在现代化工厂信息化发展的新阶段，智慧工厂作为智能工业发展的新方向，其智能化运作是基于MES制造执行系统（Manufacturing execution system；后简称MES系统）与智能制造设备通讯对接进行运作。这种以数字制造和智能制造为基石的智慧工厂管理模式，需要在工业现场总线布局、MES控制中心及智能制造设备等硬件设备就位后，定制相关稳定可靠的通讯协议来统一MES系统控制中心与多机器设备终端的通讯方式及通信内容。

图1显示了智慧工厂数据传输框图，其中数据通信协议是连接MES系统与智能设备终端之间通信的纽带。这种协议能够实现 MES 系统控制中心 与 智慧工厂内 的 智能 制造 设备 之间 数据 正常 通信。一方面， MES 系统 能够 给 智慧 工场 内 的 智能 制造 设备 下达 任务书 及 排产 指令 并 验证 智能 制造 设备 的 反应；另一方面，当遇到报警信息或故障信息时，智能制造设备会向 MES 系统发送报警提醒，并根据上传的报警编号安排相关人员进行处理。

2.1 智慧工厂生产车间管理流程

车间管理是一系列规划、组织、指挥、协调和控制活动，它涉及原材料采购、库存管理、生产排程和质量控制等各个环节。在实际操作中，所有作业都是根据 MES 系统 发送 的 指令 来 进行 的。

3.2 数据交互模块划分

本文设计了一种模块化、高层次结构的数据交互方案，该方案包括三个主要部分：应用层定义了标准格式用于消息交换；服务层提供了一组可以被其他应用程序使用的事务功能；物理层定义了如何将消息通过网络传输。这些部分共同构成了一个高效且灵活的人机界面，使得用户能够轻松地访问和操作各种不同的资源。

4.3 通信状态机

为了确保所有相关方都了解当前情况，本文提出了一个状态机模型，该模型描述了每个参与者可能采取的一系列行动以及它们之间可能发生的情况。这使得任何人都可以跟踪整个过程，从而促进有效沟通并减少误解。

5.4 实施流程

实施这个新的通信解决方案需要一系列步骤，这些步骤包括评估现有基础设施，以确定哪些更改或升级是必要的。此外，还需要培训员工作于该解决方案，以确保他们理解其功能并能够正确使用它。此外，还必须监控整个实施过程，以便迅速发现并修复任何问题。

6.5 结论

本文提出了一种新的基于 MES 的智慧工厂车间生产数据通信协议，该协议具有独立性，可扩展性，以及良好的实时性和鲁棒性。通过这种方法，可以提高生产效率，同时降低成本。本文还讨论了如何将这一方法集成到现有的企业环境中，以及如何训练员工作于该解决方案。

7.6 未来研究方向

虽然本文中的方法已经证明在许多场景下非常有效，但仍有一些挑战尚未得到充分探索，比如多样性的考虑，以及对不确定性的更好处理。本文最后提出了一些建议，为未来的研究提供指导。