數(shù)據(jù)采集是智能工廠實(shí)施MES的基礎(chǔ)，需要采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。而傳統(tǒng)MES大多掃描采集和手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)，不僅存在延時(shí)，而且存在一定的人為主觀誤差。同時(shí)，由于不同企業(yè)采用軟硬件環(huán)境不同，異構(gòu)的軟硬件環(huán)境中，使得MES與其他信息軟件和設(shè)備集成是需要定制，這更加提高了集成的難度。因此將OPC UA運(yùn)用到智能工廠MES中，實(shí)現(xiàn)智能工廠數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和無縫交互集成。采用OPC UA標(biāo)準(zhǔn)接口通信技術(shù)，處理異構(gòu)多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)軟硬件集成策略，完成企業(yè)完整信息化建設(shè)。

智能工廠體系架構(gòu)

智能工廠可以分為兩部分，現(xiàn)實(shí)實(shí)體與虛擬模型?，F(xiàn)實(shí)實(shí)體是物理層面的實(shí)體工廠，包含車間、生產(chǎn)線和智能設(shè)備等生產(chǎn)制造資源。虛擬模型是賽博空間中的虛擬數(shù)字化工廠，運(yùn)用實(shí)體工廠實(shí)際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)建模仿真分析等，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行迭代優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)流程最優(yōu)。

實(shí)體工廠與虛擬工廠間相互作用相互支持：實(shí)體工廠為虛擬工廠提供數(shù)據(jù)與生產(chǎn)信息，是虛擬工廠的基礎(chǔ)；虛擬工廠通過對(duì)數(shù)據(jù)信息的分析，為實(shí)體工廠不斷提供生產(chǎn)最優(yōu)方案，使其達(dá)到高效的生產(chǎn)效率、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量以及低耗的能源使用的生產(chǎn)制造。而制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是智能工廠不可缺少的部分，是實(shí)現(xiàn)虛擬工廠與實(shí)體工廠信息通信和融合的關(guān)鍵，在此起到中間“橋梁”的作用。

在虛擬制造過程中，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES采集實(shí)際制造中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為其提供建模依據(jù)。虛擬制造模擬最優(yōu)制造流程，MES以此進(jìn)行生產(chǎn)排程，安排生產(chǎn)資源進(jìn)行生產(chǎn)。在實(shí)際制造中，制造執(zhí)行系統(tǒng)則對(duì)制造過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控與調(diào)整，進(jìn)而使得制造過程體現(xiàn)出自適應(yīng)、自優(yōu)化等智能化特征。

智能工廠MES系統(tǒng)總體架構(gòu)

智能工廠MES是一套閉環(huán)式的信息化整體解決方案，包含從原料、計(jì)劃、生產(chǎn)、包裝、配貨到發(fā)貨等環(huán)節(jié)的生產(chǎn)全過程精益管理，使管理者能夠即時(shí)準(zhǔn)確的掌握工廠狀況。同時(shí)，系統(tǒng)融合了LEAN、6SIGMA、TQM等管理思想，幫助制造企業(yè)提升組織的營(yíng)運(yùn)效率，縮短交期，降低成本及提高質(zhì)量。

其中各業(yè)務(wù)模塊（生產(chǎn)排程、車間資源管理、物料管理、質(zhì)量管理、追溯管理、生產(chǎn)管理、車間監(jiān)控管理以及統(tǒng)計(jì)分析等）可以通過業(yè)務(wù)模型開發(fā)平臺(tái)快速進(jìn)行二次開發(fā)。其中DMP為數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，是將來自不同來源的數(shù)據(jù)以及不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一整合歸納，得到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以便應(yīng)用到業(yè)務(wù)模塊。

在傳統(tǒng)MES系統(tǒng)中，前期快速構(gòu)建設(shè)備數(shù)據(jù)采集、業(yè)務(wù)處理等應(yīng)用，而對(duì)于今后頻繁變化的業(yè)務(wù)部分（如添加異源硬件設(shè)備的接口等），是通過封裝變化、動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的方式來應(yīng)對(duì)。而在智能工廠MES中運(yùn)用OPC UA統(tǒng)一接口技術(shù)，處理異構(gòu)多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)軟硬件集成策略，完成企業(yè)以MES為核心的完整信息化建設(shè)。

關(guān)鍵技術(shù)

OPC UA是一個(gè)不依賴平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)，具有更高的安全性和可靠性。從原來局限于Windows系統(tǒng)的OPC技術(shù)，擴(kuò)展完善到了Linux、Unix等各種系統(tǒng)，完成跨平臺(tái)的發(fā)展。OPC UA被映射到一種通信協(xié)議（如TCP傳輸控制協(xié)議）上，數(shù)據(jù)可以不同形式編碼（如UA二進(jìn)制形式或可擴(kuò)展標(biāo)記語言/文本形式）傳輸，標(biāo)準(zhǔn)化各個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備接口，讓它們間在任何網(wǎng)絡(luò)中能進(jìn)行無障礙通信。

針對(duì)改善傳統(tǒng)信息通信的復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)控制層與MES間的數(shù)據(jù)雙向通信，在智能工廠MES運(yùn)用OPC UA統(tǒng)一規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)化MES外部和內(nèi)部各模塊之間的接口通信，使用這種標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)制來確保簡(jiǎn)單清晰的數(shù)據(jù)交換，方便后期維護(hù)，提高M(jìn)ES系統(tǒng)穩(wěn)定性。這樣確保始終與制造商無關(guān)，任意設(shè)備只需提供OPC UA Server就可與任何系統(tǒng)進(jìn)行信息通信。MES基于OPC UA集成上下層，與傳統(tǒng)相比優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開發(fā)工作量小，而且數(shù)據(jù)傳送速度快穩(wěn)定，可靠性高。

因此，在構(gòu)建智能工廠MES過程中，運(yùn)用OPC UA接口技術(shù)，解決車間智能設(shè)備和控制系統(tǒng)的異構(gòu)集成問題，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在信息模型層次上的互操作。實(shí)現(xiàn)MES自動(dòng)采集工廠數(shù)據(jù)，跨平臺(tái)無縫集成下層控制系統(tǒng)以及上層的企業(yè)資源系統(tǒng)。