高校产品设计专业MES模块化教学模式的构建与研究
[摘 要]MES教学是典型的模块化教学模式,具有知识点衔接密切、教学单元整合度高、技能教学内容多元化的特点,其在高校产品设计专业教学中的应用,对促进学生知识、技能、素养的全面发展具有重要意义。本文结合高校产品设计专业的教学需求,通过构建产品设计专业模块化教学目标体系、开发模块化教学资源、培养模块化教学专业教师队伍以及开发产品设计专业模块化实训平台、设计模块化课程等健全MES模块化教学体系,旨在为产品设计专业的课程教学提供依据。
[关键词]高校产品设计专业 MES模块化 教学模式
课题:陕西省教育科学“十三五”规划课题《高校产品设计专业MES模块化课程教学构建及评价考核研究》(课题编号:SGH18H343);咸阳师范学院“青年骨干教师”培养项目(项目编号:XSYGG201809)。
在新一轮高校课程改革背景下,以翻转课堂教学、微课程教学、慕课教学等为代表的教学模式纷纷涌现,对高校的课程改革产生了深远影响。与之相比,MES模块化教学不同于现有的教学模式,它具有较强的指向性与开放性,通过对各课程单元知识点、教学模块的整合重组,为学生提供丰富的知识点模块学习,激发了学生的学习兴趣,培养和发掘了学生的个性与特长,使其实现产品设计专业的个性化學习。该教学模式依托课程知识点模块的细分,深化学生知识、技能与素养的培养,增强了高校产品设计专业教学的针对性与有效性[1]。因此,如何基于MES模块化教学理念,因地制宜地设计适应于专业教学需求及学生个性特征的教学模式,是当下高校产品设计专业课程改革亟待攻克的艰巨任务。
MES模块化教学用于高校产品设计专业的意义
1.融合以生为本的理念,促进课程知识点的重组
传统的产品设计专业教学,通常以灌输式为主,学生被动接受教师的灌输,教师则进行机械化的知识点传授,师生间存在着“教”与“学”的矛盾,教学效果难以满足学生的未来职业发展需要及成长需求。MES模块化教学融入了以生为本的教学理念,课程组织形式灵活,教师既可以统一组织教学,又可以在完成必修模块教学的基础上,为学生提供有趣的实训课程,不断拓展学生的知识与视野,为其营造宽松的学习环境。
2.通过教学模块的衔接,培养学生的多元智能
现阶段的产品设计专业教学,普遍强调学生对产品设计技能、专业理论知识的掌握程度,而对学科核心素养、综合素质、创新能力等方面的培养较缺乏。MES模块化教学打破了常规教学模式的局限性,在一定程度上摆脱了教材内容、专业课程框架的束缚,以更加包容的态度对产品设计专业的课程体系进行重构,不仅能够激发学生的兴趣,提升其参与模块教学的积极性,而且还培养了学生质疑、批判、探究与创新的实践能力,使学生具备多方面技能。
3.开发学生的智力与潜能,培养应用型人才
高校产品设计专业课程的设置目的在于培养有能力、有知识、有素养的应用型、复合型人才,为相关行业输出更多优秀的储备人才。而传统的产品设计专业教学受基础条件缺乏、对学生引导不足、未充分考虑学生的学习需求等因素影响,致使学生的智力与潜能开发较为滞后,容易造成“懂理论但不懂技能”的人才培养困境。MES模块化教学通过设计多个知识模块,兼顾专业人才培养要求、学生的个性化成长与学习需求等方面,有助于学生的智力、综合能力与专业素养协调发展。
MES模块化教学与高校产品设计专业课程融合的途径
1.教学理念融合
教学理念不仅影响教学模式的设计,而且也影响各类教学活动的开展。MES模块化教学融多种教学理念于一体,既具有课程教学形式上的动态化特征,又具备足够的灵活性,受教学环境的干扰较小,在与高校产品设计专业课程融合的过程中,可遵循“以学定教”的教学理念,以学生的个人发展为导向,关注学生的个性、特长、兴趣等,为其设计个性化的MES模块化教学模式,科学指导课程的编排设计。
2.课程模式融合
MES模块化教学在课程模式设计上为产品设计专业赋予了新的设计思维,一方面,MES模块化教学启发产品设计专业教师转变教学理念,以学生的全面发展为依据,进行课程内容、教学单元的设计[2];另一方面,MES模块化教学将产品设计专业课程进行深入整合,构成一个环环相扣、互为依托的主题教学单元,通过实施以素养、知识、技能等为主题的不同教学模块,凸显课程模块的系统性与整体性。
3.教学策略融合
MES模块化教学强调,在课程教学中不应局限于单一知识的讲授,而要注重学习、借鉴先进的教学方法,如项目式教学法、情境教学法、翻转课堂教学法等,要增强课堂教学的趣味性。同时,在教学中可采用开放式教学、移动新媒体教学等方式,将专业知识讲授、实践技能培养、专业素养培养等多种方法灵活运用于课堂。
高校产品设计专业MES模块化教学模式的设计
1.产品设计专业模块化教学目标体系的构建
教师应先梳理产品设计专业的课程内容、教学大纲要求等,设计涵盖知识、技能、情感与素养的“四维目标”体系。其中,知识目标层面要将工业设计基础理论、计算机辅助设计基础理论、色彩设计理论、产品设计基本方法等纳入知识目标的考查范畴,要求学生通过模块化课程的学习,加深对艺术、设计领域专业理论的认识和理解。技能目标层面,要求学生通过各知识模块的学习,掌握基础的素描、色彩设计、创意设计及工业产品外观设计、造型设计,并能够独立进行产品的常规设计[3]。情感目标层面,教师进行模块化教学时,应引导学生转变学习观念与态度,增进对产品设计专业的认识和理解,提升学生专业学习的认同感。而素养目标层面则侧重于培养学生的综合素质,教师应在模块化教学中利用自主探究、合作学习、互动交流等方式,增强学生的能力,启迪他们的智慧,培养学生的质疑批判能力、实践创新能力、科学探究能力、逻辑思维能力等。在模块化教学中,教师从知识、技能、情感及素养等层面进行目标设计,充分考虑了不同学生的学习需求,对产品设计专业的顶层设计具有指导价值。
2.开发模块化教学资源
利用MES模块化教学理念,将产品设计专业按照人才培养目标、课程体系的差异及教学资源划分为基础教辅类教学资源、微课程教学资源、实训项目教学资源、校本教学资源等模块[4]。基础教辅类教学资源以常规的教学素材为主,如與立体构成、设计素描等有关的专业书籍、光盘视频集、习题集等,以公开资源的形式供专业学生学习使用。微课程教学资源由教师、学生代表共同参与教学资源的开发,包括知识讲解、理论分析、经验阐述、案例分析、互动答疑、工业设计作品展示等数十个不同分类,可辅助课程教学设计[5]。实训项目教学资源采用校企合作模式,引入真实的企业产品设计案例,按照实训项目类型的不同,可细分为通用型实训项目、能力拓展型实训项目、创新型实训项目等。学生完成规定模块的理论知识、实训课程学习后,可以选择感兴趣的实训项目资源,以个人或小组的形式进行实训项目“闯关”训练,不同难度评级的实训项目为学生创造了健康、积极向上的成长环境,培养了学生参与实训项目学习的积极性。校本教学资源则立足高校产品设计专业特色及专业人才培养需求,设计产品设计专业的校本教材,糅合产品设计专业的重要知识点、难点及工业设计的误区等,塑造产品设计专业独有的特色。
3.培养模块化教学专业教师队伍
高校通过“双师型”教师培养、模块化教学专业教师培训、建立配套的模块化教学支撑等措施,培养一支专业技能扎实、综合素质高的产品设计专业教师队伍。在“双师型”教师培养上,应采取双向挂职模式,坚持“引进来”和“走出去”相结合的策略。产品设计专业教师可在传媒企业、设计院等挂职,汲取先进的产品设计理念。高校应鼓励专业教师定期前往省内外开展MES模块化教学的师范学校进行教学观摩,总结先进学校的实践经验,再根据本校特色,扬长避短,建立适宜本校的MES模块化教学机制。同时,高校应定期引进研究MES模块化教学的教育工作者、专家学者,使其为产品设计专业的任课教师开展讲座、课程设计示范等,分享模块化教学的经验。在专业教师培训方面,应采用以现场培训为主、网络培训为辅的培养策略,借助新媒体平台的便利性,为产品设计专业教师提供一个交流沟通的平台。在配套的模块化教学支撑策略上,高校要建立一系列的模块化教学保障措施,进一步激发教师工作、学习的积极性,以保障MES模块化教学模式的顺利实施。
4.开发产品设计专业模块化教学实训平台
产品设计专业是一门实用性较强的学科,搭建专业模块化教学实训平台尤为必要。在实训平台建设中,可基于合作企业的技术力量、硬件资源优势等,设计包含各项专业技能测试、仿真实训等为一体的实训平台。教师可利用实训平台定期组织创新创业活动,激发学生的创业热情与积极性。同时,在专业实训中,还可引进人工智能机器人、计算机在线实训系统等,科学评估学生的实训效果。
5.模块化课程设计
高校应采用模块化教学设计策略,将MES模块化教学融入产品设计专业课程开发与实践的全过程。在课程开发上,可结合高校产品设计专业的特色、人才培养需求及学生的个性特点,将产品设计专业课程初步划分为基础知识模块、技能应用模块、能力拓展模块、素养提升模块等教学模块。每个模块可以根据课程的需要、各教学单元内容的重点,对不同的教学单元进行整合、补充,以满足产品设计专业的教学需求。其中,基础知识教学模块以专业理论知识、实际演练、模拟测试为主,侧重于学生理论知识的学习与掌握。技能应用模块可通过情境设计、任务仿真实训等方式,为学生还原真实的职业成长环境,锻炼学生的实践能力。能力拓展模块则以专业课程的延伸知识为主,将产品设计专业与环境设计、园林设计、装潢设计等专业的相关知识融合,不断拓展教学内容,使学生在完成本专业学习的同时,还能掌握其他相关专业的必备技能。素养提升模块重点培养学生的综合素质、职业道德,通过树立模范榜样、学习标兵和成立专业兴趣社团等形式,促进学生职业素养、职业道德、知识体系的共同提升。
MES模块化教学在高校产品设计专业中的尝试,既改变了当前僵化的教学模式,又避免了因课程资源缺乏、学生积极性低而造成的教学质量低的问题。通过对各知识课程模块的整合与补充,激发学生的学习积极性,创建了开放的专业学习实训平台,为学生的全面发展提供了保障。
参考文献:
[1]徐理勤、赵东福、顾建民:《从德国汉诺威应用科学大学模块化教学改革看学生能力的培养》,《高教探索》2008年第3期,第70-72页。
[2]袁暋、许强、王晓峰 等:《基于应用型人才培养的模块化教学改革研究——借鉴德国FH成功经验》,《合肥学院学报》(综合版)2011年第21卷第4期,第56-60页。
[3]高丹:《模块教学——二十一世纪适合社会及人发展的教学形式》,《首都师范大学学报》(社会科学版)2001年第6期,第111-115页。
[4]李德才:《关于模块化教学的几个问题——兼论工程师型人才培养》,《合肥学院学报》 (综合版)2013年第23卷第4期,第64-68页。
[5]邵一江、刘红:《基于能力导向的模块化教学体系构建——合肥学院模块化教学改革的理论与实践》,《合肥学院学报》(综合版)2013年第23卷第4期,第58-63页。
作者单位:咸阳师范学院 陕西咸阳
作者:高晋
摘 要:放眼当前的世界形势,信息化技术的发展非常迅速,每一个行业都受到了信息化发展带来的影响及其渗透。本文针对MES系统的实际应用,特别是对其在烟草工业企业的实际应用进行分析,从MES系统的技术特点和优点,以及在MES系统实施过程中,应重点关注的问题及问题的避免进行一定程度的分析,望能通过本文对MES系统在烟草工业生产过程中的技术推广起到参考作用。
关键词:工业企业 生产 烟草 MES系统
1 问题提出
从当前的国内烟草工业生产实际来看,各个企业纷纷举起了科技兴烟的大旗,并以此作为谋求企业发展的战略。在信息化建设中,生产执行系统(MES系统)的重要作用可谓是不可或缺。从目前MES系统应用的实际来看,卷烟工业企业应用MES系统的家数还是比较多的,不过由于技术应用上的差异性,各家所取得的效果表现为参差不齐。当然,后续随着科技兴烟的进一步推广,势必还有很多的企业会计划实施MES系统,为此笔者就该话题谈几点自己的观点。
2 MES的功能
如图1所示为MES与其他系统的关系示意图,从图形中可以看出其企业信息化层次结构中各级系统的地位起着一个承上启下的枢纽作用。从图1信息流动的过程可以看出,MES功能涉及到企业整个的业务流程的每一个环节。
3 网络架构
MES系统的网络架构可分为以下三个部分:(1)、数据采集,(2)功能应用,(3)、ERP接口,具体示意图如图2所示。
4 MES系统技术特点分析
(1)纵向集成技术:MES系统首先要解决的就是集成问题,从技术上来看,MES系统与ERP、与控制系统的集成是借助于中间件这一现代集成技术来完成的。(2)横向集成技术:在整个生产全过程中,对生产全过程中的各个环节进行连结,实现了企业的横向集成,确保MES系统的综合分析控制的作用能够更好、更充分的发挥。(3)模型驱动技术:产品的标准化,就决定了对生产的工艺流程、设备维护、生产标准和质量控制都要进行模型化,从模型驱动各个环节和各种信息与实际的生产调度工作流程之间的大统一。(4)实时处理技术:对生产实时信息的即时处理是现代化生产的必然要求,EMS系统在实时处理上优越性还是比较强的,反馈时间控制在1分钟之内。(5)优化排产技术。在实际应用中,将ERP形成的月生产计划分解到班组、机台、工序几个部分。
5 MES系统的实施过程中关注点
5.1 除了应关注以用户为中心还应以项目为中心
从我们的生产实际来看,我们是在做工程,因此与买产品有着很大的差别。因此,在项目具体的实施中,卷烟生产企业应该与项目的实施单位之间构建良性的关系,合作互利、共赢。实践中,合作的过程中项目的多方各有所长,从技术到项目管理经验中的长处都尽量地发挥出来,如若不然,好东西势必将被拒之门外。在实施过程中,我们还应努力确保各种有效的资源处于最佳的配置和利用状态,确保项目能够顺利的、有序的进行。
5.2 科学地把握需求与功能之间的关系
从实际的管理经验来看,有效地管理应以信息化的管理理念为基础,对传统的管理模式进行改进与优化,摒弃大而全,更要杜绝大而空。实践经验表明,业务需求一旦确定,应当从需求出发,系统要以“实”为重要指标,着眼于“用”的功能性实施工作的开展。在具体产品技术的选择,业务范围的制定时,也必须充分地考虑到其适应性、实用性和可靠性,树立最全的不一定是最适应的,最高的不一定是最实用的、最大的不一定是最可靠的,只有从功能性角度进行思考,才能得到最为实用的,而不是盲目的随从。
5.3 客观分析问题
在项目实施的过程中出问题是不可避免的,但是却不是最可怕的,只要能够正确地对待问题,抓住主要矛盾想问题解决的有效方法,问题就不再是问题,客观地对问题评价,应抓住主要矛盾及其主要的方面,确保将工作做到“细、实、精”。
参考文献
[1] 张鼎方.生产执行系统及其在卷烟工业中的应用[J].烟草科技,2004(7).
[2] 荣冈,张泉灵.MES的现状及发展[J].自动化博览,2008(3).
作者:霍重宁
摘要:MES作为卷烟制造企业系统的中间桥梁,在生产计划的优化调度”生产过程的改进等方面起着重要的作用。文章从阐述MES的出现解决了管理信息系统和生产控制系统之间的断层的问题出发,分析了MES的定位,研究了MES系统功能结构的组成并对其功能结构进行了构建。
关键词:MES;企业资源计划;生产管理系统
文献标识码:A
企业资源计划(MRPⅡ/ERP)系统的应用已经提高了卷烟企业的管理水平。但是企业资源计划系统主要是针对资源计划,主要缺点是生产过程信息在企业的管理系统中始终不能连续、自动、完整的反映在企业管理系统中。当卷烟企业越来越多的直接面对众多的终端客户,面对越来越强烈的市场竞争压力,企业想在激烈的市场竞争中立于不败之地,就必须对客户和市场的要求做出快速响应,提高企业信息化程度,消除管理信息系统和生产控制系统之间的断层。MES的出现解决了这些问题,它能够实现企业生产活动与经营活动的有效集成,实现了对底层各执行系统进行协调、合理的管理,提高了车间层的信息化管理水平,同时MES加强了对卷烟生产车间的管理和控制,使卷烟生产计划和调度活动更加快速准确。
1 MES的定义及其定位
MES通过信息的传递对生产过程的整个过程进行优化管理,通过实时数据库连接基本信息系统,及时做出生产过程中实时事件的反应和报告,并做出相应的指导和处理。MES作为生产制造执行系统处于生产过程控制系统与管理信息系统之间,主要负责生产管理和调度执行,为其它应用系统提供控制层的实时数据。在下图中可以看出MES的桥梁作用,它主要对整个生产过程进行动态优化管理,将信息加以采集、传递和加工处理,并及时呈报上报ERP系统,实现ERP与PCS系统之间的信息无缝连接与共享,从根本上解决制造行业过程的多变性和不确定性问题。
2 MES的系统功能结构分析
MES的系统功能主要包括三大部分:企业资源管理系统、制造执行系统和过程控制系统。这些系统通过有机的整合在一起,实现信息资源共享,达到对整个卷烟生产过程的准确、高效、集中地指挥调度管理。
MES系统功能包括的结构主要有:生产配置管理,生产计划管理,生产调度管理,设备管理,质量管理,生产统计分析和生产过程控制。
①生产配置管理。生产配置管理是MES系统的基础数据部分,它通过应用集成平台实时调用ERP主数据外,还主要管理与ERP不一致的部分,例如对工艺线路、质量标准等基础信息进行分类与管理。②生产计划管理。生产计划管理是指在满足市场需求的前提下,通过编制生产计划提高生产和管理的效率。生产计划管理模块应提供一定的计划辅助或自动生成功能。其功能主要是通过结合车间制丝和卷包设备的生产能力,进行片烟、辅料的需求计算,生成月作业滚动计划下达到相应的部门和车间。生产计划管理的目标是减少换牌、避免停机待料,保证各卷烟厂的生产进度基本一致,保证生产的均衡性。③生产调度管理。生产调度管理是MES从计划层到控制层的功能实现的桥梁,主要完成生产管理和调度执行。一个高效的调度管理系统能够帮助调度人员了解生产的各个环节,并做出准确判断。调度管理的执行需要根据编制确立的日生产计划建立车间作业任务,并将任务下达到制丝、卷包、立库等系统,MES根据这些系统产生的实时生产信息和设备运行状况,及时调度生产。④设备管理。设备管理是对设备的运行与维护进行有效的管理,主要包括设备润滑、点检、维修数据的录入,设备运行状态的监控,设备故障停机时间数据采集和设备运行效率数据分析等。⑤质量管理。MES主要服务于制丝、卷包等生产环节。MES质量管理系统可以自动采集质量数据,它通过分析人工检测录入的质量数据和自身采集的质量数据总结影响产品质量的因素,并将该信息传递给质量管理部门,实现持续改进。MES系统通过对各工艺标准进行有效监控,能够稳定卷烟产品质量。⑥生产统计分析。MES系统能够对生产过程的数据进行分析后汇总,形成各种报表和报告提供给工厂领导和车间各级管理人员审查。主要包括:制丝和卷包车间生产报表,间产出消耗报表和质量和设备状况信息统计报告等。
3 结语
MES系统能够消除管理信息系统和生产控制系统之间的断层,提高企业信息化程度,帮助企业实施完整的闭环生产。MES系统能为企业实时成本的计算提供了基础数据,对企业控制、降低制造成本,提高生产效率起到了重要的作用,它的应用能够全面提高了卷烟制造企业的信息化管理水平。
作者:张仕涛
MES产品实施、服务技术要求
1、 基本组织架构
企业实施MES的立项和决策要由企业主要领导参与并直接领导。宜得到企业关键部门的全力支持, 特别是要得到工程、制造、信息系统方面的管理部门的支持。 应至少建立独立的“MES服务部”,区别于产品研发部门。
2、 基本人员组成
MES实施队伍宜由应用企业的领导信息系统、电子、机械工程、制造等部门及其他管理人员和MES供应商支持实施人员组成, 并明确各自岗位职责。 2.1 MES实施人员岗位职责 MES实施人员岗位职责见表1。
2.2 MES实施人员技术要求 MES实施人员技术要求见表2。
3、 项目单位职责 项目单位的主要职责包括:
①提供有关业务要求及资料(包括产品目录大纲、成本核算思路、质量信息、HMI设置、PDI(Primary data instruction)数据格式及表格、现有网络及分布情况等)以及生产设备的技术指导与生产目标(生产工艺、生产品种、生产规格、生产能力等);
② 共同完成系统有关管理代码设计;
③ 在项目实施单位指导下,按照项目进度要求,在系统实施阶段,按时、按质、按量完成基础数据收集、整理和录入工作;
④ 共同承担系统验收和用户测试工作,并协助项目实施单位做好试运行工作; ⑤指定专人负责,参与跟踪系统的开发,并在项目实施单位指导下接受应用软件系统的培训,以便将来能独立地维护和使用系统; ⑥ 督促有关管理和业务人员严格正确地使用系统,以充分发挥利用计算机进行生产管理、协调、指挥的优越性;
⑦提供项目实施单位人员在工厂工作期间必要的工作条件(工作场地); ⑧各项工作实施规范;
⑨为保证产品上线成功,并持续稳定运行无误,必须建立相关的服务保障机制,各项工作必须有明确的实施规范,并有明确的责任人进行有效的执行,同时保持必要的有效记录。
4、项目实施单位职责 项目实施单位职责主要包括:
① 负责内外部接口的设计及通信交换数据的确认;
② 指导项目单位并与项目单位共同完成系统有关管理代码设计; ③承担应用软件系统设计开发任务(包括接口及通信软件开发); ④ 负责系统编程和调试,并提供相应的文档资料; ⑤ 指导项目单位做好基础数据收集、整理、录入等工作;
⑥ 按工程进度及时完成系统硬件及网络平台、操作系统、数据库的安装、调试; ⑦与项目单位共同承担系统验收工作与鉴定工作; ⑧ 负责最终用户的使用培训、技术培训; ⑨ 负责系统验收后一年内的(免费)维护工作。
5、各项工作概述 5.1导引
5.2 制定企业实施MES的规划
在做好各项准备工作后, 可根据企业总体经营目标、作出企业实施MES的规划, 规划的原则为: a) 总体规划、分步实施
MES系统的功能和实施的内容很多, 实施工作量大, 难度大, 应在总体规划指导下分步实施。
1) 根据企业急需程度, 急用先上; 2) 根据难易程度, 先易后难;
3) 制定阶段检查制度, 不断取得阶段成效; b) 制定MES项目实施进度计划
根据总体规划分步实施的原则, 编制详细的项目实施计划安排, 可用甘特图方法制定;
c) 制定成本和预算计划
根据项目总体的成本和预算计划, 结合实施的时间安排, 编制具体的系统成本和预算控制计划; d) 制定人力资源计划; e) 根据总体进度计划和阶段计划的安排, 编制实施过程中人力需求计划。包括企业方面的关键人员和供应商及技术依托单位的人员。对他们的工作作出具体安排, 以确保对实施MES项目的时间投入; f) 制定对风险的预防和控制策略
要对企业实施MES的风险进行评估, 并对预计的主要风险采取相应的措施加以预防和控制。
5.3 根据规划进行MES需求分析
企业在开发MES应用时, 首先应全面分析企业的有关流程和业务处理问题, 清楚地定义企业对MES的需求。在进行企业对MES的需求分析时, 应编制一个详细的企业需求说明书, 用以帮助企业评价MES供应商和MES系统的选型, 并作为企业实施MES的依据。
编制企业MES需求说明书的规范应至少包括: a) 分析确定企业实施的范围: 1) 确定MES实施的组织范围。是面向单个工厂(车间), 还是多个工厂(车间);
2) 确定应用范围;
3) 确定实施的时间跨度。是对某一目标一次完成, 还是分阶段完成; b) 分析企业预期的最终用户的构成: 1) 用户数量多少, 初期实施和长期实施的数量; 2) 常需要的用户, 技术应用人员; 3) MES用户的物理位置分布;
c) 分析希望应用MES的哪些功能及如何应用: 1) 有用户所需的功能, 哪一个用户需要的功能; 2) 哪些功能重要, 哪些功能次之;
3) 对企业组织来说, 实施MES与企业过程重组的关系; d) 分析企业所期望的用户接口: 1) 分析需要哪些公用的用户接口;
2) 分析希望用户能裁剪他们自己的用户接口; e) 系统结构和操作环境的选择或需求说明: 1) 对网络环境/服务器的选择;
2) 为实施MES所需要的实用性强的硬件配置; 3) 实施MES所需要的操作系统; f) 分析与已有系统的接口与集成: 1) 已有的ERP系统或PCS、SCM、CRM等系统有哪些必须与MES接口集成; 2) 已有的数据库必须与MES有接口或更新信息; 3) 分析与ERP或PCS集成的程度; g) 分析所需的管理工具和应用程序: 1) 需要多级实用管理程序;
2) 分析管理工具和集成实用程序易使用性;
3) 企业员工是否能做所有的管理和集成工作;哪些需要咨询;哪些需要外援; h) 分析需要管理的数据类型和数据量: 1) PCS或基础自动化等产生的数据; 2) 人工录入的数据;
3) 要管理的每种数据类型有多少数据,短期/长期多少; 4) MES供应商是否有经验管理企业所希望管理的业务及需求; i) 分析需要转移的数据类型和数量: 1) 从已有的应用系统中转移来什么类型的数据/有多少数据; 2) 需要转移来的是短期的或长期的数据; 3) MES供应商是否有经验处理企业的特殊需求; j) 企业所希望的技术指导和咨询服务: 1) 供应商是否有足够经验的技术人员帮助企业按合适方法实施MES系统; 2) 供应商是否愿意和企业技术人员协作实施企业MES系统; 3) 企业是否需要其他技术指导和服务; k) 分析应满足的企业和工业标准: 1) 是否有必须遵照的用户标准;
2) 企业是否有数据库管理系统(DBMS)标准在实施MES时必须要考虑的。 5.4 系统集成与安装
对客户所购买的软硬件加以集成,以保障客户软硬件能高效运作。软硬件安装集成后必须撰写安装完成报告,并取得客户确认。
系统集成与安装前必须进行MES项目规划,规划的内容必须包括MES项目实施范围及内容、系统结构及系统环境的要求、网络环境的要求、进度计划、成本及预算计划。 5.5 个性化配置
以MES项目规划为基础,按照客户要求进行MES软件配置。 5.6 教育培训
针对MES各模块的功能说明、操作培训、使用时机、管理目的与导入程序,便于用户能深入了解每个模块的详细功能与熟练操作。 5.7 系统实施及二次开发
针对客户的MES项目能进行规划,主导推动、进度监控与阶段报告反馈,并且在项目进行中进行工作协调、组织分工与专业的编码建议、流程规划、与软件运作规划,以保障客户MES项目顺利上线运行,以达到项目目标一致。当客户的业务流程在标准MES模块无法满足时,针对差异的部分进行二次开发,让MES更贴近客户需求,并满足其行业特性。 5.8 热线服务
针对用户使用上的疑难问题,提供电话上的说明与讲解,即时解决客户疑难问题。 a) 建立一整套完善的服务流程,提供24h×7天的技术支持; b) 故障处理步骤:
1)将用户的故障进行分类(如1级故障、2级故障、3级故障); 2)根据故障分类,进行故障分级划分,并规定相应的响应时间。 5.9 线上诊断
用户在使用过程发生问题,无法以电话解决时,可提供远程网络支持,由服务商直接连接用户电脑加以分析、判段问题,并提出问题发生原因与解决方案。 5.10 现场技术支持
用户在使用过程中发生问题,无法以电话与远程连接方式解决时,应由服务商直接到现场加以分析、判断问题,并提出问题发生原因与解决方案。 5.11 版本更新
软件供应商推出新版本时,针对客户使用的旧版本予以软件升级服务,以便于客户能使用更先进的功能,或符合新的相关法令。 5.12 技术培训
对于有能力自行维护MES产品并合法取得源代码的客户,进行原厂的技术培训。 5.13 服务保证体系
为了能保障客户对于服务供应商提供的各项服务皆能落实执行,服务供应商应设置一个独立的部门从事满意度的评估与客户投诉的渠道,保证客户能够得到等价的服务内容与保证服务质量。
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1、根据《绿色制造科技发展“十二五”专项规划》,推出“绿色制造,科技发展”专题,旨在推动绿色制造的理念的宣传。
行业动态“信息化带动工业化、以工业化促进信息化”的战略目标。
MES是国家科技部“十一五”制造业信息化科技工程的重点领域,也是纺织行业“十一五”重点攻关的关键技术。 新技术、新应用
面向流程行业MES系统的虚拟化
虚拟架构既满足了MES系统对整体安全可靠运行的要求,同时也照顾到了系统实施的经济性和便利性,使得后期计算能力和存储能力的扩展在不中断服务的情况下可以经济地实现。
存储虚拟化:在传统的IT环境中,计算资源和存储资源都是运行在同一服务器上的,服务器访问自身的存储设备,在服务器升级、数据共享和数据安全等方面都存在较大问题。存储虚拟化按照一定的虚拟存储体系结构将不同的物理存储设备(如RAID、JBOD、磁带库等)通过不同的接口协议(如SCSI、iSCSI、iFCP等)整合成一个虚拟的存储池,为用户提供统一的数据服务,实现存储资源的共享。存储虚拟化把原本分散在各个单独服务器的存储资源集中起来,提供统一的存储服务。这样一方面满足了部分应用对大存储容量的需求;另一方面存储资源集中起来后也利于日常的管理和维护,同时也便于对数据进行统一的备份、恢复和容灾管理,提高业务系统的数据安全性,从而降低故障恢复时间,提升服务的可靠性和连续性。 系统虚拟化:系统虚拟化也常被称为服务器虚拟化,是把服务器拥有的各类资源抽象出来,以逻辑服务器的方式为用户提供服务。在用户面前的不是一个物理上的服务器,而是在同一物理服务器的操作系统之上运行着的虚拟服务层中的一个操作系统实例。通过系统虚拟化,可以在原本一台物理服务器上安装多个操作系统。管理员可以根据业务大小,分配一定数量的CPU、内存和存储容量。这样既提高了系统资源的利用率,同时也可以实现各个逻辑系统文件式的备份和恢复,降低新业务系统安装配置操作系统的时问,加快新业务系统的调试过程,满足信息化建设快速发展的需求。
网络虚拟化:IT网络环境中,并存着服务网络、科研网络、办公网络、生产网络等多个网络,这些网络常存在于同一个物理网络环境中,这就需要在保持网络的高可用性、易管理性、安全性和可扩展性的前提下,尽可能实现网络服务和安全策略的集中。通过VLAN、VPN、MPLS VPN等网络虚拟化技术,可以满足对网络的访问控制、路径隔离、集中管理等要求,确保合法的用户和设备访问各自合理的网络服务,并集中实施网络访问策略,降低网络管理成本。
MES系统技术特点分析
1、纵向集成技术:MES系统首先要解决的就是集成问题,从技术上来看,MES系统与ERP、与控制系统的集成是借助于中间件这一现代集成技术来完成的。
2、横向集成技术:在整个生产全过程中,对生产全过程中的各个环节进行连结,实现了企业的横向集成,确保MES系统的综合分析控制的作用能够更好、更充分的发挥。
3、模型驱动技术:产品的标准化,就决定了对生产的工艺流程、设备维护、生产标准和质量控制都要进行模型化,从模型驱动各个环节和各种信息与实际的生产调度工作流程之间的大统一。
4、实时处理技术:对生产实时信息的即时处理是现代化生产的必然要求,MES系统在实时处理上优越性还是比较强的,反馈时间控制在1分钟之内。
5、优化排产技术:在实际应用中,将ERP形成的月生产计划分解到班组、机台、工序几个部分。
准时生产JIT、精益生产和敏捷制造比较
1、准时生产JIT
准时生产方式JIT通过看板管理,成功制止了过量生产产量,从而消除了制作过量以及由此产生的各种浪费。由于严格控制了生产的产量,不仅减少了库存,降低了成本,适应了需求市场的变化,而且使产生次品的原因和产品质量之中的许多问题暴露了出来,通过改进就提高了产品的质量。
2、精益生产
从原理上来看,精益生产是对准时生产JIT的进一步的提炼和发展,其内容增加了很多,包括市场预测、产品研发、生产制造等一些全过程的管理。它不仅适应了适时适量生产的需要,而且适应了生产经营的一体化、制造管理一体化的发展趋势,有利于促使企业按照资源组织的内涵发展。
3、敏捷制造
敏捷制造以先进的制造技术和灵活的动态组织的方式为基础,依靠素质良好的员工和企业的动态联盟网络。他的根本目的是将柔性的生产技术、高素质的生产劳动者和灵活的高效管理集成起来,通过整体化的敏捷作业活动等方式,使得企业在竞争中盈利,在竞争中发展。其中的技术、作业和管理的有效结合,形成了主导企业活动的三大主流 离散制造企业
离散制造企业的产品结构,可以用“树”的概念进行描述——其最终产品一定是由固定个数的零件或部件组成,这些关系非常明确并且固定。流程企业的产品结构,则有较大的不同,它们往往不是很固定—上级物料和下级物料之间的数量关系,可能随温度、压力、湿度、季节、人员技术水平、工艺条件不同而不同。
面向订单的离散制造业,其特点是多品种和小批量。因此,生产设备的布置不是按产品而是按照工艺进行布置的。例如,离散制造业往往要按车、磨、刨、铣等工艺过程来安排机床的位置。因为每个产品的工艺过程都可能不一样,而且可以进行同一种加工工艺的机床有多台。因此,离散制造业需要对所加工的物料进行调度。并且中间品需要进行搬运。 离散制造业企业由于是离散加工,产品的质量和生产率很大程度依赖于工人的技术水平。离散制造业企业自动化主要在单元级,例如数控机床、柔性制造系统。因此,离散制造业企业一般是人员密集型企业,自动化水平相对较低。 生产计划管理
主要从事单件、小批量生产的离散制造业企业,由于产品的工艺过程经常变更,它们需要具有良好的计划能力。对于按订单组织生产的企业,由于很难预测订单在什么时候到来。因此,对采购和生产车间的计划就需要很好的生产计划系统,特别需要计算机来参与计划系统的工作。只要应用得当,在生产计划系统方面投资所产生的效益在离散制造业可以相当高。 高级计划排产计划
高级计划排产计划是一个计划排程软件包,能高效的帮助制造企业控制生产计划。它能产生现在与将来的,通过各种规则及需求约束自动产生的,可视的详细计划。生产计划能对延迟定单进行控制及行动。管理控制能力及各种约束。其约束包括资源工时,物料,加工顺序及自定义约束条件。它能管理整个资源。
更重要的是它能快速响应意外的结果。它考虑所有生产过程中因素,包括班次,工时,工具,材料的可用性,可知/未可知的设备维护,当前负荷能力。总之,它能产生更精确,更实际的计划。
离散制造业生产管理的难点
目前,大多数制造业企业的生产管理人员在制订生产作业计划的时候普遍存在“不周全、不彻底、不合理”的情况。在计划执行过程中突发问题不断出现,企业的管理者成了“消防队员”,四处救火、疲于奔命。由于不能合理地安排生产作业计划,不但企业各类资源的使用效率不能充份发挥,而且还会产生进度和质量的矛盾。企业要么“抓了进度、丢了质量”,要么“保了质量、误了工期”。最终结果是在大多数时间里管理者面对的通常都是客户和员工的抱怨。为什么会这样呢?郑总认为主要原因在于企业的生产管理人员很难及时、准确的得到下面这些信息:
1)目前车间在产订单有哪些?进度如何?哪些工序未按计划开始?哪些工序未按计划完工?合格和不合格品数分别多少?
2)各产线、设备、班组目前有哪些任务,在什么时间开工和完工?需要准备的工装刀具、技术资料是否完备?需要准备的物料有哪些,应该什么时间配送到位?
3)过去几小时之内,车间哪个工序出现的不合格品最多?不合格品率有多高?是什么原因造成的?是否采取了措施?月度同比不合格品率是上升了还是下降了?
4)各产线、设备有多少时间在生产,多少时间在检修和空闲?利用率是多少?各设备的维保计划是否合理,是否与考虑了与集中生产时间存在的冲突? 5)如何追溯产品的生产过程信息?如:是谁在什么时间、在哪台设备、用什么材料做的,当时的工艺参数是怎样的?谁做的检查,质检项点内容有哪些,检查结果如何?
6)导致生产误工和质量问题的根本原因是什么?是物料供给、工艺还是设备或工装的问题?是否采取的有效的方法和手段进行改进或解决?
在没有MES系统的情况下,对于这些问题的处理企业并没有好的办法。多数情况只能增加生产管理人员去解决,企业的大量生产信息很多都在调度人员的脑袋里面,调度人员不但忙于应付还很难完全协调处理好。 通过“五步走”,为离散制造业车间现场带来规范的管理模式,完成车间的信息化建设。
第一步:规范原始资料。通过与上层计划系统及CAPP或PDM系统的集成,及时更新生产数据,指导生产现场作业。管理车间各种资源,实现车间资源的规范性管理,同时提供生产排程的重要依据。
第二步:提高计划的可执行性。根据产品数据和车间资源数据,对车间生产计划进行分解,在计划执行前进行有效的能力分析,及时发现瓶颈。在计划执行中,根据生产作业情况,再次对正在执行或后续计划进行调整,获得最优的产能。
第三步:加强生产现场控制。根据生产计划的指导和现场设备的操控,实现对生产现场的有力监控。通过数据采集手段,获得计划的执行状态。使计划调度人员在办公室就能够掌握当前的计划执行情况。
第四步:实现车间内部的科学管理。天为MES能够覆盖95%的车间管理业务,实现车间内部的信息流、财务流、控制流的协同,进一步改善生产车间的管理手段。
第五步:打通企业的三级信息流。天为MES的实施,填补了上层计划系统和底层控制系统的信息断层,实现了企业三级信息流的通畅。 MES实施案例中的应对措施
4.1 实施背景。笔者参与了某汽车零部件制造工厂的MES项目实施全过程,该公司属于离散性生产模式,车间现代化水平较高,采用了比如拧紧机,Atlas力矩扳手,性能测试机等多种现代化设备辅助生产。应用MTO模型应对市场需求,并且已经实施了ERP系统来管理销售,采购,仓库物流及财务数据,ERP的运行在很大程度上改善了公司的管理水平,提高了库存周转,但是延误交期,质量问题居高不下,车间物流管理不是很顺畅等问题始终存在,公司希望通过MES的实施来推动这些问题的解决。 4.2 实施风险分析。正如前面分析的MES项目实施面临的挑战一样,在该公司的实施中也面临着类似的问题。该公司已经实施了ERP系统,且ERP系统覆盖了部分的生产相关的内容,便于生产成本的采集,那么MES在这一部分如何定义边界?如何与ERP进行交互,实现业务的J顷畅运作?各种生产设备是否有数据接口供数据采集?是否可以将这些数据无缝集成到MES系统? 尤其重要的是,公司是否有实施MES的环境,所谓的环境包括人员对MES项目的理解和支持程度,是否有足够的资源来支持MES项目的实施,这些对MES项目的成败有关键影响。对于这些项目实施可能会碰到的挑战或者风险,在项目启动之初都直该有清醒的认识,并采取对应的措施予以应对。
4.3 项目实施的风险防范措施 1)项目目标定位。项目目标定位主要解决的是做什么的问题。实施MES之初应该明白我们上MES项目的目标是什么,在整个工厂的价值链中处于什么位置。虽然从大的方面来说,MES是用来帮助优化生产,但实际是每个工厂面临的问题都不大—样,期望解决的问题的侧重点也有所不同。2)项目实施环境分析。项目实施环境分析解决的是能不能做的问题。首先我们要有清晰的项目目标;其次,要进行全工厂范围内的MES意识培训,尤其是项目实施涉及到的各个部门或人员,让他们对MES项目有大致的了解,明白项目的实施对各自的影响及未来能带来的利益。再次能否得到足够的人力支持,比如是否有合格的项目经理来推动项目,是否有经验丰富的顾问为项目保驾护航。然后,项目是否得到高层认可,是否有足够的资金支持。最后要分析工厂的软硬件环境,比如工厂的硬件基础设施是否可以满足MES项目的实施,如果不能则最好是先对工厂的基础设施进行适当的改造。3)项目的具体实施安排。关于具体实施安排回答的是怎么做的问题。作为—个比较复杂的IT应用系统项目,一般我们会选择某种项目实施方法论来对项目进行管理,通过这种系统化的方法,达到进度、质量和成本的平衡。考虑到MES项目的特殊性,我们还要特别关注有没有人员对各种设备的接口有所了解,同时是否有专门的团队管理工厂的IT基础设施,这一点经常被忽略,没有好的IT基础设施,MES的实施会成为无水之源。如果有可能,最好是邀请MES顾问的加入,可以大大降低项目实施的风险。
电子工票实现功能
通过该系统可以实现如下功能:1,完善工价定价体系。根据生产的情况,及时采集样本,智能分析工序工时的合理性,为完善工序定价系统提供实时数据。2,生产即时监控。随时监控每个订单的生产进度。更可以按照颜色尺码详细的了解不同订单的完工情况,透明化生产进度,为计划及调度提供有力支持。3,效能完全掌控,提高效率。可以按照不同的工厂、班组、工段、机台、人员等进行多方位查询分析,让经营者了解工厂实际生产信息,统一目标标准,以提高效率。4,建立有效绩效考评体系,持续改进。帮助企业的管理者建立有效的考评机制,让管理人员随时了解员工与企业标准的差异,建立员工、班组、车间对比考评机制,提高生产、管理的积极性,持续改进。5,完善计划调度支持,解决半成品积压问题。可以随时提供不同工位的在线数量、在线时间,并帮助企业的管理者提前发现影响生产进度环节,为平衡生产提供帮助。 采用RFID射频识别技术后,借助于RFID据终端采集技术,将每个菲票的信息存在于RFID电子标签中,工人根据自己的工序,通过采集终端将产品的数量、加工内容(工序)等信息直接发送到电脑,完成计菲工作。这种方式有以下优点: 1)实时性高
采用RFID技术后,决策者通过中间件系统可以及时的知道车间的生产进度,有利于决策层对生产计划做出准确的预判和改进。 2)安全稳定
相对于条码计菲,本系统的安全和稳定性大大增强,工人在进行一道工序前只需将物料卡放置于车位读卡器上,就可以完成数据的采集。 3)上通下达,信息共享
生产信息完全透明化,工人可以通过RFID查询机查询到当天的生产情况,管理人员也可以及时的知道当天生产进度。 4)分析流水,解决阻滞
系统自动记录每个工人在哪些时段在做哪些工单,耗时多久,经过分析后决策者可以合理的安排工人的生产,科学、及时的解决生产瓶颈。 5)节约成本
一个RFID的读头可以进行几万次的刷卡记录,而一张RFID卡片的成本在二十元左右。相比条码方式,如果以一个3000人的车间来计算,一年可以节约工票耗材成本36万。 6)提高管理
提高生产力和生产线透明度,节省薪资,责任到个人,减少瑕疵品,优化生产管理流程,减少在制品在生产线上的积存。
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技术支持...........................................................................................................................................................3 4.5 MES上位系统技术支持 ............................................... 3
4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.6 MES上位系统采用的开发工具和数据库 ......................................................................3 MES上位系统的设计主线.................................................................................................4 MES上位系统的统计分析方法........................................................................................5
MES下位系统技术支持 ............................................... 6
4.6.1 4.6.2 4.6.3 4.6.4 MES下位系统数采系统硬件部分 ...................................................................................6 MES下位系统数采系统软件部分 ...................................................................................6 MES下位系统管理系统硬件部分 ...................................................................................9 MES下位系统管理系统软件部分 .................................................................................13
技术总结.........................................................................................................................................................19 4.7 稳定、可靠完整的数据采集.......................................... 19
4.7.1 4.7.2 4.7.3 4.8 软件系统的保证 ...............................................................................................................19 硬件系统的保证 ...............................................................................................................19 效果分析.............................................................................................................................20
全面的批次跟踪和产品追溯.......................................... 20
4.8.1 4.8.2 4.8.3 4.9 批次跟踪.............................................................................................................................20 产品追溯.............................................................................................................................21 效果分析.............................................................................................................................21
先进的统计分析方法 ............................................... 22
4.9.1 4.9.2 SPC的引入 .........................................................................................................................22 效果分析.............................................................................................................................23
4.10 高度的系统集成 ................................................... 23 4.10.1 4.10.2 基于Wonderware软件平台的MES系统 .....................................................................24 效果分析.............................................................................................................................24
4.11 模块化的开放系统 ................................................. 25 4.11.1 模块化的设计和开发 ......................................................................................................25
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4.11.2 4.11.3 4.11.4 开放的系统结构 ...............................................................................................................25 统一的系统接口 ...............................................................................................................26 效果分析.............................................................................................................................26
4.12 多模式异构的信息发布平台.......................................... 26 4.12.1 4.12.2 4.12.3 4.12.4 4.12.5 现场数采和监控系统 ......................................................................................................27 管理客户端 ........................................................................................................................27 远程监视客户端 ...............................................................................................................27 门户网站信息发布...........................................................................................................28 效果分析.............................................................................................................................28
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技术支持
昆明卷烟厂MES系统由上位系统和下位系统组成。上位系统划分为四个功能模块:生产计划管理模块、质量管理模块、设备管理模块、成本核算管理模块;下位系统主要由车间管理系统软件和制丝工段、卷包工段数据采集系统两个部分组成。
4.5 MES上位系统技术支持
4.5.1 MES上位系统采用的开发工具和数据库
4.5.1.1 开发工具PowerBuilder Enterprise 8.0.2
在上位系统,我们采用了当时最快捷、最方便的开发工具之一Sybase 公司的 PowerBuilder Enterprise 8.0.2版。
PowerBuilde 8.0具有卓越的应用开发效率 ,主要表现在:PowerBuilder通过提供大量新的功能和特征继续拓展其快速应用开发和无比卓越的生产率传统,显著地加快了应用开发的周期。
PowerBuilder 8.0是易于使用的、可伸缩的、并经实践证明的快速集成开发环境,它在给用户提供一条转移到下一代平台的途径的同时,使用户仍能够保护和扩展它现有的在技术和应用上的投资。多年来, PowerBuilder用于客户机/服务器应用开发的快捷性、简便性以及先进性一直深受用户赞赏。这是我们选择PowerBuilder 8.0作为上位系统开发工具的主要原因。
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4.5.1.2 数据库Oracle 9i 上位系统我们采用的数据库是Oracle 9i。Oracle 9i数据库是Oracle公司推出的最新一代数据库,与Oracle 8i相比增加了上百种新特性,其中最突出的是经济性、高可伸缩性和高可用性以及完善的功能。
Oracle 9i采用了Real Application Clusters技术,为用户提供了无限的可伸缩性和总体可用性,用户可以把运行Oracle 9i的多个硬件平台组成集群系统,扩充系统的处理能力和性能。除此之外,Oracle 9i在安全性、可靠性等方面也有不俗的表现。Oracle 9i数据库灵活的扩展性使它能适应各种规模企业的需求。
Oracle 9i给用户带来的最大的好处是:用户可以利用Unix工作站、PC服务器等中低端硬件平台,获得原来只有在大型机上才能享用的高可伸缩性和高可用性,在提高性能的同时降低了成本,而且,当用户的业务不断扩展时,原来的投资会继续得到保护。
考虑到系统数据的大量性、交互性、安全性和管理的方便性,以及系统的兼容性和扩展性,我们选择了Oracle 9i作为数据库平台。
4.5.2 MES上位系统的设计主线
在上位系统我们以生产批次为核心线索,将生产计划管理、质量管理、设备管理和成本管理等业务功能模块“串连”在一起。
“生产批次”是该系统中一个核心的概念。我们希望通过生产批次概念的引入实现两个功能:
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4.5.2.1 实现产品的跟踪
从原料投入到产品下线是一个完整的受控的生产流程,生产批次贯穿整个生产过程的始终。在这个流程中,每一个时点发生了什么,在制品处于什么状态,当时的生产现场是怎样的,我们通过批次实现连续的跟踪记录。
4.5.2.2 实现质量问题的追溯
万一发生质量问题,我们要能找到发生问题的原因,以便弄清是原(辅)料问题、设备问题、环境因素、工艺标准问题,还是人员不当操作造成的。在找出问题的基础上,进一步查明原因,采取对策,通过提高、改善工作质量来控制生产质量,通过控制生产质量来最终保证产品质量。通过“生产批次”与计划实施、质量监测、设备状态的实时关联,能真实再现生产“当时”的情况,从而实现质量追溯。
4.5.3 MES上位系统的统计分析方法
在系统中,在数据采集基础上,借鉴SPC分析方法,运用数理统计理论,实现对数据的综合分析和分类统计及变动趋势分析。通过分析,预警超指标数据,反映能力指数和受控状态,做出趋势判断,从而力图为质量问题找出影响质量的关键因素,达到改进生产、提高质量的目的。
在系统中实现的统计方法有工序能力指数、描述统计量分析、散布图分析、直方图分析、趋势图分析和巴雷托图分析等。通过科学的统计方法,实现全过程监控、全系统参与,进而更好地理解和实施质量体系。
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4.6 MES下位系统技术支持
4.6.1 MES下位系统数采系统硬件部分
考虑到硬件兼容性和系统的通用性,制丝和卷包工段所有数据采集工作站采用DELL台式计算机。现场站配置为P4 2.0G以上CPU, 256M内存,40G硬盘。对于安装于现场的工作站采用防护等级达到IP65的操作柜安装。通过实际使用证明硬件配置充分满足数据采集的功能和稳定性要求。
卷包现场站配置专用通讯板卡实现与包装机组的数据通讯,通过TCP/IP通讯协议实现与卷接机组的数据通讯。现场站直接接入车间局域网和MES系统中央数据库实现通讯进行采集数据的实时存储和生产管理信息的接收。
数据采集服务器和MES下位系统的中央数据库服务器公用一个服务器,由于采用了硬件模块级冗余的美国Stratus服务器,数据采集数据库的稳定性和可靠性得到了有效的保证。相关的服务器说明参见管理系统服务器硬件说明。
4.6.2 MES下位系统数采系统软件部分
4.6.2.1 数采工作站软件
由于运行于现场的工作站需要长时间不间断运行,保证现场生产过程数据的连续稳定存储,数据采集工作站全部采用美国Wonderware公司的监控软件InTouch 8.0简体中文版。InTouch通过与制丝线生产线和卷包机组控制系统的数据通讯实现数据采集的同时,还以直观的监控界面实现对生产线的监控功能,为生产操作人员提供更加完整和详细的生产过程信息。此外通过InTouch的数据库访问功能,现场站能够灵活的实现人工信息录入(质检信息、设备维修信息等)和生产管理信息查询功能,从而重新定义了现场站的功能范畴。
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4.6.2.2 数采服务器软件
为了实现制丝和卷包工段大量的生产过程数据的实时稳定的数据采集,数采数据库采用美国Wonderware公司的IndustrialSQL Server™工业实时数据库。
IndustrialSQL Server™ 是世界上最流行的生产历史记录数据库,能以最低的拥有成本换取最高的性能。它提供了一个公共的生产信息访问点、生产应用程序开发平台、接入商业系统的接口。下图为IndustrialSQL Server™系统结构图。
IndustrialSQL Server™具有如下特点: 高性能的服务器
IndustrialSQL Server 实时获取准确、细致的生产数据,并提供无缝融合非实时、手工或离线数据的功能。 IndustrialSQL Server 获取生产数据的速度
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要比关系型数据库快几百倍,存储空间也只占传统数据库的一小部分。所有生产数据与事件、摘要、生产与配置信息一起可以完全集成到工厂数据中。
易于使用
IndustrialSQL Server提供的是一种免管理的立即可用的数据库环境。 只要指向现有 InTouch 配置文件,在几分钟之内,就可以配置好整个系统。 这种与 InTouch 的紧密集成确保了数据库的完整性,并且标记也只需定义一次。
易于管理
IndustrialSQL Server 的管理与配置工具采用“Microsoft 管理控制台”技术,支持鼠标点选、拖放等操作,提高管理方面的便利性。 通过提供一个单独的控制台,可进行多个 InSQL Server 及 Windows 操作系统与 SQL Server Enterprise Management 的管理。用户可以从很多客户端监视整个系统的健康状况与工作性能。
灵活的开放式访问
基于 Windows® 2000™ Server 的多层体系结构提供了一套可伸缩的解决方案,使得IndustrialSQL Server既适合于部署了几百个标记的单个生产线或机组的数据采集,也适合于成千上万个标记的大型项目。
扩展性
IndustrialSQL Server能够根据用户选择的应用程序开发环境开发定制的客户端应用程序。 公开的数据模型和标准的 SQL 或 OLE DB 应用编程接口提供了一个主流标准开发环境。IndustrialSQL Server 的数据库可以使用附加的表格、存储过程及视图轻松加以扩展,来满足特定的信息需求。
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4.6.3 MES下位系统管理系统硬件部分
4.6.3.1 管理系统网络硬件
整个管理系统的网络结构基于昆明卷烟厂的千兆交换以太网为主干并结合虚拟局域网(Virtual LAN)技术的网络解决方案,使得网络系统既有高速主干、高性能交换结构同时又具有良好的可管理性和安全性。具体硬件配置如下:
中心交换机
采用CISCO公司的Catalyst 6509交换机,交换背板带宽达到32Gbps,提供1000BASE-SX/LX,10/100BASE-TX和1000BASE-FX等端口。支持SNMP、RMON管理、支持802.1Q,802.1P,802.3x协议标准。支持IEEE802.3u,IEEE802.3z等协议。中心交换机通过1000M接口和生产部局域网络相连,保证了生产部生产管理信息上传和生产指令信息下达的高速稳定执行。
生产部二级交换机
生产部交换机采用Cisco公司的Catalyst 3550交换机,通过光纤与厂级网络实现1000M的高速连接。通过厂级VLAN配置,生产部具有独立的网段,并组建了灵活的单一IP地址管理网络,保证了管理系统网络的安全可靠性。管理系统的所有客户端和现场数据采集工作站直接接入二级交换机,保证了客户端和现场站之间具备100M通讯速率,同时也与厂级网络有效的进行的安全隔离。
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4.6.3.2 管理系统客户端硬件
4.6.3.3 考虑到硬件兼容性和系统的通用性,管理系统所有客户端采用DELL台式计算机。配置为P4 2.0G以上CPU, 256M内存,40G硬盘。
管理系统客户端直接接入车间局域网和MES系统中央数据库实现通讯,由于采用统一的管理客户端软件,所有客户端的硬件和软件系统配置完全一致,可以统一备份和维护。
4.6.3.4 管理系统服务器硬件
管理系统配置了两台服务器,一台中央数据库服务器,安装所有管理系统服务器端软件和管理系统中央数据库SQL Server 2000,同时中央数据库服务器也用来实现所有生产过程数据的采集和保存。另一台服务器为Web服务器通过厂级局域网网站发布生产过程监控信息和生产管理统计分析信息。
中央数据库服务器:中央数据库采用美国Stratus公司的FtServer 5240服务器,由于数据库服务器在MES系统中的重要性,对于数据库服务器的配置严格的要求,而该型服务器具备的如下优点保证的整个系统的安全性和稳定性:
高可靠性
Stratus提供业界可靠性最高的99.999%的可用性的计算机系统。与其它计算机厂商提供的可靠性仅达99.95%的计算机系统相比,可将每年4~5小时的停机时间缩短到5分钟。极大地减少了因停机而造成的损失和所承担的风险。这一可靠性的保证充分满足了MES系统中采用的Wonderware工业实时数据库对于大量数据的不间断实时采集和处理的要求
连续可用性
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Stratus其独特的硬件冗余体系结构保证了应用系统不会因硬件故障而受到影响,仍能保持连续不间断地正确运行。下图为ftServer接头示意图。
兼容性
Stratus ftServer容错服务器系统采用Intel Xeon处理器,支持Windows 2000 Advanced Server操作系统。并提供Stratus ftServer系统与标准Windows环境的二进制兼容,使得为Windows 2000编写的应用软件不必进行修改即可运行在Stratus ftServer硬件平台上。
简易性
Stratus容错技术建立在硬件级的冗余技术之上,其容错处理的实现对应用是透明的。其简易性主要体现在:
系统安装
Stratus容错计算机的安装与单机安装一样简单。减少双机间的交叉连接及配置。
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网络连接
减少网络连接中重复、交叉连接与配置,从而减少不稳定、不可靠点。 系统软件维护
在Stratus系统上,仅需标准的Windows 2000 Advanced Server环境下的维护技术即可完成容错系统的维护。不必为故障恢复而编写繁琐的故障恢复脚本程序和网络恢复配置。
系统维护
Stratus系统硬件部件均采用热拔插技术。简单将失效部件拔出,更换新部件即可完成系统维修工作。Stratus 远程在线诊断技术提供24x7的远程维护支持。
数据完整、一致性
Stratus容错技术体系结构保证系统在运行中,系统中进行传输和处理的数据的完整和一致。能够保证内存数据的完整性。特别,当系统某一关键部件出现故障时,它能避免双机造成的内存数据丢失而使交易丢失。Stratus能够保护任何时刻的内存数据的完整性,这是容错计算机系统与其它计算机系统的最大区别,亦是应用系统可以获得的最大的利益。
Web服务器:考虑到WEB网站对于服务器的性能要求,同时今后WEB服务器可通过加入其它生产部的网站发布信息进行扩充,本系统中,WEB服务器选用COMPAQ公司的Proliant ML 530 服务器,该品牌服务器在昆明卷烟厂已经有不少的应用,并因其良好的性能和品质得到好评。
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4.6.4 MES下位系统管理系统软件部分
管理系统的软件平台采用美国Wonderware公司的FactorySuite 套装工业软件和InTrack生产管理软件。下图为管理系统中的软件架构:
通过在这些成熟软件平台的基础上进行了适合于烟草企业的行业化开发,使整个ME系统更加符合烟草生产的管理流程和业务流程,并分为:生产管理、设备管理、质量管理、产品追溯和用户管理共五大模块又细分为十八个子模块
4.6.4.1 MES下位系统体系结构
MES下位系统(生产二部)的总体系统结构如下图:
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在系统中MES数据仓库基于生产部基本生产管理信息,从数据采集系统的工业实时数据库中获取实时的基于时间的生产过程信息,并结合的各管理各客户端获得的生产管理信息,进行统一存储和统计分析,实现各项管理功能。系统规划的合理性、运行的可靠性和功能的完整性都由Wonderware 软件平台得到了有效的保证。Wonderware的FactorySuite套件软件和InTrack分为服务器端和客户端被整合在一个MES系统中,运行在系统后台完成各项管理功能。
4.6.4.2 服务器端
管理系统服务器端软件包含了Wonderware的如下软件:InTrack Server、QI Analyst Controller、ActiveFactory和SuiteVoyager。 生产/产品质量服务器软件平台QI Analyst Wonderware QI Analyst 使MES系统引入了国际通用的质量分析方法——SPC(Statistic Process Control),能够提供标准的质量分析统计控制图帮助用户进行质量统计和分析。QI Analyst的应用不需要进行代码开发,并允许用
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户对SPC控制图和数据源进行灵活的配置。QI Analyst和用户传统的质量统计分析方式相结合能够有效的提高企业质量管理的水平。 MES系统建模和资源跟踪平台InTrack Wonderware InTrackTM作为新一代的生产制造系统(MES)建模和资源跟踪系统平台,提供了基于Windows 2000的、可扩展和经济的方式来监视、管理、跟踪生产的整个流程。通过InTrack系统可以根据烟草行业的业务流程建立完整和合理的生产模型,以合理的数据库构架保证系统运行的高效和稳定。通过客户/服务器应用程序的封装,InTrack具有相当的灵活性,并可以OLE组件的方式在MES系统的客户端工作站运行。
实时WEB门户服务器端软件平台SuiteVoyager SuiteVoyager 2.0 是由Wonderware提供的工厂信息门户。利用SuiteVoyager 2.0,可以通过国际互联网或者企业内部网使用标准的Microsfot IE来收集和发布生产二部的生产数据和管理信息,可以让远程用户安全地访问、分析和显示车间生产信息。利用SuiteVoyager可以在厂级局域网发布如下内容:
生产监控界面:
直接将各现场站的监控界面发布到SuiteVoyager的网站上并能够实现生产线的实时监控;
过程趋势:
通过SuiteVoyager内置的图形功能可以和InSQL结合发布生产现场过程数据的实时趋势;
生产报表:
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发布生产部的各种生产报表和统计查询结构,并允许进行灵活的查询和分类;
外部链接:
允许自定义网页如ASP、HTML和XML并灵活的集成到SuiteVoyager中。 IndustrialSQL Server 的高性能客户端工具ActiveFactory™ 8.5 ActiveFactory 8.5 是一整套客户端应用程序,可以从 Wonderware IndustrialSQL Server™ 储存的数据中最大限度地发掘价值。通过使用 ActiveFactory,只要用鼠标指指点点对话框,企业中各个级别的人员便能轻松访问工厂和生产过程数据。
本套装软件可以在网络、企业内部网或 Internet 上部署各种信息。通过使用企业的信息高速公路,ActiveFactory 可以提供基于时间的趋势数据分析,使用 Microsoft® Excel 方便地进行数据分析,使用 Microsoft Word 制作全面的数据报告,特别是,它还可以用于访问工厂车间历史信息与实时信息。
4.6.4.2.1 客户端
位于生产二部各个相关的管理部门的工作站作为MES系统的客户端,主要运行基于C/S结构和COM组件技术开发的MES客户端软件,在MES客户端软件中,通过封装Wonderware FactorySuite 的客户端组件,部门工作站具有稳定和强大的功能。不仅管理系统客户端而且数据采集客户端都基于专门为MES系统设计的COM组件和中央数据库实现链接。
管理系统客户端分为两个组成部分: COM组件:
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采用COM组件技术开发的运行于客户端的后台处理程序,实现客户端程序和服务器连接的中间事务的处理。该组件对管理系统主要的事务处理和用户查询以类的方式进行统一封装后,先对客户端提交的数据库操作请求进行处理再发送到数据库,减小了数据库数据处理量和网络数据传输量,降低了客户端开发难度,起到了中间层的作用。 管理客户端软件:
采用VB6.0开发,采用模块化和面向对象的开发模式,保证系统结构的灵活和人机界面的友好。所有客户端采用基于Wonderware软件体系的统一的用户认证体系。在不同客户端上通过用户权限认证,用户可以在相同的客户端软件上操作不同的系统管理功能。
4.6.4.3 MES下位系统特点
MES下位系统(生产二部)在努力实现符合烟草行业生产管理特点的生产管理系统,提高车间生产管理水平,改变传统的生产管理模式的基础上,具备了如下特点: 高稳定性
在整个系统的设计阶段就对系统的稳定性进行了充分的考虑。通过采用IndustrialSQL Server工业实时数据库保证生产过程数据连续的不丢失的低占用的采集;通过采用InTrack,合理完善的建立烟草行业生产模型,保证系统功能稳定运行;通过Stratus高可靠性数据库服务器,从硬件上保证了系统的可靠和稳定,有效的减少了硬件的安装和维护难度。 高可用性
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系统借助于COM组件技术和Wonderware完善的用户管理机制,大大提高了管理系统的可用性,所有客户端保持统一的系统配置,并可以快速更换和恢复,保证系统的不间断运行。 高扩展性
系统模块化设计,使得新功能新模块能够快速的开发和部署,让系统具有良好的扩展性。同时通过开放的数据接口和SQL Server的扩展性,系统能够灵活的与厂级MIS系统进行连接,并能够根据厂级MIS系统的需求进行完善和扩展。 高集成性
管理系统将Wonderware的FactorySuite工厂套件软件和InTrack系统整合为一个完整的MES系统,在为用户提供统一的人机界面的同时,也提供了强大而灵活的管理功能,基于Wonderware软件的集成性,管理系统还集成了其他的管理和办公软件,如Word和Excel,提高了系统的可用性。 高维护性
由于系统的硬件和软件均采用国际上主流产品,Wonderware多年的软件应用履历和标准的安装维护保证了软件系统的高维护性;Stratus服务器的硬件冗余使得系统中的所有服务器软件只需安装一次,且无需对磁盘阵列或Cluster等复杂硬件进行维护,也大大提高了系统的可维护性。
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技术总结
昆明卷烟厂MES项目从需求分析到系统设计和系统开发都充分考虑烟草行业的业务流程和管理模式。针对烟草行业流程式和离散式相结合的特殊生产模式和现有的生产管理方式,整个系统在设计上进行了大胆的革新和尝试,并根据用户的具体需求进行了多次的调整和完善,在体现烟草行业管理特色的同时又能有效提高生产管理的水平。
整个系统在实施过程中积累了大量烟草行业实施MES系统的经验。多个关键技术的使用令本系统在国内同行业中处于领先位置并具有多种特色和亮点,现总结如下。
4.7 稳定、可靠完整的数据采集
对于生产部多个生产控制系统成千上万点生产过程数据的采集,需要实时采集并在相当长的时间段内进行保存。为了保证这些数据能够有效并可靠的得到存储,系统从软件和硬件两个方面进行了详细的考虑。
4.7.1 软件系统的保证
系统中没有采用普通的商用数据库而是采用了国际上先进的工业实时过程数据库实现数据的存储,通过工业实施数据库特有的数据存储和压缩机制保证了所有数据不间断、不丢失、低空间占用的存储。本系统采用美国Wonderware公司的IndustrialSQL Server工业实时数据库,并具备了高性能、易于使用、易于管理、灵活的开放式访问、扩展性。
4.7.2 硬件系统的保证
整个系统的中央数据库采用硬件冗余的服务器,保证的整个系统的安全性和稳定性,并使数据采集系统具有高可靠性、连续可用性、兼容性、简易性、数据完整和一致性等优点。
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4.7.3 效果分析
通过数据采集系统真正将整个生产车间的实时生产数据有效的不间断的完整的保存起来,作为车间生产管理和统计分析的数据基础,这些数据保证了车间管理层甚至厂级MIS系统能够及时、真实、有效的了解车间生产情况和存在的运行问题。这样车间生产控制系统就成为了厂级信息化管理系统的有机组成部分,结束了车间底层自动控制系统虽然实现了生产高度自动化,却一直成为企业生产管理的信息孤岛的尴尬局面。
4.8 全面的批次跟踪和产品追溯
在系统的规划和实施过程中,完整地提出并贯彻了批次跟踪的概念。对卷烟生产的整个流程以一个统一的标识进行识别,并在各个生产环节根据这个标识实现对产品生产的各方面信息的全面跟踪。这就将MES系统的数据采集信息和生产管理系统有效的贯穿起来,并实现了对产品生产过程的全面查询和统计分析。
4.8.1 批次跟踪
批次跟踪不仅仅是在单个工序或部分生产线进行,而是贯穿了产品在生产线生产的整个流程。由于烟草行业生产流程的特点,产品的生产过程在制丝线是连续的,而在卷包工段又是离散的,所以传统的批次跟踪模式已经不适用于烟草行业。在系统中,对于批次跟踪的实现作了大量的研究和测试,终于使批次的跟踪覆盖了卷烟生产的各个环节。从原料申请到原料投料,从叶片线和丝处理线的整个生产流程到储柜的进柜、出柜和存储,从风力送丝到卷接包的生产,都以批次为唯一的标识来实现数据采集和生产过程的跟踪。
批次跟踪采集的不仅仅是产量、牌号和时间,还包含了批次生产过程中相关的工艺参数、质量检测、设备状态和报警、物料损耗以及其他相关事件等信息。
批次跟踪概念在烟草生产管理中的引入,在一定程度上改变了车间生产管理的模式,更加有效地将各种生产管理信息整合在一起,成为MES系统的一个重要组成部分。
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4.8.2 产品追溯
批次跟踪功能的实现保证了管理系统数据库中保存了产品生产的完整信息,为实现产品追溯打下了坚实的基础。系统根据用户选定的时间段查询生产的品牌,根据品牌查询所有相关批次,以批次号为索引并以批次的开始和结束时间为时间段实现产品在各个方面的追溯功能。产品追溯实现的主要目标是通过产品生产信息全方位的比较来发现不同批次的产品间存在质量差异的潜在的根本原因,帮助企业采取有效措施完善生产工艺,提高产品质量,另外,通过对产品整个生产流程的追溯也能够在很大程度上帮助企业追查质量事故的真正原因,及时采取正确的措施,减少事故发生的概率。
4.8.3 效果分析
批次跟踪和产品追溯:通过进行生产批次的跟踪和产品追溯,在很大程度上改变了车间传统生产管理的观念,主要体现在如下几个方面:
生产管理信息得到了有效的整合:批次的概念的引入,使得和产品生产过程相关的生产信息、质量信息、人员信息都能够以批次信息为关键字进行查询和检索。这样大量纷繁复杂的生产管理系统借助于批次的概念有效的整合在一起,大大提高了生产管理者对生产信息进行统计分析和查询的效率;
生产跟踪的概念发生了变化:通过引入全新的批次跟踪和产品追溯的概念,生产跟踪从原有的对产品生产过程中的部分生产工序进行孤立、片面地管理转变为对产品整个生产流程的全面跟踪和监控,而这样的生产管理模式能够帮助生产管理者更加全面的了解生产情况,分析生产事故,同时全面的生产跟踪也是企业实施全面质量管理的基础;
生产过程的回溯成为可能:在原有的生产管理流程中,由于管理模式和信息采集的局限性,要想回溯任何一批产品生产过程中所采用的原辅料、使用的生产线和生产设备、关键的工艺指标和相关的参数设定是非常困难的,
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而MES系统中提供的产品追溯功能,能够有效的帮助生产管理者详细的回溯产品生产的每个环节,发现产品畅销或产品质量问题的最根本原因。实现生产过程的回溯加快的提高产品质量和改进生产流程的进程。
4.9 先进的统计分析方法
4.9.1 SPC的引入
长久以来烟草行业一直采用传统的质量统计分析方式进行质量检测,质量检测水平的提高往往体现先检测仪器、手段和检测方式的改进方面。但是对于检测结果的统计分析方式仍然采用上下限控制和标准的数理统计方式。本系统在对烟草行业的质量统计分析方式进行充分研究和考察的基础上,借助于专门的质量统计工具,引入了SPC(统计过程控制)概念。
统计过程控制(SPC)是一种借助数理统计方法的过程控制工具。它对生产过程进行分析评价,根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆,并采取措施消除其影响,使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态,以达到控制质量的目的。当过程仅受随机因素影响时,过程处于统计控制状态;当过程中存在系统因素的影响时,过程处于统计失控状态。由于过程波动具有统计规律性,当过程受控时,过程特性一般服从稳定的随机分布;而失控时,过程分布将发生改变。SPC正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制的。因而,它强调过程在受控和有能力的状态下运行,从而使产品的生产过程保持稳定并达到最大生产能力。
系统利用专业的SPC统计分析工具,提供多种分析控制图表对现有质量检测数据进行分析统计。SPC的分析方法不仅适用于人工采样的质检数据,而且应用于对数据采集系统中采集的生产过程工艺数据的统计分析;不仅适用于生产部采集的质检数据,而且应用于对厂级质检科和三级站的质检结果的统计分析;不仅适用于对质量管理方面信息的分析,而且应用于和设备相关的故障信息、维修信息的统计分析。所以SPC的统计方法在MES系统中的各个方面都得到了应用。
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4.9.2 效果分析
借助对SPC控制图表的分析,用户可以发现隐藏在看似正常的生产过程中潜在的质量问题和事故隐患,并对故障点进行标注和进一步分析。对于关键的故障点,可以直接发送报警到现场数据采集站点提示操作人员对生产过程进行及时调整。
通过在系统中实现SPC分析方法,将质量管理和设备管理的事故后分析处理的传统模式转变为提前预测、提前预防、防患于未然的更高的管理水平。具体体现在一下几个方面:
统计分析模式的转变:通过SPC的全面使用,生产管理人员能够通过更加先进的方式、更加深入的了解产品质量和设备管理更加全面的信息,在原有的传统的统计分析模式的基础上有了质的飞跃;
统计分析观念的转变:从原有的上下限判断和简单历史趋势图分析,到采用SPC控制图对生产过程的变化趋势和潜在影响因素进行分析,直接导致了生产管理人员统计分析观念的转变,只有观念的转变,才能根本改变质量管理和设备管理的统计分析模式,最终提高生产质量管理水平;
统计分析效果的转变:通过SPC,生产管理统计分析从事后分析处理实现了提前预测、提前预防、防患于未然的转变。充分利用系统能够获得的产品质量信息和设备管理信息,MES系统能够为生产管理人员提供更加详细和全面的统计分析结果,在提高生产管理水平方面起到了良好的效果。
当然SPC统计分析方法的全面推行并真正发挥作用需要用户逐渐熟悉和认识的过程,在系统的进一步推行和完善过程中,SPC功能将得到完善和加强。
4.10 高度的系统集成
烟草行业的MES系统由于行业本身的生产特点和生产管理模式而具有特殊的一面。由于没有现成的经验可以参考,目前烟草行业的MES系统并没有统一的模式。本系统没有完全借助于某个软件平台进行开发,也没有完全按照商业软件
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的开发模式,仅仅借助于商用数据库和高级编程语言进行独立开发,而是对工业领域的生产管理套件软件进行了高度集成和二次开发,整合成为一个符合行业特点并且功能完整的MES系统。
4.10.1 基于Wonderware软件平台的MES系统
本系统中集成了美国Wonderware公司的多种软件产品,包括: 工业实时数据库IndustrialSQL Server; 现场监控软件InTouch; 生产管理软件InTrack; 质量分析工具QI Analyst;
工业数据库统计查询工具ActiveFactory; 网站发布工具SuiteVoyager。
但是系统并没有简单的将这些软件拼凑在一起,而是根据用户的具体需求和生产管理的特点利用Wonderware系列工业软件为用户进行定制开发,整个系统既基于Wonderware的成熟的软件平台从而保证系统的稳定性和可靠性,又通过大量创新的尝试突破了原有软件平台的一些局限。
系统的配置、运行和操作为用户提供了统一的人机界面,所有必要的用户设定和软件平台的配置工作都被集成在管理系统客户端中,而无需打开某个后台软件单独进行设定。对于用户来说不必担心系统后台运行了什么样的软件,有什么样的配置,做了什么样的集成,而可以更加关注系统的功能实现。
4.10.2 效果分析
借助于国际领先的生产管理软件平台和成功MES系统开发经验,有效地降低了系统开发难度和工作量,缩短了系统开发周期,提高了系统运行的稳定性,依赖于软件平台成熟的技术和强大的功能,整个系统的功能和性能也得到了有力的
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保证。Wonderware生产管理软件平台的标准化和开放性,也使得整个系统能够根据用户的具体需求进行灵活的定制开发和快速扩展。正是基于这些特点,整个MES系统能够在较短时间内设计、开发、调试并投入运行,在实现了MES系统的各项功能的同时,又具有昆烟生产管理的企业特色。
4.11 模块化的开放系统
无论在系统的设计阶段还是在实施开发阶段,系统地模块化、标准化和开放性始终得到了充分的重视,并体现在如下几个方面:
4.11.1 模块化的设计和开发
系统功能模块均采用分阶段模块化设计模式,一个模块开发完成,就紧接着进行测试并投用和推广,各个模块的开发、测试和投用滚动进行,在保证整个项目能够连续稳定实施的同时,也让用户有充分的时间熟悉和掌握系统的各个模块。每一个模块相对独立可以相对独立的使用,满足不同生产管理部门的需求,同时各模块之间又按照标准的信息接口,通过客户端有效的集成在一起。
4.11.2 开放的系统结构
开放性决定了系统的功能扩展能力和与其他系统的集成能力。本系统选用的数据库的开放性大大降低了系统和其他相关系统进行数据交换的复杂程度,提高了整个系统的开放性。在本系统中数据采集数据库采用基于Microsoft SQL Server 2000的工业实时数据库,管理数据库直接采用Microsoft SQL Server 2000。对于系统在今后的进一步完善和功能扩展也能够实现快速开发和部署。
系统对于底层生产控制系统的接口全部采用标准的通讯驱动程序,所采用的通讯板卡也是和原有控制系统完全兼容的硬件,今后不论是控制系统升级还是改造,系统都无需重新进行设计或大量改动,仅需进行少量硬件升级就可以保证系统继续稳定运行。通讯接口的标准化也有效的保证了系统的开放性,降低了系统的维护难度。
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4.11.3 统一的系统接口
基于COM组件技术和面向对象的开发模式使得软件程序具有统一的数据接口,通过标准的OLE DB接口其他管理系统仅需要简单配置就能实现对系统数据的灵活访问。SQL Server 提供的与其他类型数据库灵活的数据接口,使得MES系统和上位MIS系统的Oracle数据库接口变得非常方便。
4.11.4 效果分析
由于系统采用了模块化、开放式的开发模式,系统的功能扩充、调整和维护都能高效的进行,主要可以体现在如下几个方面:
系统功能的灵活调整:根据用户提出的需求,系统能够对个别功能进行灵活的调整和扩充,模块化的设计和开发的接口大大降低了系统的功能调整和扩充对于系统正常使用的影响;
模块的快速升级:各个功能模块之间的相对独立,使得可以对单个模块进行快速升级而不影响其它模块的正常使用;
系统功能的扩展性:采用标准、统一的数据接口使得系统和企业其它管理信息系统能够有效地接口并实现数据通讯,为实现昆烟全面企业信息化管理打下坚实的基础。
4.12 多模式异构的信息发布平台
作为定位于车间的生产管理系统,MES系统面对的是多个不同的操作环境,多种不同层次的操作人员,同时还要确保让尽可能多的生产管理人员和生产管理部门可以及时了解生产线生产状态和查询生产管理信息。因此MES系统的设计就不能参照普通的商业软件的架构,为了保证在不同条件和不同需求下系统都能够稳定、可靠的工作并真正的发挥功能,在设计时系统就被确定为多模式的异构的信息发布平台。
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4.12.1 现场数采和监控系统
安放于工业现场的数据采集工作站,由于环境较差,需要长时间运行以实现生产监控和数据采集功能,运行的软件系统必须稳定可靠。因此,本系统中采用众所周知的InTouch监控软件作为信息发布平台,充分利用InTouch强大的控制系统通讯功能和灵活简便的界面开发功能,在实现稳定的数据采集功能的同时为操作人员提供简洁友好的操作和监控界面。现场站不仅仅实现数据采集和生产监控,通过建立与数据库的连接,现场站还实现了大量生产管理功能,如质量采样数据和设备维修记录的录入,生产管理系统的查询等。现场站监控软件的使用为整个MES系统的稳定运行打下了良好的基础。
4.12.2 管理客户端
运行于各生产管理部门的客户端强调的是完善的管理功能和灵活的统计查询,系统中采用VB开发了管理系统客户端。基于COM组件技术和面向对象的开发模式,客户端充分集成了Wonderware软件平台的各个功能组件,针对用户需求进行了灵活的模块化定制开发,并以统一的架构成为生产管理部门的信息发布平台。所有客户端的软件完全一致,通过系统中用户管理机制,根据登录用户的权限,开放不同的生产管理和查询功能。
4.12.3 远程监视客户端
为了让厂级生产管理部门能够实时监视和了解生产部生产线的实际生产运行状况,系统采用监控软件的只读运行版开发了远程监控客户端作为厂级生产管理部门的实时生产信息发布平台。远程监控客户端显示的生产过程数据直接从生产线控制系统中获得,保证了数据的准确性和实时性。用户可以浏览到生产部所有制丝线和卷包机台的实时监控界面,同时可以查询主要生产过程数据的历史趋势。系统还可以按照用户的具体需求增加生产部详细生产管理信息的查询功能。
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4.12.4 门户网站信息发布
无论管理客户端还是远程监视客户端都需要在本地计算机安装软件程序才能完成生产管理和信息查询功能,为了能够让尽可能多的用户,特别是企业的管理者能够便捷、快速地查询系统的生产管理信息,系统采用门户网站的方式作为企业局域网上的通用信息发布平台。用户只需使用IE浏览器就可以实现生产部生产状态、过程报警、历史趋势、生产管理信息的检索和查询。不仅如此,网站管理人员也可以通过IE浏览器远程管理门户网站,随时对网站内容进行更新和调整。门户网站完善的用户管理机制让不同级别的用户能够浏览不同的内容,充分保证了信息发布的网络安全。
4.12.5 效果分析
在MES的实际运行过程中,本系统的多模式异构平台充分发挥了自己的优势和特点,主要体现在如下几个方面:
系统实现灵活的部署:由于采用了多平台模式,系统可以根据用户部门的实际情况在充分满足管理功能的同时实现灵活的部署,对于生产第一线生产控制部门采用HMI客户端的方式保证对生产过程的实时监控;对于车间生产管理部门安装MES客户端实现强大的生产管理和调度功能;对于厂级生产计划和决策部门则可以通过IE浏览器及时查询生产部生产情况。
满足了各层次生产管理的需求:系统提供不同模式的客户端和信息发布方式以满足各个层次生产管理者和生产管理部门对生产管理信息需求的方式不同。系统提供了HMI客户端满足对生产过程进行实时监控的需求;提供了MES客户端以满足对车间生产进行全面管理和统计分析的要求,提供了车间生产管理门户网站以满足厂级对车间生产情况进行零客户端查询的需求。在满足这些需求的同时实际上也大大提高的整个系统的可用性;
保证了信息发布的全面性和及时性:正是通过多模式异构的信息发布平台,车间生产管理信息能够通过多个渠道多种方式完整、全面、及时地在企业内
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部进行发布,确保各个方面的生产管理人员能够及时有效的了解生产管理情况,真正意义上实现了企业生产管理的数字化和信息化。
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MES是主要是面向离散制造企业(如机械制造、电子电器、航空制造、汽车制造等行业)和流程生产行业(如化工、制药、石油化工、电力、钢铁制造、能源、水泥等)的生产模式、管理模式的软件系统。
MES(英文Manufacturing Execution System的缩写),即生产执行系统,是近几年发展起来的企业信息化系统,目前在发达国家已经普遍推广。
MES是介于ERP(企业资源计划系统)和自控系统(DCS、PLC等)之间的系统,是管控一体化的桥梁,对于已经实现ERP系统的企业来说,缺少MES系统就相当于在计划与过程控制间形成了“断层”。MES属于与生产过程连接的企业信息系统,是实现企业综合自动化的关键环节。
生产执行系统通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力,确保整个生产行为的最优。生产信息管理系统主要作用是,一方面,实时收集和传递生产数据,通过设计的功能(程序)提供给所有需要的管理者,使他们能迅速知晓生产的变化,对生产进行有针对性的调控,实现对生产有效控制;另一方面,通过对生产数据的分析,找出规律,改进生产组织和管理的方法,优化生产管理体系。
制造执行系统协会定义的MES共有11个功能模块,但由于离散制造企业(如机械制造、电子电器、航空制造、汽车制造等行业)和流程生产行业(如化工、制药、石油化工、电力、钢铁制造、能源、水泥等)的生产模式、管理模式以及自动控制水平之间存在较大的差异,所以在不同的行业MES系统存在较大的差异,并且同一行业的不同企业之间其需求也存在差异,所以并不是一个MES产品就可以包打天下,而是需要根据不同行业和不同企业的需求状况进行针对性的开发。对于化工、冶金等流程工业,将各种不同的自控系统联网,自动采集生产过程的数据实现企业的生产信息集成,建立全厂范围的实时和历史数据库,是企业实现MES应用最关键、最核心、也是最基础的任务。
MES是在DAS实时数据库系统之上的面向生产、物流等流程业的生产执行系统的解决方案。实施MES能为企业带来:
(1) 企业的上层管理者能及时、直观的了解生产现场的运行情况; (2) 控制系统与管理系统有机结合在一起,实现数据共享; (3) 多个控制系统联成一体,进行综合分析,统一规划全厂资源; (4) 控制系统能进行更深层次的数据挖掘,充分利用数据资源。 MES包括以下面向流程行业的上层应用模块: ·实时信息系统 ·生产调度系统 ·生产成本核算系统 ·质量管理系统 ·设备维护管理系统 ·能源管理系统 ·批量管理系统
企业想赢得更多的利润,提升企业的核心竞争力,则必须从生产过程管理入手。因为生产制造是工厂的核心,工厂制造成本是公司最大的成本来源。而生产部门是工厂最大的部门,所以抓好生产管理,提高生产管理水平意义重大。如今企业之间的竞争已经过度到了管理的竞争,因为企业明白,只有靠现代的管理手段才能制造出更好的产品,为客户提供更满意的产品与服务,同时企业才能健康持续发展。
缺乏生产管理手段的生产现场就如同一个“黑箱”。在生产的现场到底发生了什么,没有一个完整的信息反馈。生产执行系统MES通过反馈结果来优化生产制造过程的管理业务。生产过程追溯功能可使企业非常清楚产品的原材料是哪家什么时间提供的,接收人是谁,检验的参数,产品在生产过程中各环节的时间、技术参数、操作人员等信息。根据这些反馈信息,来解决企业产能成本过高,或者产品质量不稳定的原因,及时做出调整,有针对性的为客户提供更好的服务,即时发生客户投诉我们也能及时准确地为客户澄清问题,确认影响范围。同时产品生产过程的数据为生产管理决策提供有效的支持,让生产过程的问题及时的暴露、及时地处理,从而有效遏制问题的发生,将产品的质量问题以及生产线的异常状况消灭在萌芽状态。
工厂负责生产的领导需要了解整个工厂的生产进度、任务达成度、产品品质。在没有使用生产执行系统MES之前,这些信息的获取,只能通过人员填写的表报反馈,或者是电话汇报。这些信息的获取非常不及时,结果就导致企业的管理层不能及时有效的下达管理指令,制约了管理措施的有效实施。正是这个管理的“黑箱”遮住了管理层的眼睛,束缚了他们的手脚。
国内生产制造企业纷纷引入MES现场执行系统,帮助企业打破“黑箱”,打造可视工厂,使生产的过程完全透明化。生产执行系统MES可监控从原材料进厂到产品的入库的全部生产过程,记录生产过程产品所使用的材料、设备,产品检测的数据和结果以及产品在每个工序上生产的时间、人员等信息。这些信息的收集经过MES系统加以分析,就能通过系统报表实时呈现生产现场的生产进度、目标达成状况、产品品质状况,以及生产的人、机、料的利用状况,这样让整个生产现场完全透明化。企业的管理人员,无论何时身处何地,只要透过Internet就能将生产现场的状况看的清清楚楚明明白白。身在总部的老板亦能通过MES获取信息运筹帷幄,远在国外的客户当然可以来关心他们的订单进度、产品品质。
MES系统为工厂带来什么好处:
1、优化企业生产制造管理模式,强化过程管理和控制,达到精细化管理目的。
2、加强各生产部门的协同办公能力,提高工作效率、降低生产成本。
3、提高生产数据统计分析的及时性、准确性,避免人为干扰,促使企业管理标准化。
4、为企业的产品、中间产品、原材料等质量检验提供有效、规范的管理支持。
5、实时掌控计划、调度、质量、工艺、装置运行等信息情况,使各相关部门及时发现问题和解决问题。
6、最终可利用MES系统建立起规范的生产管理信息平台,使企业内部现场控制层与管理层之间的信息互联互通,以此提高企业核心竞争力。
彭慧
中国科学院沈阳自动化研究所
一、 项目背景
宇通客车是亚洲最大的客车生产企业,年产客车近3万辆,产值近百亿。 通过多年的努力,宇通客车信息化工作取得了长足的进展,到目前为止,企业成功的实施了SAP R/3系统,为企业管理能力的提升,提供了强有力的技术保障。
在成功实施了SAP之后,宇通人并没有满足,结合自己的实际需求,开始了MES的实施工作。为使企业早日成为数字化企业,进一步提高企业的核心竞争力,开始了新的征程。
在全面了解MES的理念、技术的前提下,在综合考察了汽车行业实施MES取得的成功经验及失败教训的基础上,结合企业自身的实际需求及客车制造行业本身的特点,确定先从客车生产过程追踪入手,开始宇通客车MES的实施工作,在实现全公司范围客车总装生产过程追踪的基础上,以生产工艺过程最为复杂的涂装生产为对象,开发宇通车间级的生产作业排产系统,在此基础上建立宇通客车生产指挥系统。经过慎重考察比较,最终选择了中国科学院沈阳自动化研究所作为其MES实施伙伴。
中国科学院沈阳自动化研究所是国立的科研机构,致力为企业提供先进制造领域的关键技术、整体解决方案。沈阳自动化研究所自九十年代中期开始了MES方面的研究、开发、及工程应用工作。在汽车、冶金、烟朝等行业取得了十余项成功的应用案例,具有丰富的MES实施经验,是国内领先的MES全套解决方案供应商。
二、 项目需求
在宇通客车确定了实施MES的战略目标后,如何确定具体的实施策略,就成为宇通客车与MES解决方案供应商面对的首要问题。
虽然同属汽车行业,但客车生产与轿车生产存在极大的不同。客车生产是一个人工密集、资金密集、技术密集的行业。客车生产以手工制造为主,自动化程度较低。客车生产定制化程度高,属于多品种小批量的生产方式。客车生产工艺复杂,特别是涂装生产。客车生产周期长,一般从焊装开始到试交入库,需要一周左右的时长。
在焊装阶段一般采用流水线的生产组织方式;但到了涂装阶段,一般则采用抽屉式的生产组织方式,车动人亦动;之后在总装阶段,采用流水线的生产组织方式;而之后的铺椅、试交阶段,则采用以生产工位为核心的组织方式,同样车动人亦动。总体而言,客车生产,由于生产方式及生产工艺的特殊性,生产组织形式完全不同于轿车生产,是以流水线生产为辅,以工位生产为主的生产模式。
正是由于客车生产组织方式的特殊性,为客车生产管理增加了极大的复杂性,使得客车生产MES,同轿车生产相比有了很大的不同。为客车生产过程追踪,生产作业计划的编制,生产指挥调度等MES管理功能的实现,带来了极大的挑战。
在实际生产管理中,经常出现:人找不到车,车找不到人;有车无盘,有盘无车;有位无车,有车无位;有车无料,有料无车等现象。现场生产管理的混乱,使得客车生产指挥调度无准确的依据,生产效率不高,交货期延长,物料供给不及时,出现错漏装现象…… ,等等。
通过我们对宇通客车MES深入仔细的分析,我们认为,客车生产过程追踪,是宇通MES的基础,是全面实施宇通MES的关键所在,也是生产管理人员最急迫得需求。
在解决客车生产过程追踪的基础上,如为客车生产提供一个精确的,细道作业工序、生产班组及设备的生产作业计划,使得客车生产过程变得更为有序,成为宇通客车面临的又一个亟待解决的问题。
三、 解决方案
1、 总体思路 1.1 生产过程追踪
由于客车生产是一种开放式的、非流水线的生产方式,且生产工位与生产工艺阶段不存在严格的一一对应关系,因而若实施客车生产过程追踪,必须首先实现客车生产中的车辆位置追踪;在位置追踪的基础上,实现生产工艺阶段的追踪;以及在此基础上实现生产质量追踪,生产人员追踪,物料追溯等MES功能。
所以,客车生产追踪的核心是车辆位置追踪。
为了实现车辆位置追踪,我们依据宇通的生产现状,以及宇通MES的总体规划,将宇通客车占地约百万平米的生产场地,划分为四百个左右的位置区域,覆盖了宇通客车的焊装、涂装、承装、铺椅、试交、入库等绝大部分生产过程。区域可分为两大类,一类是工作区域,用于客车生产;另一类是辅助区域,用于车辆暂存及异常处理。
其中,将焊装生产车间划分为8个生产区域(每条线2个),5个辅助区域(每条线各一个,设置了一个公用辅区)。8各生产区域设置了8个信息采集点,每条线头尾各一个。5个辅助区域,各设置一个信息采集点。
考虑到下一阶段的生产指挥调度的需求及涂装得抽屉式生产方式特点,涂装生产车间生产场地划分为近235个生产区域,每个区域设置一个信息采集点。
承装生产车间的生产场地则划分为31个生产区域,其中,与涂装得交接区及生产准备区17个,装配生产区8个,辅助工作区6个。每个区域设置一个信息采集点。
考虑到下一阶段的生产指挥调度的需求及铺椅试交开放式的生产方式特点,铺椅试交工作场地,则划分为40个工作区,54个辅助工作区。每个区域设置一个信息采集点。
在车辆位置追踪的基础上,我们定义了车辆每个工艺阶段的标准操作,如开工、完工,异常等等。
上图为试交工段区域划分及采集点配置示意图 1.2 客车生产作业计划的排产
以涂装生产为例,涂装生产大致需要三十个左右的工序,每个工序,依据生产能力配备的不同,配备一到四个班组,每天生产80-140辆客车,每一辆车依据其工艺要求,车型的不同,及使用的生产设备不同,其工时皆不尽相同。同时还用遵循各种生产作业规则及约束。
通常的生产排产方式有基于某种数学模型的数学规划法、启发式规则法、系统仿真法、人工智能方法 。考虑到宇通生产过程复杂性,流程的多变性,计算的复杂性,及系统的灵活性,以及排产的实时性等因素,我们确定采用基于基于规则的排产方法。为了缩短生产周期,我们采用了依据交货时间倒排的生产模式。
2、 系统功能 2.1 与SAP集成
接受SAP给出的车辆生产作业计划,并将车辆生产作业完工情况回报给SAP。 2.2 车辆位置及作业进度数据采集
焊装车辆位置及作业进度数据采集 涂装车辆位置及作业进度数据采集 承装流水线位置及作业进度数据采集
铺椅位置及作业进度数据采集 检车位置及作业进度数据采集 淋雨位置及作业进度数据采集 路试位置及作业进度数据采集 生产处维修组位置及作业进度数据采集 底盘维修组位置及作业进度数据采集
打阻尼胶位置及作业进度数据采集 复检交车位置及作业进度数据采集 交车入库位置及作业进度数据采集 2.3条码数据打印
车工号条码标签打印 位置条码标签打印 工艺条码标签打印 班组条码打印 人员条码打印 2.4 PDA通讯服务 2.5 生产作业过程追踪 2.6 车辆追踪结果显示
厂级车辆追踪结果查询显示 车间级车辆追踪结果查询显示 2.7 生产统计 厂级生产统计 车间级生产统计 2.7 涂装生产排产
3、 实现技术方案 3.1 数据采集方案
在综合比较了条码、RFID等追踪技术优缺点、实施可行性、实用性的前提下,确定采用条码追踪技术。
考虑到客车生产的开放式特点,数据采集设备选定了Motorola MC70无线手持PDA。为了降低投入,提高设备利用率,采用多个采集点复用设备的方案,最终配置了近百台数据采集终端。
条码标签采用普通的纸质介质。 3.2 无线通讯方案
考虑到PDA与AP通讯的不可靠性,采用了微软消息队列的通讯机制。同时也保证了追踪结果的一致性。 3.3 追踪与结果显示方案
追踪与追踪结果的查询显示,是本方案的技术核心。如何近可能实时准确记录下车辆的位置及生产状况,并实时将结果反馈给现场管理人员,是我们重点要考虑的问题。特别地要考虑到数十个客户端并发访问的问题。
本部分实现工作,我们采用了Ge Funac 用于车辆追踪的商品化平台软件——Cimplicity 及其Tracker组件。
Cimplicity是一个广泛用于汽车行业的生产监控SCADA软件平台,其内置的实时数据库,确保了在大量并发访问条件下客户端的实时性。
Tracker是一个专门用于离散制造业产品生产过程追踪的平台软件。利用该软件可以建立起企业的生产过程追踪模型,确保了追踪过程的可靠性及可扩展性。Tracker同时提供了丰富的基于组件的、面向对象的API接口,用于应用工程的定制化开发工作。
3.4 追踪系统总体结构
系统的总体结构如下图所示:
3.5 涂装作业排产实现
系统基于.NET平台开发,80辆车,经过涂装30道工序,每个工序1-4个工位,排产一编所需时间,大约为5分钟左右。
四、 实施结果
系统经过三个月左右的开发,追踪系统2008年11月顺利上线运行。
通过近400个工作区及辅助区的划分,MES系统可以实时准确地追踪到每一辆车的位置,实时展示出每一辆客车的生产状态。为生产管理人员的生产指挥工作提供了有力支撑;亦为物料配送人员的配送工作提供了准确的依据;同时亦为生产过程的持续改进,提供了数量化的客观标准。
排产系统经过五个月作用的开发,目前已进入试运行阶段。
上图为公司级生产追踪结果显示画面
MES系统调研问卷
一、 业务管理 1. 组织结构部分
1.1请介绍生产管理相关的组织架构、管理范围和管理职能,比如组织架构图,组织中各职能部门的职责范围,各职能部门中各角色的职能范围。
1.2目前各生产线人员是否分班次?人员考核是怎样的?是按件次还是按时间? 2. 订单和计划和排程
2.1目前有多少种产品?有多少种工艺路径?主材和辅材种类有多少种? 2.2请介绍目前的生产模式;是按订单生产还是按库存生产,还是其它?
2.3订单是怎么生成的,是否有ERP系统生成订单?给MES的生产订单包括哪些元素? 2.4订单下发周期,是月订单还是周?是直接下订单给车间还是把订单拆成日计划给车间? 2.5生产计划是细化到车间还是到每个机台?
2.6是否有对一些产能瓶颈的工作能力排产计划?有多少产能瓶颈的工序? 3. 生产执行与调度
3.1请介绍产品和生产工艺流程图;提供目前的产品种类,生产线的条数,工艺流程图。 3.2请介绍生产车间或产线执行流程,包括异常流程,如返工流程等。
3.3在制品的跟踪是按件次还是按批次跟踪?是否采用条码跟踪?如采用批次跟踪,是否有批次分割或合并的情况?
3.4各工序的数据收集流程是怎样的?合格产品和不合格产品的统计方式是怎样的?是否需要采集设备参数?哪些设备参数需要采集?
3.5各工序是怎样报产的,是按班次上报还是每天上报?是上报一次还是多次?
3.6各工序之间的衔接是怎样的?是否必须上一道工序完工且检验合格后,才能进入下一道工序,还是过程不做检验,只是最后终检?
3.7如果有在制品仓库,出入在制品库的流程和质检流程是怎样的?
3.8返修和异常的流程处理方式是怎样的?是回到原工序返修还是有另外的返修工序?如回原工序返修的话,对计划的影响怎么处理?如果是批次管理,返修件的物料编码是怎样的? 4. 物料和仓库管理部分
4.1目前仓库是怎么设置的?有多少个仓库?比如原材料仓,成品仓,辅料仓等? 4.2物料管理的方式是怎样的?是单件还是批次管理? 4.3原材料是否采用条码跟踪?是件次跟踪还是批次跟踪? 4.4仓库盘点周期多长?对盘亏、盘盈的处理方式是怎样的?
4.5原料仓库的采购收货作业流程是怎样的?是否有收货检验?退货的流程是怎样的? 4.6生产发料的申请流程是怎样的?是否有生产发料检验?
4.7在制品的管理是怎样的?是否有在制品仓库,在制品的出入库流程是怎样的? 4.8产成品的管理是怎样的?产成品的入库流程是怎样的?
4.9对于线边的管理流程是怎样的?对于每天或每班的线边剩余原材料是否需要退回仓库?线边库存是否有定期盘点?盘点方式是怎样的?
4.10产成品的管理是怎样的?产成品的入库流程是怎样的? 5. 质量管理部分
5.1目前哪些点需要做质检?比如采购入库检验、生产发料检验、过程检验、入库检验、发货检验等。
5.2采用的质量标准及质量管理流程是什么?
5.3各质检点目前产品取样的流程是怎样的?取样的频次是怎样的?测试流程是怎样的? 5.4目前检测的方式是什么?是设备检测还是人工检测?有哪些检测设备?检测设备能否有自动数据采集接口?
5.5质量判定的流程是怎样的?判定的方式是质量判定还是定性判定? 6. 报表部分
6.1各级部门需要关注哪些生产相关的报表?关注哪些指标? 6.2质量相关报表有哪些,日报、周报、月报有哪些?
7. 以上问卷中是否对于您认为重要的问题有所遗漏?如果有,请您说明。
二、 应用系统
1.当前有哪些生产相关的应用系统?使用情况如何?这些系统的主要功能有哪些?这些系统分别满足哪方面的业务需求?
2.现有系统与其它业务系统的连接情况? 3.现有系统的维护工作由谁负责? 4.未来会有多少人使用MES系统?
5.目前是否已经为MES系统准备好了哪些服务器?如果有,有几台?是什么配置? 6.现有系统使用过程中所遇到的主要问题是什么?哪些方面无法满足实际需要? 7.目前公司的网络情况如何?带宽如何?
8.目前公司网络是否部署到了生产线的每个机台?每个机台是否配置了电脑?操作系统是什么?
9.目前公司哪些设备具有数据采集的接口功能?数据采集接口能够提供哪些数据参数的采集?采集方式是怎样的?
10. 如果物料是通过条码标签来跟踪的,目前是否有条码打印机?有几台?
11. 是否有生产看板?如果有,是通过电脑显示器还是电子屏?看板数据采集方式是怎样的?
12. 对未来系统的期望?(主要侧重在系统的功能上)。
MES系统业务调研提纲
为了深入了解**公司MES项目现状,本文作为MES调研问卷提纲,指引双方就关注业务进行深入了解和探讨MES主要的业务流程,从而为实施MES整体解决方案奠定基础。同时,在项目调研的过程中,对于需增补的调研事项,将持续对此文档进行修订。
1. 概述
1.1 调研主题
本章节描述在调研过程将涉及的调研主题及相关内容,分为计划管理、生产管理、质量管理、设备管理、物料管理等5个方面。 1.2 调研结果
1. 基于优先级的功能需求规格(
1、2期) 2. 基于优先级的技术架构需求规格 3. 项目基本方案蓝图
2. 调研内容 2.1 计划管理
(1)车间作业计划
1) 车间作业计划的制定步骤、依据; 2) 车间作业计划的具体内容;
3) 车间作业计划的下达方式和途径; 4) 计划执行的追踪和考核;
5) 车间作业计划变更的原因及变更的处理步骤; (2)车间生产订单
1) 车间生产订单的编制方法和主要项目内容 2) 车间生产下达的方式和途径;
3) 车间生产的控制、跟踪和考核方式;
4) 车间生产调整(插入、延后、项目变更等)和终止的处理方式; (3)BOM管理
1) BOM未来在哪个系统中进行管理?MES/ERP?
2) BOM管理的制度与业务流程,一个产品的BOM是否可以有不同的物料配置. 3) BOM下达的步骤;
4) BOM变更的处理,涉及哪些部门要做调整? (4)车间生产的组织
1) 生产准备的流程,需要作哪些工作,这些工作要耗费多少时间;需要哪些人完 成,中间流转的单据有哪些;
2) 对于紧急插单生产的处理流程,审批处理流程; 3) 新产品测试生产的流程;
4) 当出现物料短缺或脱期现象时的处理流程,处理办法;
5) 对于人员、设备、工艺不合理等情况引起的车间生产中断如何处理? (5)生产能力
1) 工作中心的划分依据是什么?生产车间/机器设备/工作组?生产能力如何核 算;(重点)
2) 如何安排生产能力; 3) 如何应付生产波动; 4) 车间排产如何考虑生产能力以及其他的限制。 (6)电子看板
1) 希望在电子看板上展示什么信息? 2.2 生产管理
(1). 车间组织架构? (2). 各级别人员的权限设置——层级划分、职位划分? (3). 现场管理的区域划分,最新版的布局草图?
(4). 现场管理的时间划分,白夜班时间节点?盘点时间节点?以及其他特殊的时 间节点?
(5). 产品结构——中间产品(或二次加工材料)、最终产品?之间是否存在直接(或 间接)的从属关系?
(6). 产品的工艺流程,各加工环节中需要记录的信息(重点)? (7). 产品的投料比例设置?
(8). 产品产出的计量形式——计件、计米、称重? 2.3 质量管理
(1). 质检项定义,抽检?全检?抽检比例如何确定?生成什么样的质量报表? (2). 质检项的定义生效,流程需要定义-审核-确认-生效?
(3). 质检项的采集形式——手动?自动?以及涵盖的信息对象——人、机、产 品? (4). 不良品的名称定义——不良大类?不良名称?是否需要与产品类型对 应?
(5). 不合格品的处理办法,报废?向前反馈?
(6). 质量统计分析,数据来源——质检数据?生产数据?
(7). 针对质量统计分析,如何进行质检项优化——直接修改定义?或相关人共 同确认修改? 2.4 设备管理
(1). 设备基础信息定义——名称、类别、资产编号、简易编号? (2). 设备的监控数据类别——基本参数(运行、故障、维修等)、加工参数? (3). 设备维修的处理流程,反馈对象?反馈手段?维修流程——填写维修单据、 接受单据、现场维修、现场确认?故障的关键信息记录——故障件等?
(4). 设备保养,保养等级设置——日/月?保养机制——员工自检/专业保养? (5). 刀具的基础信息定义——名称、类别、归属设备?使用记录形式? (6). 刀具的库存设置?
(7). 刀具的寿命设置、损耗累加记录、维修记录?
(8). 刀具的使用异常反馈——维修、加工、保养等?以及相应的信息记录? 2.5 物料管理
(1). 库房基本情况:仓库的归属部门;仓库的分类标准与每类仓库的作用;规
划中各类仓库数量、分布位置、库存能力;是否有分货区、货位管理,请说明管理规则;物料的种类及分类标准。
(2). 物料生产领用的业务流程(需注意不同类型的物料之间,领用流程是否存 在区别;物料的配送模式是否涵盖推式和拉式的配送模式),特别是业务流、数据流和信息流之间的控制关系,绘制流程图。
(3). 存在车间领料二级计量吗?二级计量与一级计量之间的关系和业务处理。 (4). 生产领料出库需要哪些单据(收集票样);每种单据的作用。单据上的必要信息项目。流转去向。短缺单据出库处理;(重点)
(5). 是否存在出库检验?出库检验项目和处理过程。说明每个检验项目的作用,
检验指标的确定标准,记录那些信息,检验结果对出库产生什么影响,检验结论的处理。 (6). 出库数量的计量确认方法。(对于液体、气体、大批量等特殊物料的处理方式)(重点) (7). 各种物料出库后,是否进行标识,以何种方式进行标识(纸质单据、条码、RFID)?物料发运至现场由哪个部门承担?在现场如何交接确认?物料发运过程出现异常(例如物料丢失)如何处理?
(8). 生产退料(包括退原材料、退半成品以及退产成品)的业务流程。退料、退库需要那些单据,具体办理步骤。每种单据的作用。单据上的必要信息项目。流转去向。(收集单据票样)(重点)
(9). 生产退料是否存在检验项目,退库数量的确认方法和标准。 (10). 先用料后补出库的处理流程。
(11). 生产过程中补料(领料单以外的追加发料)如何处理,以及审批过程;
(12). 生产领料涉及报表种类,每类报表的作用,报表数据计算方法和公式;对仓库数据做哪些分析工作,分析方法是什么,需要出具哪些报表?
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