工厂自动化信息系统的发展趋势研究

董志　董理

摘 要：信息技术飞速发展，自动化信息系统的建立为工厂的发展开辟了新的发展道路。在信息时代，工厂自动化信息系统也必须不断发展和更新，才能跟随时代发展的步伐，赢得市场。该文在分析新时期工厂自动化信息系统的基本功能和特征的基础上，以组件技术为基础，建立工厂自动化信息系统的基本框架和技术关键点进行分析和讨论，以此来研究和分析信息时代工厂自动化信息系统的发展趋势。

关键词：工厂 自动化信息系统 组件

中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）05（b）-0071-02

经济的全球化发展，加上计算机技术、网络技术等信息技术的发展，全球已经逐渐进入了信息化时代。经济的一体化带来的是市场竞争压力的日益加大，在信息化时代，工厂要在激烈的市场竞争中占据一席之地，就必须顺应时代发展的步伐，对生产组织和制造策略进行相应调整和改变。而二者的改变同时也对信息技术水平提出更高的要求。

1 工厂自动化信息系统的概述

生产和管理模式的变化，相应的工厂制造策略也发生改变。工厂不等同于车间，比车间涵盖的内容更广泛，内涵更深厚。工厂间的合作已经由原有的集中生产向转向为基于合同的扁平化组织结构的生产发展。在新时期，工厂的发展是以共同协作为主要生产模式。信息时代虚拟工厂的概念彻底颠覆了人们对传统意义上工厂概念的认识，新时代工厂自动化信息系统的功能要求也更高：第一，在生产方面，国际市场对现代工厂生产要求能够实现短周期的高效生产，对产品能够进行实时的跟踪管理，保持低库存水平；产品革新快，工厂有能力对多个品种和类型的产品进行加工，并且能够根据要求对工艺进行调整和升级；经营系统与产品过程控制系统各自独立，对产品质量的管理和控制能够实现过程制。第二，在信息系统方面，对短缺生产制造需求能够做到快速响应，市场嗅觉灵敏，对订单需求具有高度的灵敏性；分布式生产系统，网络调度，能够实现加工环境的分布自治；生产组织模式能够与合同保持一致，基于合同的扁平化生产组织模式。这些都是信息时代工程自动化信息系统所具有的基本功能。

2 组件化是工厂自动化信息系统的主流发展趋势

2.1 工程自动化信息系统现状分析

市场的竞争已经是国际化市场的竞争，是全球之间的经济和商业竞争，企业为了在市场中站稳脚跟，就必须对已有的生产经营策略做出重大的调整和改变，从传统工厂向基于合同的虚拟工厂转变，这是供应链能够平稳运转的基础。从现有的工厂自动化信息系统来看，在软件体系和功能方面都存在一系列的问题，亟待改革。

（1）软件功能有缺陷，难以实现集成化。随着自动化技术的发展，我国工厂生产制造已经对自动化软件普遍认识，并加以应用，自动化技术在生产制造中应用广泛。企业管理软件，生产过程控制软件普遍应用，并建立起生产过程监控软件和以实现制造信息过程自动化、支持企业全面集成的制造执行系统—— MES软件群组成。COMMS模型利用引进MES使车间的生产调度能力得到明显提高，运行效率大幅度提升。但是受MES自身在开发过程中以及功能设定中的局限性，在实现集成方面难度较高，这就是普遍性问题难以得到有效解决。目前在我国工厂级应用领域，还缺乏能够满足各个层面应用的软件，因此，只有采取软件集成的办法，才能够满足多用户不同的需求，这也是新时代工厂自动化信息系统需要研究和解决的重点问题之一。

（2）企业应用系统的组成。从目前我国企业应用系统的组成情况来看，大致分为两个组成部分：第一部分是ERP系统，其主要功能在于面向企业的中长期生产任务制定生产计划；第二部分是生产过程的控制系统。ERP系统主要是对工厂接收的订单进行处理，包括产品加工信息、生产合同制定和管理等；生产过程的控制是对低层的生产加工过程进行实时的跟踪监控和管理。这两部分是各自独立的，互不干扰，但是这种组织形式带来的问题是基于合同，难以建立起面向客户的信息视图和过程视图，无法快速地将客户对产品修改意见迅速地反映到相应的系统中。

（3）系统运行方式。工程自动化信息系统呈现的是一种链接关系，也就是工厂与工厂之间的一种供应链条。每一个工厂都是这个供应链上的一个节点，具有自治性，只有对供应链整体运转情况进行熟练的掌握，才能保证以小库存乃至零库存进行生产，同时对各个环节的需求给予快速积极的响应。要实现这样的功能，就必须保证链条上的各个工厂之间都保持充分的透明度，以便于互相访问和操作。

2.2 基于组件的工厂自动化信息系统

工厂自动化信息系统最大的问题点就在于不同软件厂商的不同软件的集成问题。所谓软件集成，既包括软件之间的互操作，也包括软件的裁剪、软件的重组等。为了能够實现软件间的良好集成，需要采取多种方法，如原码的修改、复制数据库、接口开发等。问题的难点在于如果对某一个单元的软件进行版本更新，那么其他单元的软件也必须进行相应的修改或者更新。组件化软件结构以其独特的性能优势对上述问题给予了有效的解决，使其受到行业内的广泛关注，逐渐发展成为工厂自动化信息系统的主流结构，发展前景广阔。相较于传统的PS系统，基于组件的工厂自动化信息系统的优势在于以下几个方面。

（1）良好的集成性。因为采用组件技术，赋予了软件结构良好的集成性，解决了系统集成问题。利用扩展或者装配，可以在保证系统对象间正常交互关系的条件下对某一对象进行调整和修改，使软件构件的即插即用成为可能。有了良好的集成能力，系统的生命周期得到提高，用户软件选择空间更大。

（2）良好的互操作性。应用组件技术，异构数据库、异构操作系统之间相互保持足够的透明度，可实现互访问，互操作，系统的响应速度得到有效提高。

（3）重构能力强。组件技术的应用能够使应用系统根据工厂业务过程的改变来有针对性的进行功能的配置和更改，从而满足不同生产组织模式下的不同信息系统要求。

（4）高度的敏捷性。对于工厂自动化信息系统来说，敏捷性是第一要求。敏捷性就是响应力和应变力。组件技术的应用可以有效地提高传统PS系统存在的敏捷性不高的问题。

基于组件的工厂自动化信息系统已经成为现代分布式生产环境下工厂管理系统的主流发展趋势，更是行业内关注的重点所在，具有十分广阔的发展前景，未来系统的升级和完善也是建立在这一基础之上的。

3 基于组件的工厂自动化信息系统的实施关键点

3.1 确定工厂需求

只有首先确定工厂的需求，才能量身打造，建立一个最为适宜的工厂自动化信息系统。AMR在对多个企业数据进行调查和统计的基础上提出了REPAC模型。在模型中对工厂基本的业务过程进行了重点的强调，包括准确、运行、过程控制、性能分析、供应链协作。这是一种新型模型，主要功能在于对工厂实际情况进行分析，为工厂建立新的自动化信息系统提供有价值的参考。

3.2 选择基础框架

在选择基础框架时，要注意两个方面：一方面要确定选择的框架能否与微软之间具有互操作性；另一方面是否对SUN Java/CORBA予以支持。

3.3 主导系统的选择

根据工厂的实际需求，分别选择APS、PIMS或MES等作为工厂级主导应用系统。

参考文献

[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.