電力設備制造企業(yè)MES的研究及應用
發(fā)表于：2017/11/22 9:49:28??閱讀量：?[關閉]
導讀： 當前電力設備制造業(yè)面臨市場的激烈競爭，改變了從前以計劃為主的生產方式，改為以客戶需求為中心來指導生產，企業(yè)按客戶訂單來安排生產計劃。在這種情況下，將MES引入電力設備制造業(yè)具有重要的意義。
1、課題研究的意義
當前電力設備制造業(yè)面臨市場的激烈競爭，改變了從前以計劃為主的生產方式，改為以客戶需求為中心來指導生產，企業(yè)按客戶訂單來安排生產計劃。在這種情況下，將MES引入電力設備制造業(yè)具有重要的意義：
(1)電力設備制造業(yè)企業(yè)的運營部門能夠了解車間生產線的情況，實時掌握生產線的數(shù)據。生產過程發(fā)生任何異常問題如：生產物料缺失、人員怠工、設備故障、質量問題等，管理層將能夠實時獲取異常狀況，并在第一時間針對異常進行處理。這樣確保生產的順利進行，并提高原材料、設備、人員利用率，從而大大減低生產成本。
(2)可以使銷售部門實時了解車間生產狀況，讓客戶實時了解訂單的進度。利用MES系統(tǒng)海量數(shù)據統(tǒng)計，方便銷售團隊更準確預測市場從而可以更針對性制定銷售計劃。
(3)對生產過程的電力設備進行集成管理，通過系統(tǒng)自動控制電力設備，從而提升生產線自動化水平。
(4)可以實現(xiàn)文檔管理、人員管理、生產過程與產品管理信息化。集中各方面數(shù)據統(tǒng)一管理，避免信息孤島發(fā)生。
2、系統(tǒng)設計原則
制造執(zhí)行系統(tǒng)開發(fā)的最終目的是使系統(tǒng)應用到實際的生產管理中去，使其服務于生產、方便管理，使全廠的生產在信息化管理的方式下更加趨于合理化，最終提高整個企業(yè)的經濟效益。因此，在系統(tǒng)設計階段應遵循以下原則：
2.1、易用性原則
MES系統(tǒng)是為解決當前生產管理中存在的問題而開發(fā)實施的一個應用系統(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業(yè)務的需要、充分解決工作中的實際問題，取得高投資回報是檢驗系統(tǒng)質量的主要因素。電力設備制造企業(yè)MES系統(tǒng)是用于生產車間層面的一個執(zhí)行系統(tǒng)，它面對的用戶主要是在車間作業(yè)的操作者。這些操作普的特點是普遍受教育程度比較低、對電腦應用不是太熟悉，如果設計出來的系統(tǒng)讓使用者感覺到難用，他們不會積極地使用系統(tǒng)。這將導致使用者對日常系統(tǒng)數(shù)據維護產生反感甚至將導致系統(tǒng)被棄用的風險。因此這個MES系統(tǒng)的設計應該遵循易用性的原則。
2.2、系統(tǒng)先進性
系統(tǒng)的設計應該使用當前IT流行以及當前業(yè)界認可的先進技術。本電力設備制造金業(yè)MES系統(tǒng)以.NET為平臺，利用WCF-Windows Comnlunkation Framework技術使前端與后臺可以進行有效數(shù)據通訊，后臺使用微軟的SQL Server 2008作為數(shù)據庫存儲、系統(tǒng)提供大量的對象模型、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
電力設備制造企業(yè)MES將面臨ERP、PDM以及諸多現(xiàn)場設備的集成，因此平臺開放性尤其重要。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)據可靠性和完整性
本采用目前業(yè)界廣泛應用的企業(yè)級事物管理框架。無論業(yè)務怎樣復雜，數(shù)據的準確性和一致性均可得到保證。系統(tǒng)采取其獨特的歷史數(shù)據信息流技術，對某特定生產事件的數(shù)據記錄集合采取緩存、填充、完成、更新等一系列處理，可以保證大滯后的數(shù)據，如遠程數(shù)據和質量數(shù)據等能確保數(shù)據完整性且集成到正確的生產數(shù)據集合中。
3、需求分析
本文以某電力設備制造廠為依托，對其生產現(xiàn)狀進行需求分析，設計并實現(xiàn)與該廠運作相符合的制造執(zhí)行系統(tǒng)。
3.1、生產線簡介
某公司斷路器生產線是一條由國外知名廠家以及國內專業(yè)廠家共同開發(fā)的先進的斷路器生產線。最高年產能可達到6萬臺，并且還具有擴張到年產8萬臺的能力，滿足用戶和日益增長的市場需求。
整個生產線主要由控制系統(tǒng)、電動滾筒傳送線、專用夾具、移栽小車、提升機、空板返回線等組成一個整體?？刂葡到y(tǒng)采用現(xiàn)場總線及PLC進行自動化控制，包括了生產線自動控制系統(tǒng)和產品流程控制兩部分，實現(xiàn)了生產線的設備和產品流程的自動化。極大地減輕了勞動強度、簡化了生產流程、提高了生產線的運行效率。具有自動化程度高、可靠性和安全性好等特點。自動專用裝配、檢驗夾具及德國進口的斷路器測試設備確保輸出高質量的產品。
3.2、車間布局
某公司當前舍有12kV斷路器生產線3條，40kV與KAT斷路器生產線給一條、從左向右排列：前面三條為12kV斷路器生產線，然后為40kV斷路器生產、KAT斷路器生產線。
4、系統(tǒng)物理結構
由于計算機網絡技術的發(fā)展以及一些地理上分散經營的商業(yè)集團、公司對數(shù)據庫應用的要求，數(shù)據庫管理系統(tǒng)的運行環(huán)境從單機擴辰到網絡，對數(shù)據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：處理的分布、數(shù)據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構?？蛻舳?服務器結構便是這樣一種數(shù)據庫體系結構。客戶機/服務器結構由客戶端和服務器組成?？蛻舳送瓿蓴?shù)據處理、數(shù)據表示、用戶接口等功能：服務器端完成DBMS的核心功能，包括對數(shù)據的處理和將結果返回到客戶端等。本系統(tǒng)物理結構如圖1所示。
5、系統(tǒng)的總體架構設計
針對系統(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，從易用性、友好性等方面考慮，因此選用C/S模式、總體架構設計如圖1所示。從架構層次視角來看：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：在服務器端也分三層：分別為遠程數(shù)據IO接口、服務器端業(yè)務邏輯層、數(shù)據訪問層。通過WCF技術，客戶端可以調用服務器端所提供的服務。具體如圖2所示。
6、系統(tǒng)的功能設計
本系統(tǒng)的功能模塊由兩大部分組成，分別為生產控制管理模塊和報表查詢模塊。生產控制管理模塊又分為工單管理、在制品實時監(jiān)控、質量管理、流程管理、工藝文件管理、員工管理、圖紙查看七個功能模塊。報表查詢查詢子系統(tǒng)分為FPY報表、質量缺陷統(tǒng)計報表、生產產能報表、工人產出報表、交貨周期報表五個功能模塊。各個模塊實現(xiàn)自己功能的同時相互關聯(lián)相互制約，本系統(tǒng)的功能結構框圖如圖3所示。
生產控制與管理模塊：
(1)工單管理模塊：可以把SAP里面已經釋放的生產訂單下載到MES數(shù)據庫，然后在各個工位有序的顯示。
(2)在制品實時監(jiān)控模塊：可以實時跟蹤在生產線上在制品的生產過程。
(3)質量管理：對生產的各個工序的各種質量等級標準進行錄入，生成質量等級列表。對各工序生產出的不舍格半成品或成品以及不舍格原因和解決辦法進行錄入，生成故障診斷列表，供以后查詢參考，進而提高產品質量。
(4)流程管理：可以按設計好的產品工藝動態(tài)設置產品的流程。
(5)工藝文件管理：可以針對產品類型與生產工序進行工藝文件的配置，方便工人在各自工序生產時查閱工藝文件，提高生產效率，以便實現(xiàn)車間的無紙化目標。
(6)用戶管理：可以對用戶的基本信息進行管理，將用戶的登錄信息作成條碼，當用戶登錄系統(tǒng)時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)通過角色設置權限。如系統(tǒng)管理員具有良好的管理權限，可以對本系統(tǒng)的所有用戶進行管理，如添加用戶、刪除用戶、修用戶權限等：工頭具有超級用戶的權限，可以從SAP下載工單、更改工單優(yōu)先級、質量缺陷原因配置維護等。
(7)圖紙查看：實現(xiàn)與Smarteam數(shù)據管理系統(tǒng)集成，在生產過程中可實時在線查看裝配零件的二維或三維圖紙。
7、系統(tǒng)分層設計
基于第5節(jié)系統(tǒng)的整體架構分析以及第6節(jié)功能設計分析，系統(tǒng)分層設計如圖4所示。系統(tǒng)按組件化的方式進行設計，把功能相對對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
通過這套電力設備制造企業(yè)MES系統(tǒng)彌舍了企業(yè)計劃層和生產車間過程控制系統(tǒng)之間的間隙，幫助企業(yè)降低成本，按期交貨，提高產品及服務質量，使企業(yè)能在全球化的競爭中立于不敗之地。堅于筆者水平，本系統(tǒng)還存在諸多不足，比如SAP與MES數(shù)據同步性，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，希望再下一個項目中可以設計車更完善的系統(tǒng)。
來源： 國際工業(yè)自動化網 分享 加入自媒體糾錯訂閱
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