004年我国个人汽车的保有量从1990年的81.6万辆增加到1497.2万辆，增长17倍，个人汽车的保有量占全国保有量的比重则从14.8%上升到55.3%。
2008年底，中国所有民用汽车保留数量达到4985万辆（其中包含了三轮汽车以及低速载货车1399万辆），同比2008年底增加了15.2%，其中私家汽车保留量为2925万辆，增长23.7%；民用轿车保有量1545万辆，增长27.2%；这其中私人轿车1149万辆，增长33.5%。
数据显示，私人轿车和私人汽车的增长，都明显超过轿车和汽车保有量的增长，轿车超过6.3%、汽车超过8.5%8。
具体数据如表1-1所示。
表1-1我国汽车业的产销量达到不同的百万辆级所用的年限产销量（万辆）100200300400500728所需年限（年）3682112达到年份200820092010201120122013达到100万辆车时的开始年份，从1956年第一汽车制造厂开始生产汽车算起（5）汽车消费市场的制约因素随着汽车保有量的快速增加，道路拥挤、环境保护、燃油供给、停车难、保险费用增加等一系列问题接踵而来。
2004年底，中国的汽车保留数量为2709万辆，耗油总和为3050万吨，汽车耗油的消费为汽油总消费的52/100，资源、环境、交通这些方面的矛盾也逐渐激化；同时，国际原油的价格也是持续增加，这必然增加了汽车的成本；除此之外，地球的空气污染和交通问题也是阻碍绝大部分大中型城市持续发展的绊脚石。
因为国内汽车消费数量大的城市的交通情况不好和停车位短缺的问题日益增大，汽车的消费速度也相应的降低，产业结构的调整也尽快进行，目前的市场变化将会出现新的转变9。
总的来说，中国的汽车制造工业已经体现出了产业相关程度大、资本的堆积能力强以及就业人口多的特征。
所以，中国的汽车市场的迅猛发展来势汹汹，将来中国的汽车市场有着极大的发展空间。
伴随着汽车价格、人民收入以及消费形式、环境的完善，尤其是新车型的生产，之后的十几年内，中国会成为全世界最大的汽车市场。
尽管在2006年国内汽车市场重新实现高速增长，我们也应该注意到，与2002、2003两年的市场高速增长所不同的是：
汽车市场已经全面由卖方市万方数据电子科技大学硕士学位论文4场转向买方市场。
1.1.2我国汽车的制造现状与未来发展的趋势目前汽车制造企业的生产所面临的条件以及开发的难点就在于汽车产品的使用时间越来越短，产品的质量以及交单时间已经成为了首要的竞争原因，具有个性化的制作越来越多，类型多、数量小的生产越来越多，汽车制造所面对的是国家的市场，国际的竞争。
总之，合并的企业、外部投资的企业的信息化建设是比较深刻的，汽车的生产企业优于改装车和零部件的成产企业。
一、当前中国汽车生产行业有的问题以及限制因素
（1）汽车行业信息化管制的运用能力缺乏10信息化的程度直接的影响着企业的管制、生产成本、生产效率等各个内容，最后会对企业的综合竞争能力产生影响。
与其他行业相比，企业行业的信息化的复杂程度更高、相关联的面积更大。
除了简单的信息化运用之外，企业也应当考虑到对产品的生命周期的管制、弯曲的造型设计、模具的设计、制造、对于供应商家的监管、仓库管理、高质量生产、按时生产、高效率生产、划分销售的管理、制造执行命令系统、质量统计研究、无线识别等的运用。
我国当前的大型汽车整体制作的企业以及零部件制作的企业都相应程度的运用了产品的开发以及企业的管理应用技术，关于信息化的建设都为这些企业带来了切实的利益11。
但是，纵观全局我国的企业行业的信息化还不能够完全覆盖，程度还比较低，很多的汽车零件身生产企业还处于信息化的最初阶段。
实际上，完整车的制造企业的信息化水平是最好的但汽车零件的提供商的信息化水平相对不好，汽车经营销售的信息化水平是最低的，更受重视的是有新旧系统的整合、重复的投资，IT以及业务协调不充分，缺少了弹性，不能达到支持业务的能力。
所以，中国汽车企业若是想要在全球经济开放的大趋势下拥有稳定的竞争能力，就必须要建设好信息化的程度，追赶世界先进企业的信息化能力。
目前的中
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