電纜行業生產過程監視MES系統解決方案

對電纜行業制造車間生產過程監視系統進行了研究,結合電纜行業訂單的定制型、多品種、成本高、利潤薄等特點,以企業業務流為主線,分析電纜生產車間加工的各個環節,提出了從

對電纜行業制造車間生產過程監視系統進行了研究,結合電纜行業訂單的定制型、多品種、成本高、利潤薄等特點,以企業業務流為主線,分析電纜生產車間加工的各個環節,提出了從基礎數據管理、訂單任務排產、生產進度監視、生產看板發布、質量追溯等幾方面的應用解決方案。通過在典型電纜企業的應用,實現了電纜生產任務排產和生產過程信息全過程的實時監視,生產全過程的無紙化辦公,大幅提高了企業的生產效率。 
 
制造執行系統(MES)由美國先進制造研究機構AMR于90年代初提出的,其定義如下:由一組共享數據的程序所組成的、通過布置在生產現場的專用設備對從原材料上線到成品入庫的生產過程進行實時數據采集、控制和監控的系統。MES控制包括物料、設備、人員、品質、工藝、流程指令和設施在內的所有工廠資源,提供了一種系統地在統一平臺上集成諸如質量控制、文檔管理、生產調度、設備管理、制造物流等功能的方式,從而實現企業實時化的信息系統。MES系統實時接受來自企業資源規劃系統(ERP)的工單、BOM、制程、供貨方、庫存、制造指令等信息,同時把生產方法、人員指令、制造指令等下達給人員、設備等控制層,再實時把生產結果、人員反饋、設備操作狀態與結果、庫存狀況、質量狀況等動態反饋給ERP系統,因此MES系統建立起了制造企業的過程控制系統(PCS)和ERP之間的橋梁。
隨著工業4.0和智能制造時代的到來,國內外的制造型企業對MES的應用越來越重視,面向制造型行業的生產制造執行系統的推廣是一個必然的趨勢.電纜行業其特殊的行業特點:定制型、多品種、成本高、利潤薄等,無法再按照傳統人 工紙質化的形式來實施生產,必須實施精細化管理。同時,網絡技術在工業控制領域內的越來越成熟的應用,使得MES在制造型企業的實現變得越來越容易。即依托網絡技術和智能制造技術,實時動態地對生產車間生產過程進行信息化的生產監視與管理。


1 電纜生產過程存在問題分析
某電纜生產企業的實際生產車間現狀如下:
a.生產任務的排產、下發、監視、質量管理都采用人工紙質化的管理模式,生產任務的一級排產在其已有的獨立系統完成,然后排產單下發到生產車間,生產技術人員根據生產現場的實際生產的情況來進行二級排產,最后完成紙質派工單的人工下發;

b.生產任務的監視方式是車間現場的工人不時到各生產機臺去收集訂單的生產信息,之后根據實際的生產任務整理出當時的生產進度,完成生產任務的監視,并上報給企業管理層;

c.質量管理是質量部人員根據生產工藝的規定和現場實際生產情況,定時檢查或抽檢,進行人工紙質化的質量分析,具有一定的被動性,無法保證生產訂單質量信息的實時可視化監視。
可以看出:生產的全部過程都是采用人工采集、紙質化分析完成的,實時性差,效率低,排產周期長,不夠靈活,缺乏科學的管理。


2 電纜生產MES網絡結構設計
電纜生產制造執行系統包含底層的PCS系統和上層的MES系統.PCS系統采用西門子S7—200/S7—300 PLC連接現場生產設備機臺,并采集實時數據;區域工作站使用winCC收集S7—300的生產數據,實時監視各設備的生產狀況,并提供OPC Server接口;MES系統安裝在生產監控中心的計算機上,包含一個OPC Client模塊,與WinCC提供的OPC Server通信,獲取PCS的實時生產數據;同時,通過LED大屏看板,把生產過程信息和訂單進度情況發布到生產看板上,方便實時掌握生產情況。


3 MES軟件設計
對于制造執行系統,接收到一個生產訂單,須將其分解具體到生產設備,才能進行生產。每個生產任務都有一個特定工藝流程和相應工藝配方。工藝流程是一系列工序的有序集合,沒有指明怎么生產。每一道工序下又包含一個或多個設備,每個設備的生產參數和原材料都應有明確規定,才能進行生產。
在軟件設計之初,必須明確原子級元素(生產機臺以及對應參數),然后對這些元素像搭積木一樣構成生產業務流程.在MES中,先錄入一些基本參數并配置好一些常用的生產工藝流程和生產配方,制成模板,方便以后任務分解。根據以上設計思路,一個典型MES軟件包含系統設置、數據采集、基礎數據、訂單排產、生產監控、看板發布、質量跟蹤等模塊。

3.1 系統設置模塊
該模塊設置軟件的一些基本信息,如軟件名稱、軟件Logo、功能模塊管理、OPC(OLE for process contr01)參數、生產看板系統顯示屬性(字體、顏色、刷新方式)等設置。

3.2基礎數據模塊
生產訂單分解需要大量基礎數據的支持,包括設備信息及參數信息、工序信息、工藝流程信息、物料信息、人員信息等。在這些數據中,有的是原子級數據(設備信息、工序信息、人員信息、物料信息),有的是原子級數據的組合,即非原子級數據(工藝流程、工藝參數、配方)。對于原子級數據,可以直接從ERP中獲取,也可以手工錄人。對于非原子級數據,在該模塊中,組合一些常用模板,方便訂單分解。

3.3數據采集模塊
OPC采用COM/DCOM技術,主要的作用是屏蔽PCS層的硬件。由于各硬件廠商的通訊協議不相同,國際OPC基金會提出一個通用的數據采集接口,統一數據采集接口。0PC標準以微軟公司的0LE(object 1inking and embedding)或Active X、COM(部件對象模型)和DCOM(分布式部件對象模型)技術為基礎,包括一整套接口、
屬性和方法的標準集,用于過程控制和制造業自動化系統,為應用程序和現場過程控制應用建立了橋梁。0PC分為OPC Server和OPC C1ient。

OPC Server由SCADA軟件提供并實現,OPC Client作為MES系統的一個模塊,采集PCS的數據。OPC server軟件大多由PLC等硬件提供商實現,OPC Client軟件由應用軟件實現.本系統為了兼容大多數的PLC等硬件,利用OPC采集過程實時數據.數據采集模塊實時顯示從OPC Server采集來的數據,OPC Client用動態連接庫類實現,放在后臺線程中,隨系統軟件運行,周期 性從PCS采集數據.表1所示為2015-04-23日采集的部分數據,品質均良好 。
 
表1 MES采集OPC數據 
表1 MES采集OPC數據 
 
3.4訂單排產模塊
訂單排產采用人工排產或自動排產的方式。每個任務都可匹配在基礎數據模塊定義好的工藝流程和工藝配方模板,并可在模板基礎上修改參數,達到定制要求。在配置生產配方之后,可進行生產任務的排產,確定每道工序機臺的計劃開始時間、計劃結束時間、加工要求、加工內容等,如圖1所示。在生產計劃列表中點擊該生產計劃的某一道工序,在界面右邊中可以進行相應計劃開始時間、計劃結束時間、加工要求、加工內容的設置,為生產派工做準備。
圖1 訂單排產生產計劃  
圖1 訂單排產生產計劃 
 
3.5生產監控
在生產過程中,無法做到生產任務進度的自動化管理,須要人工確認生產進度信息,如圖2所示,點擊圖2中方塊,會在其右邊顯示當前的工藝路線、工序名稱、計劃開始時間、計劃結束時間、實際開始時間、實際結束時間等具體的生產信息。現場操作人員,在該工序開始的時候,點擊相應工序開始按鈕,結束時,點擊相應工序的結束按鈕,系統就會自動錄入當前工序的實際開始開始和實際結束時間,還可以通過作業甘特圖實時觀看訂單生產進度 。
訂單生產工序監控 
圖2 訂單生產工序監控

3.6生產看板發布
生產看板系統作為MES模塊的一個重要的功能,可以將生產任務重要參數,如訂單編號、客戶名稱、計劃生產長度、實際生產長度、當前工序、當前機臺等信息顯示到LED大屏上。系統可以定制選擇顯示的列,靈活配置須要重點關注的生產信息,并結合不同的LED大屏物理尺寸和分辨率進行適應性匹配。此外,在大屏的頂部,可以發布自定義通知信息,一屏多用。

3.7質量跟蹤模塊
制造業一直非常重視產品質量,特別是近幾年頻繁出現的質量問題事件和產品召回事件,各制造型企業越發重視產品質量跟蹤與追溯.質量跟蹤模塊通過自動和人工的方式采集物料(原材料、半成品、成品)、人員、設備、工藝、環境、測量等信息,并存人數據庫系統。

在企業生產過程中發現產品質量問題時,從存在質量問題的最終產品出發,反向追溯該問題產品的生產過程,通過調取該產品生產過程中的所有影響產品質量形成的要素信息,檢測、分析出問題的根源,為產品質量問題的診斷提供幫助。在確定了問題產品的根源后,可以通過對質量數據的標識,從存在問題的批次原料或部件出發,利用正向追溯去找到受到同樣影響的具有潛在質量缺陷的最終產品,有利于防止問題產品或部件的召回,避免給企業和客戶造成損失。


4 MES應用軟件設計關鍵技術
4.1 XML技術
即可擴展標記語言(XML)是一套定義語義標記的規范,其目標是能夠定義計算機和人都方便識別的數據類型。XML應用特別靈活,它不像數據庫那樣,數據結構固定,不利于數據的擴展,又因其特定的格式規范,使得在數據查詢方面極其方便。XML在存取結構可變的小數據方面有數據庫無法比擬的優勢。在MES中,由于須要保存的數據結構復雜,且格式不固定,把這些數據存人數據庫中有困難,但可以很容易存儲在XML中。利用文檔對象模型(DOM)可以方便讀寫XML文件;因此,使用XML文件保存模塊信息,系統實現了模塊的靈活可配置,保證了MES軟件的可擴展性.

4.2反射機制技術
XML與反射技術的配合,讓軟件的靈活性和擴展性的實現成為可能.反射主要是指程序可以訪問、檢測和修改它本身狀態或行為的一種能力,是實現各種設計模式的重要技術。在系統應用中,XML文件中保存類的相關信息以及各種類之間的關系,在程序啟動時,通過DOM讀取XML中的類之間的關系信息,在使用某個類時,通過XML讀取該類的配置信息,通過反射機制技術把該類實例化使用。

4.3值對象技術
面向對象開發語言提供一些通用容器類來存儲數據,但這些通用容器類不適合數據結構定制高的場合。在實際的使用中,使用類來封裝數據結構,它既可包含通用容器類,也可包含自定義數據結構。這些自定義類就是值對象(value object),這些值對象即可以保存數據,又有面向對象的特性,這樣就便于數據的安全和擴展。
 
在軟件中,值對象的應用表現在以下兩方面:
a.值對象作為一個對象,有著靈活的封裝性,程序將可以關系較為緊密且使用較多的數據封裝在一起,安全性較好。程序中提供不同值對象相互轉換的Data Convert類,使MES應用軟件生產數據以不同的形式存在于程序中,方便使用。
b.一些配置信息和結構靈活的生產任務信息保存在XML文件中,往往這些數據須要整取整存,經I/O一次性讀取和DOM解析之后,儲存在一個值對象中,供程序使用。

5 結語
介紹了MES在電纜行業制造車間生產過程監視系統中的應用實現,包括基礎數據、數據采集、訂單任務排產、生產進度監視、生產看板發布、質量跟蹤等幾方面。MES軟件對生產任務排產下發、生產過程實時監視,使生產過程透明化,很好地展示了生產進度情況,讓現場生產人員、管理人員能清晰、直觀地掌握每個訂生產任務的生產執行情況,加強了生產計劃的可執行性.通過在典型電纜企業的應用,系統能夠有效地組織、協調、計劃與控制企業的經營活動。 



他們選擇了我們
    1. 中車PLM:實現企業一體化設計、一體化采購主數據平臺

    2. 金龍PLM案例:全車系產品配制管理,快速生成產品BOM與成本。

    3. 三一PLM案例:實現企業技術保累,協助企業研發過程。

    4. 一拖PLM:從源頭達成零件管理

    5. 中石化PLM :全項目控制管理查看更多

    1. 正泰PLM:電器、結構、電子多專業協作平臺

    2. 上柴動力PLM:產品模塊化設計應用。

    3. 朝陽輪胎PLM:流程制造業PLM方案,配方與工藝管理。

    4. 皇明PLM:設計工藝制造一體化方案。

    5. 喜臨門PLM:集團化應用,參數化產品BOM運算應用。

了解更多
    1. 中興汽車PLM :整車行業配制化產品管理方案。

    2. 鐵科院PLM:企業研發業務,數據一元化管理

    3. 伊利PLM應用:食品行業配方與工藝管理PLM應用

    4. 中國航天二院:以PLM為中心的多系統集成應用。

    5. 徐工集團:復雜BOM的產品簡化產品管理

    1. 創新精神2_2:創新是我們發展的源泉

    2. 創新精神:創新是我們發展的源泉

    3. 創新精神:創新是我們發展的源泉

    4. 創新精神:創新是我們發展的源泉

    5. 創新精神:創新是我們發展的源泉

了解更多
    1. 京城重工PLM:設計工工藝制造一體化方案

    2. 中集華駿PLM:從客戶需求參數化直接轉化成產品BOM管理

    3. 聚光科技PLM:電子行業IPD管理模式PLM應用

    4. 舟山電力局PLM:大數據匯總管理,數據的快速轉化與查詢

    5. 東方電氣PLM:汽輪機行業,一體化管理。

    1. 創新精神3_2:創新是我們發展的源泉

    2. 創新精神4:創新是我們發展的源泉

    3. 創新精神5:創新是我們發展的源泉

    4. 創新精神6:創新是我們發展的源泉

    5. 創新精神7:創新是我們發展的源泉

了解更多
聯系我們

极速11选5对应开奖号