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智能制造.数据采集与制造执行系统

2019-09-04 18:01 西华升腾原创

制造执行系统 (manufacturing execution system, 简称MES)旨在加强MRP计划的执行功能,把MRP计划同车间作业现场控制,通过执行系统联系起来。这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条型码、各种计量及检测仪器、机械手等。制造执行系统MES能够帮助企业实现生产计划管理、生产过程控制、产品质量管理、车间库存管理、项目看板管理等,提高企业制造执行能力。



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企业信息化四层架构体系


MESA(制造执行系统协会)提出的MES功能组件和集成模型包括11个功能,最初定义MES的时候提出,只要具备功能之中的某一个或几个也属MES系列的单一功能产品,正是因为这样的定义,引发了诸多的矛盾和尴尬。


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MESA定义的MES应用功能集成模型




自动化生产厂家由于具有先天的对设备、网络的理解和基础研发能力使得他们在数据采集方面如鱼得水,而对于管理理论、管理方法轻车熟路的ERP厂商,却对现场控制系统、数据采集,有着与生俱来的生疏和规避。随着智能工厂的深入建设,对于MES的要求提出更高的要求,MES不仅与ERP集成,还要求与控制系统进行集成;不仅要求进行数据采集,还希望实现控制参数、工艺标准的下达。这也对自动化设备提供商和ERP厂商都提出很大的挑战,企业资源数据来源于工厂的多个角度,如工艺资源、制造资源、流程节点等等正是自动化设备厂商认知盲区,由于两方各不相让造成目前智能工厂虽然发展多年依然发展缓慢或者产业规模根本就没有起色的真正原因

重新定义制造执行系统功能要素:

1.车间资源管理:车间资源是车间制造生产的基础,也是MES系统运行的基础,车间资源管理主要对车间人员、设备、工装、物料和工时等进行管理,保证生产正常进行,并提供资源使用情况的历史记录和实时状态信息。

2.生产任务管理:包括生产任务接收与管理、任务进度展示和任务查询等功能。提供所有项目信息,查询指定项目,并展示项目的全部生产周期及完成情况。提供生产进度展示,以日、周和月等展示本日、本周和本月的任务,并以颜色区分任务所处阶段,对项目任务时时跟踪。

3.车间计划与排产:高级排产工具(APS)结合车间资源实时负荷情况和现有计划执行进度,能力平衡后形成优化的详细排产计划,提高计划员排产效率和生产计划准确性是优化生产流程以及改进生产管理水平;

4.物料跟踪:通过条码技术对生产过程中的物流进行管理和追踪,物料在生产过程中,通过条码扫描跟踪物料在线状态,监控物料流转过程,保证物料在车间生产过程中快速高效流转,并可随时查询。

5.质量管理:生产制造过程的工序检验与产品质量管理,能够实现对工序检验与产品质量过程追溯,对不合格品以及整改过程进行严格控制。其功能包括:实现生产过程关键要素的全面记录以及完备的质量追溯,准确统计产品的合格率和不合格率,为质量改进提供量化指标。根据产品质量分析结果,对出厂产品进行预防性维护

6.生产过程管理:生产过程中采用条码、触摸屏和机床数据采集等多种方式实时跟踪计划生产进度,生产过程管理旨在控制生产,实施并执行生产调度,追踪车间里工作和工件的状态,对于当前没有能力加工的工序可以外协处理。实现工序派工、工序外协和齐套等管理功能,可通过看板实时显示车间现场信息以及任务进展信息等。

7.生产监控:生产监控实现从生产计划进度和设备运转情况等多维度对生产过程进行监控,实现对车间报警信息的管理,包括设备故障、人员缺勤、质量及其他原因的报警信息,及时发现问题、汇报问题并处理问题,从而保证生产过程顺利进行并受控;

8.统计分析:能够对生产过程中产生的数据进行统计查询,分析后形成报表,为后续工作提供参考数据与决策支持.

随着时间推移,市面逐渐推出由专业数据采集设备提供商与ERP研发企业联合研制的”ERP+MES的精益制造解决方案“,打破两个行业各不相让的尴尬局面,ERP研发商在大数据的基础上将精益生产管理思想进一步渗入企业管理,精益生产管理思想得到进一步升华。相比单纯的ERP或者MES,精益制造管理系统在企业落地方面更具有可操作性,在汽车、家电等装配行业,企业基本可以实现JIT、JIS管理。

v2-2d4df6f51b0210a95fadf08506da8b20_r.jpg通过工业互联协议转换器实现设备与服务器互联互通


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食品医药中的数据采集


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实现现场数据与服务器数据交换



案例展示:

1.汽车电装公司实景
地址:四川.成都 产品:汽车各类启动电机、交流电机

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生产车间电子看板

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现场调度平台对生产线进行切换和监控


亮点:

(1).生产现场和物流仓储采用大屏幕电子看板实现生产计划和物料需求试试监控和有效拉动;

(2).线边库存保持在一小时用量,每日完工后线边库存刚好消耗完毕,整个现场干净有序,整体效率提升30%;

(3).每日生产计划及时完成率达到90%以上,仓库存货降低30%,错误率小于0.5%

2.汽车零部件公司
地址:重庆 产品:压铸件

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需要采集的参数:

(1).设备OEE:铸造时间、停机时间(起)、停机时间(止)、停机原因(设备因素);

(2).生产情况:射压次数(起)、射压次数(止)、压力设定、升压阀、压铸压力、升压时间、料饼厚度、压射速度 1、压射速度2、压射速度3、压射速度4、加速位置、减速位置、铝液温度;

(3).质量参数:生产模次时间、铸造压力、浇铸温度、喷淋时间、循环时间、锁模力(MN);

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单机台连接方案及拓扑

通过在以太网中接入ODOT-MV103数据采集服务器,即可实现设备数据的联网。

(1).数据采集服务器通过通讯协议与主控制器建立连接,从主控制器获取数据,然后再通过与上位机的连接向上位机发布数据,从而实现了主控制器数据的采集。

(2).针对一些现场仪表的分散数据,ODOT-MV103数据采集服务器有RS-232,RS-485和以太网多种接口支持。

(3).MES系统通过向数据采集服务器发送含IP地址,端口号,功能码,数据地址和数据长度等参数的报文,即可取得需要的数据。

亮点:

(1).数据采集服务器预留2路串口和1路RS232接口及一路CAN口,可接入其他仪表或控制器;

(2).一台设备即可满足多种接口类型,简化了系统结构,降低了实施难度和硬件成本;

(3).现有网络及设备改动小,实施方便,无需修改PLC和HMI程序,不影响设备售后。

人类社会已经发展到分工协作高度协调阶段,整个供应链体系需要高效率和高品质,企业要稳步发展必需有合作精神,优势互补才能做大整个行业,推动企业做大做强,固步自封,短时的技术壁垒一旦被打破将面临淘汰出局。



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