離散制造MES在照明工廠的應用范文

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《自動化博覽雜志》2014年第十二期

1項目背景

該照明工廠有三條生產線，生產制造72W和43W的雙端照明燈芯，主要原料為鉬絲和T型玻璃管。工藝可分為五個步驟，如圖2所示。（1）點焊穿絲：人工將鉬絲穿過T型玻璃管兩端并點焊；（2）壓封：通過焊槍將玻璃管兩端密封；（3）耐壓測試：通過自控測量玻璃管中的真空度；（4）抽空：從T型玻璃管末端抽真空并焊接密封；（5）檢查：人工檢查鉬絲在玻璃管中的長度及位置。 之前該工廠在生產管理系統中主要存在以下問題：（1）因為生產線自動化程度不高，以及沒有一套整體數據采集系統，產品計量主要以手工為主，導致計量精準度不高；（2）生產的廢品由手工錄入，沒有有效的追溯系統來記錄廢品產生的原因；（3）不能準確實時地記錄停機時間、物料消耗、產品數量等信息，無法做有效的績效計算；（4）由操作員根據經驗去倉庫拖運原料并手工記錄數量，原材料質量信息無法進入質量管理體系。對于成品質量，每個小時操作員會抽查部分產品做目測，抽查結果不會與該訂單作比對。

2項目實施與應用

該項目由GE智能平臺調研并實施。系統后臺數據庫微軟SQLSERVER數據庫，前端為ProficyPA客戶端。中間層ProficyIGS和Historian為數據采集站，負責和設備PLC進行通訊并進行數據采集。該系統主要能夠幫助工業現場通過設備PLC自動采集生產數據，實時在線以及離線質量數據錄入和采集，通過PLC自動采集設備運行狀態，訂單排產和生產全過程監控，同時做到質量、效率、報表的有效管理。系統架構圖如圖3所示?，F場有三條生產線（將來會擴展到11條線），兩臺服務器，一臺IGS采集工作站，三臺平板電腦客戶端以及相應的輔助設備（串口服務器、交換機、條碼槍、打印機等）。其中，服務器安裝在聯合工廠機房，數據采集站和客戶端安裝在車間，兩個站點通過光纖網絡連接。

IGS采集工作站通過PLC通信服務器，從三菱PLC和歐姆龍PLC捕獲實時數據。平板電腦是用來記錄生產過程數據進入系統通過客戶端軟件，也可以監控和查詢的生產歷史。條形碼掃描儀配備跟蹤批號和建立可追溯性。歷史服務器用于存儲實時數據從IFIX與PA提供歷史數據，為了觸發生產甚至和查詢歷史數據的趨勢。Portal是Web報表服務器，用于生成生產報告，客戶可以在任何電腦上運行（包括手持設備），支持微軟IE瀏覽器版本6、7和8。在實施該MES項目中，首先為工廠建立了完整的數據模型。MES不同于其它基于單一功能定制開發的信息系統，它是基于ISA95標準的完整解決方案。工廠建模包括點焊、接管、人工穿絲、壓封、耐壓測試、排氣、老練、包裝、入庫、復檢留用/報廢、工單完成等生產工藝流程，產品建模包括內膽、石英玻璃管、石英排氣管、鉬桿、鉬片、鉭片、燈絲等。工廠建模是所有應用的起點和基礎，MES數字化工廠所有功能均建立在這個完整的工廠模型基礎上，簡單地說，工廠模型是對組成生產線的設備根據一定的順序組合定義而成。這也就是為什么MES可以很好解決傳統單一功能性管理系統的數據孤島問題。

同時，該MES系統建立了針對關鍵設備，如壓封設備和耐壓測試設備的OEE績效考評系統。作為整個生產狀況的度量其定義包括停機時間(Downtime)、生產效率(Efficiency)、生產速率(ProductionRate)、生產消耗(Waste)等。標準的系統OEE計算公式為：O.E.E.=生產設備可用率×性能×質量。在該項目中設備運行時間代表了可用率，生產速率代表了性能，產品的一次合格率代表了質量的部分。實際項目中我們對于相應的參數設立了報警值，生產效率低于70%進行報警。MES項目實施后，關鍵設備OEE上升了6%。除了數字建模系統、效率管理系統，質量控制系統也是MES中非常關鍵的組成部分。在質量管理系統中，我們幫助最終用戶管理質量信息，自動化質量控制決策和分析質量和過程的性能，并提供大量的標準報表。為了有效實時完成產品追溯，我們幫助用戶規范了原材料條碼、在線檢測條碼、成品條碼等。原料條形碼編碼共21位，由批次編碼（11位）、供應商編碼（2位）、原料編碼（2位）、原料數量（6位）組成。

在線檢測條形碼編碼共6位，由產線及工藝代碼（各3位）組成，如表1所示。成品條形碼編碼共11位，訂單類型（3位），批次編碼（6位）組成。根據這些條碼用戶可以做正反雙向產品追溯。即從原料批到成品批，可以用原材料的批次和屬性來定位最終產品；或者從成品批到原料批，根據最終的產品分析出由哪些批次的原材料構成的。同時，還可以追溯到由哪條產線生產，哪一個班次，當時的環境情況等信息。這些對于廢品分析產品召回都有很強的現實意義。

3結語

制造執行系統MES位于企業上層的計劃管理系統和底層工業控制系統之間，是面向車間層的管理信息系統解決方案，連接著生產計劃與制造過程，是實現制造企業信息集成的紐帶。它的設計目的是提高車間數據采集銷量，提供一套現代化的生產質量管理解決方案，從而和企業ERP進行系統集成，進而實現提高生產效率，降低生產運營的成本。通過該照明工廠的實施和應用可以發現在離散制造企業實施一套完整的mes系統，有效地將整個工廠生產要素（人、機、料、法、環）結合在一起，避免出現信息孤島的現象，提高信息的利用率，減少項目開發周期以及日后維護成本是切實可行的。

作者：阮晨鶴趙霞單位：上海交通大學