電力設(shè)備制造企業(yè)MES的研究及應(yīng)用
發(fā)表于：2017/11/22 9:49:28??閱讀量：?[關(guān)閉]
導(dǎo)讀： 當(dāng)前電力設(shè)備制造業(yè)面臨市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，改變了從前以計(jì)劃為主的生產(chǎn)方式，改為以客戶需求為中心來指導(dǎo)生產(chǎn)，企業(yè)按客戶訂單來安排生產(chǎn)計(jì)劃。在這種情況下，將MES引入電力設(shè)備制造業(yè)具有重要的意義。
1、課題研究的意義
當(dāng)前電力設(shè)備制造業(yè)面臨市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，改變了從前以計(jì)劃為主的生產(chǎn)方式，改為以客戶需求為中心來指導(dǎo)生產(chǎn)，企業(yè)按客戶訂單來安排生產(chǎn)計(jì)劃。在這種情況下，將MES引入電力設(shè)備制造業(yè)具有重要的意義：
(1)電力設(shè)備制造業(yè)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)部門能夠了解車間生產(chǎn)線的情況，實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)。生產(chǎn)過程發(fā)生任何異常問題如：生產(chǎn)物料缺失、人員怠工、設(shè)備故障、質(zhì)量問題等，管理層將能夠?qū)崟r(shí)獲取異常狀況，并在第一時(shí)間針對(duì)異常進(jìn)行處理。這樣確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行，并提高原材料、設(shè)備、人員利用率，從而大大減低生產(chǎn)成本。
(2)可以使銷售部門實(shí)時(shí)了解車間生產(chǎn)狀況，讓客戶實(shí)時(shí)了解訂單的進(jìn)度。利用MES系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，方便銷售團(tuán)隊(duì)更準(zhǔn)確預(yù)測(cè)市場(chǎng)從而可以更針對(duì)性制定銷售計(jì)劃。
(3)對(duì)生產(chǎn)過程的電力設(shè)備進(jìn)行集成管理，通過系統(tǒng)自動(dòng)控制電力設(shè)備，從而提升生產(chǎn)線自動(dòng)化水平。
(4)可以實(shí)現(xiàn)文檔管理、人員管理、生產(chǎn)過程與產(chǎn)品管理信息化。集中各方面數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，避免信息孤島發(fā)生。
2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
制造執(zhí)行系統(tǒng)開發(fā)的最終目的是使系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)管理中去，使其服務(wù)于生產(chǎn)、方便管理，使全廠的生產(chǎn)在信息化管理的方式下更加趨于合理化，最終提高整個(gè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段應(yīng)遵循以下原則：
2.1、易用性原則
MES系統(tǒng)是為解決當(dāng)前生產(chǎn)管理中存在的問題而開發(fā)實(shí)施的一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。不同行業(yè)之間的MES存在著很大的差距，因此能否很好的滿足生產(chǎn)業(yè)務(wù)的需要、充分解決工作中的實(shí)際問題，取得高投資回報(bào)是檢驗(yàn)系統(tǒng)質(zhì)量的主要因素。電力設(shè)備制造企業(yè)MES系統(tǒng)是用于生產(chǎn)車間層面的一個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)，它面對(duì)的用戶主要是在車間作業(yè)的操作者。這些操作普的特點(diǎn)是普遍受教育程度比較低、對(duì)電腦應(yīng)用不是太熟悉，如果設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)讓使用者感覺到難用，他們不會(huì)積極地使用系統(tǒng)。這將導(dǎo)致使用者對(duì)日常系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)產(chǎn)生反感甚至將導(dǎo)致系統(tǒng)被棄用的風(fēng)險(xiǎn)。因此這個(gè)MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循易用性的原則。
2.2、系統(tǒng)先進(jìn)性
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該使用當(dāng)前IT流行以及當(dāng)前業(yè)界認(rèn)可的先進(jìn)技術(shù)。本電力設(shè)備制造金業(yè)MES系統(tǒng)以.NET為平臺(tái)，利用WCF-Windows Comnlunkation Framework技術(shù)使前端與后臺(tái)可以進(jìn)行有效數(shù)據(jù)通訊，后臺(tái)使用微軟的SQL Server 2008作為數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)、系統(tǒng)提供大量的對(duì)象模型、屬性、事件充分滿足客戶定制功能模塊的無縫集成。
2.3、系統(tǒng)開放性
電力設(shè)備制造企業(yè)MES將面臨ERP、PDM以及諸多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的集成，因此平臺(tái)開放性尤其重要。本系統(tǒng)提供豐富的接口集成如SAP，Access，PLC，Modbus，Modhus TCP，RS232/RS485等常用接口方式。
2.4、數(shù)據(jù)可靠性和完整性
本采用目前業(yè)界廣泛應(yīng)用的企業(yè)級(jí)事物管理框架。無論業(yè)務(wù)怎樣復(fù)雜，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性均可得到保證。系統(tǒng)采取其獨(dú)特的歷史數(shù)據(jù)信息流技術(shù)，對(duì)某特定生產(chǎn)事件的數(shù)據(jù)記錄集合采取緩存、填充、完成、更新等一系列處理，可以保證大滯后的數(shù)據(jù)，如遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)等能確保數(shù)據(jù)完整性且集成到正確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)集合中。
3、需求分析
本文以某電力設(shè)備制造廠為依托，對(duì)其生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行需求分析，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)與該廠運(yùn)作相符合的制造執(zhí)行系統(tǒng)。
3.1、生產(chǎn)線簡(jiǎn)介
某公司斷路器生產(chǎn)線是一條由國(guó)外知名廠家以及國(guó)內(nèi)專業(yè)廠家共同開發(fā)的先進(jìn)的斷路器生產(chǎn)線。最高年產(chǎn)能可達(dá)到6萬臺(tái)，并且還具有擴(kuò)張到年產(chǎn)8萬臺(tái)的能力，滿足用戶和日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。
整個(gè)生產(chǎn)線主要由控制系統(tǒng)、電動(dòng)滾筒傳送線、專用夾具、移栽小車、提升機(jī)、空板返回線等組成一個(gè)整體。控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線及PLC進(jìn)行自動(dòng)化控制，包括了生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)和產(chǎn)品流程控制兩部分，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的設(shè)備和產(chǎn)品流程的自動(dòng)化。極大地減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度、簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程、提高了生產(chǎn)線的運(yùn)行效率。具有自動(dòng)化程度高、可靠性和安全性好等特點(diǎn)。自動(dòng)專用裝配、檢驗(yàn)夾具及德國(guó)進(jìn)口的斷路器測(cè)試設(shè)備確保輸出高質(zhì)量的產(chǎn)品。
3.2、車間布局
某公司當(dāng)前舍有12kV斷路器生產(chǎn)線3條，40kV與KAT斷路器生產(chǎn)線給一條、從左向右排列：前面三條為12kV斷路器生產(chǎn)線，然后為40kV斷路器生產(chǎn)、KAT斷路器生產(chǎn)線。
4、系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)
由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及一些地理上分散經(jīng)營(yíng)的商業(yè)集團(tuán)、公司對(duì)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的要求，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境從單機(jī)擴(kuò)辰到網(wǎng)絡(luò)，對(duì)數(shù)據(jù)的處理由集中式走向分布式。分布式的含義主要體現(xiàn)在三點(diǎn)：處理的分布、數(shù)據(jù)的分布和功能的分布。分布式環(huán)境要求企業(yè)信息系統(tǒng)采用具備分布處理信息功能的結(jié)構(gòu)。客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)便是這樣一種數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)。客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)由客戶端和服務(wù)器組成。客戶端完成數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)表示、用戶接口等功能：服務(wù)器端完成DBMS的核心功能，包括對(duì)數(shù)據(jù)的處理和將結(jié)果返回到客戶端等。本系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)如圖1所示。
5、系統(tǒng)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)
針對(duì)系統(tǒng)需要與用戶交互較多而且多數(shù)用戶文化層次較低等的特點(diǎn)，從易用性、友好性等方面考慮，因此選用C/S模式、總體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。從架構(gòu)層次視角來看：在客戶端分三層分別為：客戶端UI層、客戶端邏輯處理層、底層IO接口：在服務(wù)器端也分三層：分別為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)IO接口、服務(wù)器端業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層。通過WCF技術(shù)，客戶端可以調(diào)用服務(wù)器端所提供的服務(wù)。具體如圖2所示。
6、系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的功能模塊由兩大部分組成，分別為生產(chǎn)控制管理模塊和報(bào)表查詢模塊。生產(chǎn)控制管理模塊又分為工單管理、在制品實(shí)時(shí)監(jiān)控、質(zhì)量管理、流程管理、工藝文件管理、員工管理、圖紙查看七個(gè)功能模塊。報(bào)表查詢查詢子系統(tǒng)分為FPY報(bào)表、質(zhì)量缺陷統(tǒng)計(jì)報(bào)表、生產(chǎn)產(chǎn)能報(bào)表、工人產(chǎn)出報(bào)表、交貨周期報(bào)表五個(gè)功能模塊。各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)自己功能的同時(shí)相互關(guān)聯(lián)相互制約，本系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。
生產(chǎn)控制與管理模塊：
(1)工單管理模塊：可以把SAP里面已經(jīng)釋放的生產(chǎn)訂單下載到MES數(shù)據(jù)庫，然后在各個(gè)工位有序的顯示。
(2)在制品實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊：可以實(shí)時(shí)跟蹤在生產(chǎn)線上在制品的生產(chǎn)過程。
(3)質(zhì)量管理：對(duì)生產(chǎn)的各個(gè)工序的各種質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行錄入，生成質(zhì)量等級(jí)列表。對(duì)各工序生產(chǎn)出的不舍格半成品或成品以及不舍格原因和解決辦法進(jìn)行錄入，生成故障診斷列表，供以后查詢參考，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量。
(4)流程管理：可以按設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品工藝動(dòng)態(tài)設(shè)置產(chǎn)品的流程。
(5)工藝文件管理：可以針對(duì)產(chǎn)品類型與生產(chǎn)工序進(jìn)行工藝文件的配置，方便工人在各自工序生產(chǎn)時(shí)查閱工藝文件，提高生產(chǎn)效率，以便實(shí)現(xiàn)車間的無紙化目標(biāo)。
(6)用戶管理：可以對(duì)用戶的基本信息進(jìn)行管理，將用戶的登錄信息作成條碼，當(dāng)用戶登錄系統(tǒng)時(shí)通過掃描條碼信息將可以方便登錄系統(tǒng)，省去繁瑣鍵盤錄入工作。系統(tǒng)通過角色設(shè)置權(quán)限。如系統(tǒng)管理員具有良好的管理權(quán)限，可以對(duì)本系統(tǒng)的所有用戶進(jìn)行管理，如添加用戶、刪除用戶、修用戶權(quán)限等：工頭具有超級(jí)用戶的權(quán)限，可以從SAP下載工單、更改工單優(yōu)先級(jí)、質(zhì)量缺陷原因配置維護(hù)等。
(7)圖紙查看：實(shí)現(xiàn)與Smarteam數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)集成，在生產(chǎn)過程中可實(shí)時(shí)在線查看裝配零件的二維或三維圖紙。
7、系統(tǒng)分層設(shè)計(jì)
基于第5節(jié)系統(tǒng)的整體架構(gòu)分析以及第6節(jié)功能設(shè)計(jì)分析，系統(tǒng)分層設(shè)計(jì)如圖4所示。系統(tǒng)按組件化的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，把功能相對(duì)對(duì)立的模塊包裝為組件。最后系統(tǒng)整體再由各組件統(tǒng)一拼裝而成。
8、總結(jié)
通過這套電力設(shè)備制造企業(yè)MES系統(tǒng)彌舍了企業(yè)計(jì)劃層和生產(chǎn)車間過程控制系統(tǒng)之間的間隙，幫助企業(yè)降低成本，按期交貨，提高產(chǎn)品及服務(wù)質(zhì)量，使企業(yè)能在全球化的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。堅(jiān)于筆者水平，本系統(tǒng)還存在諸多不足，比如SAP與MES數(shù)據(jù)同步性，系統(tǒng)性能等方面還有諸多要提高的地方。這將激勵(lì)我以后工作中不斷努力，積極尋找問題解決辦法，希望再下一個(gè)項(xiàng)目中可以設(shè)計(jì)車更完善的系統(tǒng)。
來源： 國(guó)際工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng) 分享 加入自媒體糾錯(cuò)訂閱
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