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🚀前言

软件架构设计指的是在软件开发的早期阶段，制定一个软件系统的结构、组成部分以及它们之间相互作用的规则和约束。

软件架构设计考虑的是系统的整体结构，包括各个组件之间的关系、接口和通信方式，以及系统的性能、可靠性、可扩展性、可维护性和安全性等方面。它旨在确保系统实现预期的功能，满足预期的需求，并且能够满足未来的需求和变化。

软件架构设计是软件开发中非常重要的一个阶段，因为一个好的架构设计可以为后续的开发和维护工作带来许多好处。同时，一个不良的架构设计也会导致软件系统的不稳定、性能瓶颈、难以扩展和维护等问题。因此，在软件开发过程中，进行合理的架构设计非常重要。

🚀一、MES软件架构设计

🔎1.MES与生产环境融合

MES软件与其他企业管理软件的最大区别在于其涉及到整个制造企业管理的全过程，并且使用人员涵盖了企业各个层次。除了工艺技术、生产计划等办公室人员的使用，还包括生产现场操作人员和车间仓库的保管人员等。在实际进行MES的开发设计时，需要与生产环境进行融合，主要从以下两个方面考虑：

1. 考虑现场操作人员对IT设施的操作能力：现场操作人员与办公室人员不同，可能较少接触或使用一些IT办公软件。因此，在MES系统的界面设计中，必须考虑人机工程学方面的要求，以满足各种现场操作人员能够简单、无误地操作MES系统的需求。简单易懂的操作界面是MES系统设计中的一个关键要求，否则很难实现MES系统的全面推行。

2. 考虑现场操作环境对IT设施的影响：许多企业的生产环境条件较差，例如油污、高温、湿度等。在设计MES系统时，需要考虑这些恶劣的生产环境对配套的IT设施的操作便利性、安全性和稳定性的影响。对于IT设施，需要采取适当的保护措施，并提供用户友好的操作界面，例如触摸屏或感应笔，并尽量采用数据传感采集技术进行配套使用，例如二维码扫描或RFID读写数据等。

此外，不同行业的制造业也有各自的特殊要求。例如，食品行业对追溯性的需求更为严格，汽车行业对实时监控和故障诊断的需求更为突出。因此，在MES软件的设计中，必须考虑这些特殊的应用条件，以确保其能够与企业的生产环境完全契合。通过考虑以上因素，可以优化MES系统的设计，使其更好地适应企业的实际生产环境和操作需求。

🔎2.MES的IT体系架构

MES软件的IT体系架构是指其在计算机系统中的组成和分层结构。通常，MES软件由多个模块组成，如生产运营管理、维护运行管理、库存运行管理、质量运行管理等。这些模块之间需要进行数据交互和协作，以实现整体生产过程的控制和监控。

为了优化MES软件的IT体系架构，可以考虑以下几点：

1. 分布式架构：采用分布式架构将不同的功能模块部署在不同的服务器上，并通过网络进行数据传输和通信。这样可以提高系统的可伸缩性和性能，减少单点故障的风险。

2. 数据库设计：在MES服务器上安装生产数据库，用于存储相关原始数据和生产过程的采集数据。通过合理的数据库设计和优化，提高数据的存取效率和可靠性。

3. 用户界面和操作终端：提供易于使用的用户界面，使生产部管理者、计划人员、工艺人员、质量人员等可以通过计算机操作显示、计算或变更相关数据。同时，支持其他终端设备如PDA、读卡器、打印机等，通过与MES服务器的在线通信实现数据读取与采集。

4. 可扩展性和灵活性：设计MES系统时要考虑到数据的调整和使用变化，提供可扩展性和灵活性。通过模块化设计和接口规范，方便系统的扩展和定制化需求的满足。

5. 安全性和可靠性：采用冗余备份和容灾机制来保证系统的持续运行。同时，加强系统的安全性，包括数据的加密传输、用户权限管理等，以防止未授权的访问和数据泄露。

随着云计算和物联网技术的发展，越来越多的企业选择将MES软件部署在云端，以实现更灵活、可扩展的IT体系架构。这样可以减少对本地硬件设备的依赖，提高系统的可用性和灵活性。

🔎3.MES功能结构

MES的设计一般需要参照ISO/IEC 62264标准。制造运行管理（Manufacturing Operations Management，MOM）主要包括生产运行管理、维护运行管理、质量运行管理和库存运行管理。这四大范畴之间以及与车间外部的交互构成了整个工厂的运行管理模型。MOM以生产运行管理为主线展开，其他三个范畴以及车间的管理模块（如订购单处理、成本核算、研究开发等）都是为了支持生产管理。

MOM中针对生产运行管理的八大活动是：

1. 生产资源管理：提供关于制造系统资源的信息，包括人员、物料、设备和过程段；向业务管理系统（如ERP）报告当前可用的资源。

2. 产品定义管理：从ERP获取产品定义信息，包括如何生产一个产品的信息。管理与新产品相关的活动，包括一系列定义好的产品段。

3. 详细生产调度：根据业务系统下达的生产订单，基于人员、设备、物料和当前生产任务的状况，完成排产（生产顺序）和排程（生产时间），回答用什么、做什么的问题。

4. 生产分派：将生产作业计划分解成作业任务后派发给人员或设备，启动产品生产过程，并控制工作量。

5. 生产执行管理：确保分派的作业任务得以完成。对于全自动化设备，由生产控制系统（PCS）执行；对于人工或半自动生产过程，需要通过扫码、视觉监测等方式确认任务完成。本模块还负责生产过程的可视化。

6. 生产跟踪：跟踪生产过程，包括物料移动、过程段的启停时间等，归纳如下信息：（1）人员、设备和物料；（2）成本和绩效分析结果；（3）产品谱系；向业务系统报告做了什么和生产了什么。

7. 生产数据采集：从PCS采集传感器读数、设备状态、事件等数据；通过键盘、触摸屏、扫码枪等方式采集人工输入、操作动作等数据。

8. 生产绩效分析：利用产品分析、生产分析、过程分析等手段对数据进行分析，确认生产过程完成并不断优化生产过程。
   

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