第五章 總結與展望
在制造行業(yè)實施MES 過程中，首先需要面對的是各個不同廠商設備之間的數(shù)據(jù)交換問題，在工業(yè)通信領域，國際工業(yè)巨頭幾乎壟斷了工業(yè)通信行業(yè)的各項專利。本文從另一個角度出發(fā)，通過對以太網(wǎng)的二次開發(fā)，使得以太網(wǎng)構架的協(xié)議能夠應用在工業(yè)生產線中，設計出一套能兼容大多數(shù)底層協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)通信機制，并通過在實際項目中的應用驗證了這種解決方法的可行性。
5.1 本文工作的回顧
本文以一條液晶生產線的生產執(zhí)行系統(tǒng)為研究背景，探討了在生產執(zhí)行系統(tǒng)中運用新興的工業(yè)以太網(wǎng)技術，對設備底層設備進行通信的統(tǒng)一化。具體做了以下工作：
1. 研究了國內外MES 發(fā)展情況，分析工業(yè)領域網(wǎng)絡通信方式的特殊性，對該領域國外主要廠商和專利寡頭的壟斷情況進行了剖析，提出在國內發(fā)展MES 的首要難題。
2. 在傳統(tǒng)的工業(yè)通信領域中進行了通信方式的改進，在辦公用的以太網(wǎng)構架上，設計定義了一層用戶層（ACD-MD 層）,用ACE-MD 層來兼容各種設備通信協(xié)議。在服務器端設計定義各種底層設備使用的協(xié)議，在設備終端設計定義服務器端的送出協(xié)議類型，使得底層設備所使用的各種協(xié)議能夠被服務器所識別，并通過ACE-MD層相互進行通信數(shù)據(jù)的交換。通過這種方式，將通常用于辦公網(wǎng)絡的以太網(wǎng)協(xié)議直接引入生產線.
3. 在設計過程中，為了減少傳統(tǒng)以太網(wǎng)中廣播數(shù)據(jù)包的頻率，提高以太網(wǎng)的性能。設計采用終端名稱進行終端識別代替IP 地址池的終端查找方式，減少了傳統(tǒng)以太網(wǎng)中廣播風暴引起的系統(tǒng)振蕩的概率。同時采用了無確認的發(fā)送機制，以用來減少傳輸?shù)难訒r，提高MES 系統(tǒng)的實時性。
4. 對以太網(wǎng)結構的數(shù)據(jù)傳輸進行了改造，設計增加了發(fā)送代理和接受代理，在發(fā)送端和接收端的存儲空間劃分出一定區(qū)域作為數(shù)據(jù)緩存區(qū)域，對服務器傳輸數(shù)據(jù)進行緩存管理機制，這種機制保證了傳入應用程序數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)的完整性和實時性，解決了當出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)傳輸（如服務器之間和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)拷貝，或者MES服務器同時發(fā)送大量指令給設備群）時的數(shù)據(jù)碰撞和完整性問題，對節(jié)省建設成本、提高MES 性能做出了很大貢獻。
5. 在以太網(wǎng)協(xié)議的基礎上對設備通信在MES 中的作用進行了進一步研究，提出了EI（設備集成）的概念，以陣列車間為例，分析了工業(yè)以太網(wǎng)在生產車間的實際應用，也就是EI 的運行思路和應用效果，展示了系統(tǒng)開發(fā)的最終界面，提高了設備群自主運作能力，簡化MES 控制的復雜度，提高生產效率、減少必要環(huán)節(jié)，成為MES 成功實施的基礎。
6. 在文章的最后，總結了工業(yè)以太網(wǎng)應用后系統(tǒng)的性能提升情況，同時分析了工業(yè)以太網(wǎng)在MES 中應用后曝露出來的問題，根據(jù)這些問題提出了一些對策，并分析了這些對策在實際應用中的效果。
5.2 成果及意義
液晶制造產業(yè)在中國大陸剛剛起步，產業(yè)鏈尚不完整，很多設備和工藝依賴進口。因此，如何提高液晶制造型企業(yè)在市場上的競爭力，縮小與業(yè)界領先企業(yè)之間的差距，是國內液晶制造企業(yè)需要學習的第一步。而MES 作為與生產線直接相關的IT系統(tǒng)，其優(yōu)劣對產品的生產質量、產品生產速度產生直接影響，成為制造型企業(yè)提高核心競爭力的關鍵。液晶生產線的特殊性決定了在MES 實施過程中無法使用現(xiàn)有的軟件產品，在借鑒國外液晶制造標桿企業(yè)和國內外類似MES 系統(tǒng)的情況下，開發(fā)出符合自身需要的MES 系統(tǒng)，以優(yōu)化產能、提高市場競爭力，成為國內新興企業(yè)的一條出路。本論文針對生產制造業(yè)實施MES 中碰到的數(shù)據(jù)采集問題進行了探討，在分析工業(yè)通信領域目前的情況的基礎上提出了利用以太網(wǎng)構架來進行開發(fā)，從而設計出一套既可以繞開國際廠商的專利陷阱，又能成功應用于液晶行業(yè)MES 系統(tǒng)的底層設備通信協(xié)議。
本課題對液晶制造企業(yè)生產執(zhí)行系統(tǒng)的建立和實施進行了研究，在生產執(zhí)行系統(tǒng)與生產設備之間，增加了設備集成層，分析設備集成層對生產設備進行通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑?jīng)過比較之后選擇工業(yè)以太網(wǎng)并進行開發(fā)改造實施。
工業(yè)以太網(wǎng)在大型復雜設備群中的應用比較少，主要困難在于以太網(wǎng)絡“先天不足”：定位于辦公網(wǎng)絡的TCP/IP 協(xié)議對堵塞的處理方式導致數(shù)據(jù)沖突的時候網(wǎng)絡傳輸性能會大幅下降，這對于復雜的設備，尤其是生產設備來說是需要避免的情況。隨著現(xiàn)代生產的復雜度不斷提高，傳統(tǒng)的總線通信在成本上的優(yōu)勢已經(jīng)日漸減少，工業(yè)以太網(wǎng)成為解決生產線通信的一個現(xiàn)成的解決方案，如何改造以太網(wǎng)協(xié)議，使之能夠適合工業(yè)生產現(xiàn)場，成為所有制造型企業(yè)在信息化實施中的一個關鍵，也是以后MES 與PCS 層研究的重中之重。
通過對工業(yè)以太網(wǎng)在液晶生產線的MES 系統(tǒng)中應用的研究，充分說明了以太網(wǎng)的生命力和蓬勃前景，也說明了在制造領域打破國際廠商的專利壟斷是完全可行的，對以后其他信息化系統(tǒng)（如SPC 的建立，ERP 的實施等）有著借鑒作用，同時為推廣到其他行業(yè)打下了基礎。
5.3 工業(yè)以太網(wǎng)在MES 應用中的問題及未來展望
工業(yè)以太網(wǎng)的應用，使得MES 系統(tǒng)在系統(tǒng)決策層和設備數(shù)據(jù)層之間架起了一個信息通道，起到了很好的橋梁作用，但是隨著工廠生產產能的增加，也必須認識到工業(yè)以太網(wǎng)在MES 應用中存在的一些問題。
基于工業(yè)以太網(wǎng)的MES 系統(tǒng)在液晶生產企業(yè)的工業(yè)現(xiàn)場起到了良好的效果，較好地解決了工業(yè)現(xiàn)場MES 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的問題。總結現(xiàn)場應用的實際，有以下優(yōu)點：·工業(yè)以太網(wǎng)的應用，使得MES 系統(tǒng)在底層設備和管理信息化系統(tǒng)（如ERP、CRM等）中起到了一個橋梁的作用，如果需要，戰(zhàn)略層的信息化系統(tǒng)可以直接從重要的現(xiàn)場設備采集數(shù)據(jù)并應用到戰(zhàn)略分析中，對優(yōu)化企業(yè)流程，提高企業(yè)競爭力有很大的幫助；
·MES 系統(tǒng)應用新型的工業(yè)以太網(wǎng)技術，摒棄了以往的生產現(xiàn)場總線機制的繁雜結構，簡化了傳輸機制，沒有眾多的協(xié)議轉換，在整體結構上給人以耳目一新的感覺，這樣網(wǎng)絡的結構也比較簡單，沒有各類通信制式之間轉換機制，便于統(tǒng)一設計和優(yōu)化；
·統(tǒng)一了傳輸?shù)奈锢砭�路，現(xiàn)場不再有各種規(guī)格不同粗細不一的通信線纜，給日常維護工作更加便利；
·數(shù)據(jù)傳輸設備基本固定，不像采用傳統(tǒng)總線機制那樣在整個數(shù)據(jù)采集傳輸過程中會經(jīng)過很多數(shù)據(jù)轉換設備，這樣有利于故障排查工作；
·液晶生產設備基本都有Ethernet 輸出數(shù)據(jù)端口，這樣在數(shù)據(jù)采集的過程中，不需要進行數(shù)據(jù)轉換就可以直接傳入MES，必要時候也可以直接輸入ERP 進行數(shù)據(jù)分析，這種操作在以前的總線通信方式中是一個比較復雜的步驟，但在以太網(wǎng)基礎的數(shù)據(jù)采集中很容易實現(xiàn)。
當然，工業(yè)以太網(wǎng)也有其自身的不足，對于不足的有些討論因為時間和篇幅的關系沒有展開，但是隨著生產時間和產品線產能的增加，工業(yè)以太網(wǎng)的MES 系統(tǒng)在液晶生產企業(yè)的有些弊端也日益暴露，Ethernet 網(wǎng)絡的通信方式畢竟是為辦公網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸而設計的，很多工業(yè)方面的功能還是有所欠缺，主要表現(xiàn)在以下兩點：·工業(yè)以太網(wǎng)由于其特殊的丟包處理機制，隨著傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的增大，網(wǎng)絡的性能會不穩(wěn)定，這就要求以太網(wǎng)的帶寬利用率一定要維持在一個比較低的水平，一旦超出這個水平，信息采集的延遲就會增大，如果數(shù)據(jù)量進一步加大的話，還會出現(xiàn)丟包等對于MES 生產系統(tǒng)來說無法接受的問題；
·對一個設備數(shù)據(jù)采集方式或者數(shù)據(jù)采集地點的更改，有可能會引起其他設備的通信中斷，由于都采取了將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的網(wǎng)絡設備轉發(fā)，這樣如果其中的某臺設備出現(xiàn)故障或者要求更改采集地點，就需要在網(wǎng)絡設備上進行相應配置，這樣會影響到其他的現(xiàn)場設備的生產數(shù)據(jù)的采集，增加了MES 功能擴充的風險。目前針對以上的一些問題，國內外已經(jīng)開始相關的研究，后繼的研究者也可以就從這兩個方面繼續(xù)進行研究，相信在不久的將來會有一定的突破。
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工業(yè)以太網(wǎng)在MES系統(tǒng)中的應用（一）上
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工業(yè)以太網(wǎng)在MES系統(tǒng)中的應用（四）
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本文標題：工業(yè)以太網(wǎng)在MES系統(tǒng)中的應用（四）
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