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制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingE xecutionS ystem，MES)的概念形成于20世紀80年代末，90年代逐步完善并得到迅速發(fā)展。美國先進制造研究機構(gòu)AMR將MES定義為：“位于上層的計劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”，它為計劃的執(zhí)行而跟蹤所有資源(人、設(shè)備、物料)的當前狀態(tài)。本文結(jié)合大型汽車變速箱裝配線MES系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)實踐，對MES系統(tǒng)的體系、功能結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)進行介紹。

  一 裝配生產(chǎn)線配置分析

  裝配生產(chǎn)車間的設(shè)備系統(tǒng)主要包括以下四類：裝配生產(chǎn)線、裝配線料架、物料倉庫和送料系統(tǒng)。

  根據(jù)企業(yè)確定的系統(tǒng)設(shè)計目標，追蹤當前技術(shù)發(fā)展趨勢，建設(shè)一個自動化程度高的裝配生產(chǎn)車間，相關(guān)設(shè)備選用了先進的裝配生產(chǎn)線、智能料架、智能立體倉庫和智能送料小車，并通過制造執(zhí)行系統(tǒng)將各類設(shè)備和系統(tǒng)有機地集成起來，達到生產(chǎn)過程的高度自動化。

  1 裝配生產(chǎn)線

  包括流水線裝配小車、裝配工具和設(shè)備，裝配小車采用新型的軌道導(dǎo)向小車(Rail Guided Vehicles， RGV)和自動導(dǎo)向小車(Automatic Guided Vehicles， AGV)，取代配置相對復(fù)雜而且機動性差的輸送機系統(tǒng)。

  2 裝配線料架

  采用智能料架管理，實現(xiàn)各個工位主要零部件的上料、用料、存儲的自動計數(shù)等功能，以便于物料的申請與配送，提高供料自動化程度。

  3 零部件倉庫

  存放零部件的堆場有：主倉庫、部件裝配車間、自制件倉庫等。其中，主倉庫采用智能化的立體倉庫，實現(xiàn)自動化出料。

  4 物料配送系統(tǒng)

  采用激光導(dǎo)向小車(Laser Guided Vehicles，LGV)進行物料配送。激光導(dǎo)引方式與電磁、光學(xué)、慣性導(dǎo)引方式相比，具有停止精度高，自主性強，智能化程度高，適應(yīng)性、靈活性強，路徑的擴充和更改更為方便，安裝成本低，運行可靠性高等優(yōu)點。

  二 裝配生產(chǎn)物流、數(shù)據(jù)流分析

  1 系統(tǒng)主要物流

  為了設(shè)計出合理的MES系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)，需要分析裝配車間物流變化，主要包括以下幾個環(huán)節(jié)：

  1)制訂裝配生產(chǎn)計劃：計劃部門根據(jù)市場需求等情況制訂裝配計劃。

  2)倉庫進貨、備料：為保證裝配計劃的實施，采購部門采購零部件并進貨人庫。

  3)倉庫出料：按裝配生產(chǎn)任務(wù)，從智能倉庫中以一定的節(jié)奏出料到配送中心。

  4)小車送料：運料LGV小車將零部件從配送中心運到相應(yīng)裝配工位，上料架。

  5)工位裝配：各個工位按裝配工藝將相應(yīng)零部件進行裝配。

  6)下線入庫：完成裝配并經(jīng)檢測的產(chǎn)品下線，入成品緩存區(qū)。

  7)銷售出庫：按生產(chǎn)訂單，將相關(guān)的成品出庫運出生產(chǎn)車間。

2、系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)處理流程與物流對應(yīng)的主要數(shù)據(jù)處理流程如圖1所示

  三、 MES系統(tǒng)軟件功能設(shè)計

  MES是用來輔助生產(chǎn)管理人員收集現(xiàn)場資料，并控制現(xiàn)場制造流程的應(yīng)用軟件，是企業(yè)改善制造流程、提高生產(chǎn)效益的工具。

  1 系統(tǒng)設(shè)計基本原則

  為搞好MES系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，確定下列設(shè)計基本原則：

  1)以最大限度符合用戶需求為目標：系統(tǒng)設(shè)計中，充分了解用戶需求，掌握系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程與各項資源；

  2)樹立全局觀點，局部適應(yīng)總體，注重系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性；

  3)注意系統(tǒng)安全性和可靠性；

  4)注意系統(tǒng)的可擴展性，預(yù)留相關(guān)系統(tǒng)接口；

  5)不盲目追求新技術(shù)，盡量做到實用：一個好的系統(tǒng)首先應(yīng)該是一個可用的系統(tǒng)；

  6)用戶操作界面友好，直觀明了，操作簡便。

  2 軟件功能模塊

  MES主要有以下幾大功能，與企業(yè)的其它各個系統(tǒng)之間的關(guān)系如圖2所示。

  3 軟件功能簡述

  1)裝配計劃管理：包括總成年度、月度、三日滾動和當日裝配計劃的編制和調(diào)整；總成三日滾動、當日裝配計劃下達、執(zhí)行和計劃進度跟蹤。裝配計劃與ERP系統(tǒng)等的接口。

  2)裝配工藝管理：包括裝配生產(chǎn)線的各個工位的工序、裝配的零部件、裝配時間等的管理，以及裝配工藝改進、工位裝配工藝瀏覽人機界面。

  3)物料配送管理：根據(jù)總成當日裝配計劃、工位智能料架記錄合理配送各個工位料架的物料，并提供物料消耗情況及配送批次跟蹤。

  4)質(zhì)量在線管理：根據(jù)質(zhì)量標準，對所采集的數(shù)據(jù)進行自動判斷，超標情況進行報警，實現(xiàn)質(zhì)量在線控制和統(tǒng)計分析。

  5)設(shè)備維護管理：裝配車間設(shè)備運行和維修記錄管理；包括設(shè)備故障信息、設(shè)備例行檢修項目和設(shè)備的定期例行檢修(維護、保養(yǎng)、點檢和潤滑計劃管理)和生成維修備件領(lǐng)料單和清單。

  6)車間考核和管理：根據(jù)裝配追蹤過程記錄的信息，對每個工位、每個工人、每個工班進行考核(質(zhì)量、消耗、產(chǎn)量、設(shè)備)。

7)生產(chǎn)統(tǒng)計分析：根據(jù)裝配追蹤過程記錄的信息，生成裝配車間的各種統(tǒng)計資料，如班報、日報、月報和年報等。計劃完成情況，裝配領(lǐng)料與裝配成品用料統(tǒng)計比較。

  8)裝配過程監(jiān)控：實現(xiàn)對裝配線各工位、工序裝配信息的實時監(jiān)控、裝配車間設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控、裝配車間設(shè)備報警控制，并通過LED大屏幕顯示實時控制信息。這些信息作為質(zhì)量檔案予以保存。

  9)數(shù)據(jù)采集和接口：裝配車間各特殊工位的專用設(shè)備(壓裝機、翻轉(zhuǎn)機、擰緊機)控制，以滿足相應(yīng)工位的特殊裝配工藝要求；通過PLC控制總站采集現(xiàn)場專用設(shè)備(壓裝機、電動擰緊機、間隙測量機、密封測試機)運行狀態(tài)。負責(zé)總裝、分裝料架儲料實時參數(shù)采集。

  10)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理：包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹、裝配工藝控制參數(shù)、質(zhì)量標準、設(shè)備基本信息、設(shè)備運行參數(shù)標準，以及維護保養(yǎng)項目信息維護和查詢。

  四 MES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

  1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  MES系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)與B/S結(jié)構(gòu)相混合的方式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

  一部分查詢、瀏覽和工位操作功能采用B/S方式實現(xiàn)，如工位工業(yè)平板機上的工藝瀏覽功能等；其它功能大多采用C/S方式實現(xiàn)。

  數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理，接受WEB服務(wù)器的數(shù)據(jù)請求，發(fā)送數(shù)據(jù)給應(yīng)用程序。Intranet用戶通過訪問Web服務(wù)器來獲得處理界面。在工作站上用瀏覽器進行瀏覽，在Web服務(wù)器上采用ASPAET程序?qū)�客戶要求進行響應(yīng)，根據(jù)客戶要求從數(shù)據(jù)庫中查找數(shù)據(jù)返回客戶端。

  2 開發(fā)平臺

  操作系統(tǒng)、服務(wù)器端采用 Windows2003 Server，

  客戶端采用 Windows 2003 Professional，

  數(shù)據(jù)庫采用 Microsoft SQL Server2000，

  程序設(shè)計采用 BorlandC++ Builder，ASP.Net，

  網(wǎng)絡(luò)平臺采用 Visual Studio.Net2003 Enterprise，

  系統(tǒng)所使用的設(shè)備主要包括以下幾種：

  服務(wù)器： IBM Xseries3 458 670-LID

  工作站： P4

  2.8G/512M/80G

  工業(yè)控制計算機： 研華IPC-610

  工業(yè)平板機： 研華TPC-1260T

  五 結(jié)束語

  MES系統(tǒng)是建立在裝配車間生產(chǎn)線各種機械、電子設(shè)備基礎(chǔ)上的，必然要受到這些設(shè)備的制約，設(shè)備的自動化程度在一定程度上決定了MES系統(tǒng)功能。MES系統(tǒng)的建設(shè)和實施，是企業(yè)優(yōu)化制造流程、進行技術(shù)改造、促進生產(chǎn)和管理的一個重要手段。