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如何借助MES系統搭建智能工廠

在制造業信息化進程中,車間級信息化是薄弱環節。發展MES技術是提升車間自動化水平的有效途徑。MES強調車間級的過程集成、控制和監控,以及合理地配置和組織所有資源,滿足車間信息化需要,提高車間對隨機事件的快速響應和處理能力,有力地促進企業信息化進程向車間層拓展。通過構建以“精益生產、智能制造”為特點的車間管理系統,建立數字化車間,從而實現了精益生產和智能制造。
 
 
    MES體系架構
 
    數字化車間將信息、網絡、自動化、現代管理與制造技術相結合,在車間形成數字化制造平臺,改善車間的管理和生產等各環節,從而實現了敏捷制造。MES是數字化車間的核心。MES通過數字化生產過程控制,借助自動化和智能化技術手段,實現車間制造控制智能化、生產過程透明化、制造裝備數控化和生產信息集成化。車間MES主要包括車間管理系統、質量管理系統、資源管理系統及數據采集和分析系統等,由技術平臺層、網絡層以及設備層實現。
 

 
    MES執行系統構成
 
    MES由車間資源管理、生產任務管理、車間計劃與排產管理、生產過程管理、質量過程管理、物料跟蹤管理、車間監控管理和統計分析等功能模塊組成,涵蓋了制造現場管理等方面。MES是一個可自定義的制造管理系統,不同企業的工藝流程和管理需求可以通過現場定義實現。
 
    ——1.車間資源管理——
 
    車間資源是車間制造生產的基礎,也是MES運行的基礎。車間資源管理主要對車間人員、設備、工裝、物料和工時等進行管理,保證生產正常進行,并提供資源使用情況的歷史記錄和實時狀態信息。
 
    ——2.生產任務管理——
 
    生產任務管理包括生產任務接收與管理、任務進度展示和任務查詢等功能。提供所有項目信息,查詢指定項目,并展示項目的全部生產周期及完成情況。提供生產進度展示,以日、周和月等展示本日、本周和本月的任務,并以顏色區分任務所處階段,對項目任務實施跟蹤。
 
    ——3.車間計劃與排產管理——
 
    生產計劃是車間生產管理的重點和難點。提高計劃員排產效率和生產計劃準確性是優化生產流程以及改進生產管理水平的重要手段。
 
    車間接收主生產計劃,根據當前的生產狀況(能力、生產準備和在制任務等),生產準備條件(圖紙、工裝和材料等),以及項目的優先級別及計劃完成時間等要求,合理制訂生產加工計劃,監督生產進度和執行狀態。
 
    高級排產工具(APS)結合車間資源實時負荷情況和現有計劃執行進度,能力平衡后形成優化的詳細排產計劃。其充分考慮到每臺設備的加工能力,并根據現場實際情況隨時調整。在完成自動排產后,進行計劃評估與人工調整。在小批量、多品種和多工序的生產環境中,利用高級排產工具可以迅速應對緊急插單的復雜情況。
 
    ——4.生產過程管理——
 
    生產過程管理實現生產過程的閉環可視化控制,以減少等待時間、庫存和過量生產等浪費。生產過程中采用條碼、觸摸屏和機床數據采集等多種方式實時跟蹤計劃生產進度。生產過程管理旨在控制生產,實施并執行生產調度,追蹤車間里工作和工件的狀態,對于當前沒有能力加工的工序可以外協處理。實現工序派工、工序外協和齊套等管理功能,可通過看板實時顯示車間現場信息以及任務進展信息等。
 
    ——5.質量過程管理——
 
    生產制造過程的工序檢驗與產品質量管理,能夠實現對工序檢驗與產品質量過程追溯,對不合格品以及整改過程進行嚴格控制。其功能包括:實現生產過程關鍵要素的全面記錄以及完備的質量追溯,準確統計產品的合格率和不合格率,為質量改進提供量化指標。根據產品質量分析結果,對出廠產品進行預防性維護。
 
    ——6.生產監控管理——
 
    生產監控實現從生產計劃進度和設備運轉情況等多維度對生產過程進行監控,實現對車間報警信息的管理,包括設備故障、人員缺勤、質量及其他原因的報警信息,及時發現問題、匯報問題并處理問題,從而保證生產過程順利進行并受控。結合分布式數字控制DNC系統、MDC系統進行設備聯網和數據采集。實現設備監控,提高瓶頸設備利用率。
 
    ——7.物料跟蹤管理——
 
    通過條碼技術對生產過程中的物流進行管理和追蹤。物料在生產過程中,通過條碼掃描跟蹤物料在線狀態,監控物料流轉過程,保證物料在車間生產過程中快速高效流轉,并可隨時查詢。
 
    ——8.庫存管理——
 
    庫房管理針對車間內的所有庫存物資進行管理。車間內物資有自制件、外協件、外購件、刀具、工裝和周轉原材料等。其功能包括:通過庫存管理實現庫房存貯物資檢索,查詢當前庫存情況及歷史記錄;提供庫存盤點與庫房調撥功能,對于原材料、刀具和工裝等庫存量不足時,設置告警;提供庫房零部件的出入庫操作,包括刀具/工裝的借入、歸還、報修和報廢等操作。
 
    ——9.統計分析——
 
    能夠對生產過程中產生的數據進行統計查詢,分析后形成報表,為后續工作提供參考數據與決策支持。生產過程中的數據豐富,系統根據需要,定制不同的統計查詢功能,包括:產品加工進度查詢;車間在制品查詢;車間和工位任務查詢;產品配套齊套查詢;質量統計分析;車間產能(人力和設備)利用率分析;廢品率/次品率統計分析等。
 
    MES與其他數字化系統關系
 
    通過MES、ERP系統、PDM/工藝管理(CAPP)系統、數控機床聯網(DNC)/機床監控與數據采集(MDC)系統的集成,實現從設計/工藝、管理和制造等多層次數據的充分共享和有效利用。
 
    1.ERP系統利用從PDM/CAPP系統中獲取的信息制訂主生產計劃。主生產計劃傳遞給MES,用于車間級排產和車間生產準備。與物料相關的信息需傳遞給數字化立體倉庫,用于指導倉庫管理。數字化立體倉庫中物料的存儲信息以及財務信息反饋給ERP系統,用于指導采購與財務管理。
 
    2.MES從ERP系統中獲得主生產計劃及物料、供應、采購和庫存等生產準備相關信息后,進行車間計劃排產,并將生產任務下發給DNC系統安排數控加工,將檢驗任務下發給質量系統用于質量跟蹤。同時,MES通過數據采集系統獲得生產過程中的任務執行、加工、物料、工時、設備、工裝和人員等信息,用于生產過程監控和車間事件處理。
 
    3.QMS從CAPP系統中獲取物料、結構、工藝、工具和設備等信息,從ERP系統中獲取生產計劃等信息,獲取的質量記錄、報告和修正信息等向PDM/CAPP/MES反饋以指導后續的質量管理過程。并利用數字化檢測與測量儀對檢測信息進行質量監控和分析。
 
    4.數據采集和數據分析系統利用DNC系統提供的機床聯網自動采集功能和觸摸屏、掃描槍等手工采集方式進行車間數據采集,這些數據傳遞給MES系統用于生產監控,與質量相關的信息則傳遞給QMS,用于質量跟蹤、問題處理及統計分析。
 
    基于網絡與信息化的制造技術是未來先進制造技術發展方向之一。以MES為核心的數字化車間,利用計算機軟、硬件及網絡環境,實現產品數字化制造,可提高產品制造能力,縮短產品制造周期,降低制造成本,從而提高企業競爭能力。
 
 速威智能公司結合10多年的制造執行系統項目研發與實施經驗,結合制造執行理論、精益生產、6 Sigma、OEE(Overall Equipment Efficient)整體設備有效率、看板管理、生產安燈管理、正反向追溯管理、品產管理等先進管理理念,以及先進的IT 技術,開發出速威制造執行系統以下簡稱RTD-MES (Real Time Data - Manufacturing Execution System)。RTD-MES是對從原材料上線到成品入庫、生產計劃下達到生產過程、再到成品出貨進行實時數據采集、控制和監控的系統。以RTD-MES為核心,將SCADA數據采集技術、海量數據處理技術、移動計算技術、自動化控制技術、數據庫技術、圖示化展示技術等等;敏捷制造、精益生產、工業系統工程理論有機結合。RTD-MES實現生產現場透明化管理、數字化、智能化。

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