【智能制造】MES在工业4.0标准下的规范和功能

来源:产业智能官

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关键词:智能制造 工业4.0 集成系统

    MES是一套对生产现场综合管理的集成系统。

    MES 用集成的思想替代原来的设备管理、质量管理、生产排程、DNC、数据采集软件等车间需要使用的孤立软件系统。

    MES 在信息化系统中具有承上启下的作用,是一个信息枢纽,强调信息的实时性。

    MES 从生产计划的执行、生产过程的追溯、设备的正常高效使用、保证产品质量、进行工人排班及合理激励等多个维度对生产现场进行集成管理。

    不同行业、不同生产模式的企业,应用的是MES中的某些模块或者在MES的基础上进行拓展应用。

    盘古

    信息IMS是在传统MES的基础上的升级,它是在传统MES的基础上利用工业V4.0的技术,结合精益生产的思想,结合生产特性进行全过程的生产优化,从而达到减员增效降低生产成本提高生产品质,同时进行全面的防错跟可追溯化管理

    IMS能通过信息传递,对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。

    当工厂里有实时事件发生时,IMS能对此及时做出反应、报告,并利用当前的准确数据对他们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使得IMS能够减少内部没有附加值的活动有效地指导工厂的生产运作过程,从而使其既能提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能,又能提高生产回报率。

    IMS还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。

    IMS对MES的定义强调了以下三点:

    (1)MES是对整个车间制造过程的优化,而不是单一解决某个生产瓶颈。

    (2)MES必须提供实时收集生产过程数据的功能,并做出相应的分析和处理。

    (3)MES需要与计划层和控制层进行信息交互,通过企业的连续信息流来实现企业信息集成。

    导入IMS后的11大功能

    盘古信息结合近90家客户成功导入MES及导入后的使用心得状况,以站在用户的角度整理及用户的反馈整理出IMS导入后的11大功能:

    1、资源分配及状态管理(ResourceAllocationandStatus)

    该功能管理机床、工具、人员物料、其它设备以及其它生产实体,满足生产计划的要求对其所作的预定和调度,用以保证生产的正常进行;提供资源使用情况的历史记录和实时状态信息,确保设备能够正确安装和运转。

    2、工序详细调度

    (Operations/Detail Scheduling)

    该功能提供与指定生产单元相关的优先级(Priorities)、属性(Attributes)、特征(Chameterietioa)以及处方(Recipes)等,通过基于有限能力的调度,通过考虑生产中的交错、重叠和并行操作来准确计算出设备上下料和调整时间,实现良好的作业顺序,最大限度减少生产过程中的准备时间。

    3、生产单元分配(DispatchingProductionUnits)

    该功能以作业、订单、批量、成批和工作单等形式管理生产单元间的工作流。通过调整车间已制订的生产进度,对返修品和废品进行处理,用缓冲管理的方法控制任意位置的在制品数量。当车间有事件发生时,要提供一定顺序的调度信息并按此进行相关的实时操作。

    4、过程管理(Process Management)

    该功能监控生产过程、自动纠正生产中的错误并向用户提供决策支持以提高生产效率。通过连续跟踪生产操作流程,在被监视和被控制的机器上实现一些比较底层的操作;通过报警功能,使车间人员能够及时察觉到出现了超出允许误差的加工过程;通过数据采集接口,实现智能设备与制造执行系统之间的数据交换。

    5、人力资源管理(Labor Management)

    该功能以分为单位提供每个人的状态。通过时间对比,出勤报告,行为跟踪及行为(包含资财及工具准备作业)为基础的费用为基准,实现对人力资源的间接行为的跟踪能力。

    6、维修管理(Maintenance Management)

    该功能为了提高生产和日程管理能力的设备和工具的维修行为的指示及跟踪,实现设备和工具的最佳利用效率。

    7、计划管理(Process Control)

    该功能是监视生产提供为进行中的作业向上的作业者的议事决定支援,或自动的修改,这样的行为把焦点放在从内部起作用或从一个作用到下一个作业计划跟踪、监视、控制和内部作用的机械及装备;从外部包含为了让作业者和每个人知道允许的误差范围的计划变更的警报管理。

    8、文档控制(Document Control)

    该功能控制、管理并传递与生产单元有关工作指令、配方、工程图纸、标准工艺规程、零件的数控加工程序、批量加工记录、工程更改通知以及各种转换操作间的通讯记录,并提供了信息编辑及存储功能,将向操作者提供操作数据或向设备控制层提供生产配方等指令下达给操作层,同时包括对其它重要数据(例如与环境、健康和安全制度有关的数据以及ISO信息)的控制与完整性维护。

    9、生产的跟踪及历史(Product Tracking and Genealogy)

    该功能可以看出作业的位置和在什么地方完成作业,通过状态信息了解谁在作业,供应商的资财,关联序号,现在的生产条件,警报状态及再作业后跟生产联系的其他事项。

    10、执行分析(Performance Analysis)

    该功能通过过去记录和预想结果的比较提供以分为单位报告实际的作业运行结果。执行分析结果包含资源活用,资源可用性,生产单元的周期,日程遵守,及标准遵守的测试值。具体化从测试作业因数的许多异样的功能收集的信息,这样的结果应该以报告的形式准备或可以在线提供对执行的实时评价。

    11、数据采集(Data Collection/Acquisition)

    该功能通过数据采集接口来获取并更新与生产管理功能相关的各种数据和参数,包括产品跟踪、维护产品历史记录以及其它参数。这些现场数据,可以从车间手工方式录入或由各种自动方式获取。

    IMS最终目的

    使系统应用到实际的生产管理中去,使其服务于生产、方便管理,从而使全厂的生产在信息化管理的方式下更加趋于合理化,最终提高整个企业的经济效益。

    IMS的未来发展方向是作为工厂的核心管理系统,最终实现工厂在MES控制下进行精益生产、全自动化生产、个性化生产。

    MES系统

    概述

    制造执行系统 (manufacturing execution system,简称MES)是美国AMR公司(Advanced Manufacturing Research,Inc.)在90年代初提出的,旨在加强MRP计划的执行功能,把MRP计划同车间作业现场控制,通过执行系统联系起来。这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设置了必要的接口,与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。

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    MES的定义

    制造执行系统协会(Manufacturing Execution System Association,MESA)对MES所下的定义:“MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时,MES能对此及时做出反应、报告,并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动,有效地指导工厂的生产运作过程,从而使其既能提高工厂及时交货能力,改善物料的流通性能,又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”

    MESA在MES定义中强调了以下三点:  

    MES是对整个车间制造过程的优化,而不是单一的解决某个生产瓶颈;   

    MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能,并作出相应的分析和处理。  

    MES需要与计划层和控制层进行信息交互,通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。

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    MES能解决的问题:

    出现用户产品投诉的时候,能否根据产品文字号码追溯这批产品的所有生产过程信息?

    能否立即查明它的:原料供应商、操作机台、操作人员、经过的工序、生产时间日期和关键的工艺参数?  

    同一条生产线需要混合组装多种型号产品的时候,能否自动校验和操作提示以防止工人部件装配错误、产品生产流程错误、产品混装和货品交接错误?  

    过去12小时之内生产线上出现最多的5种产品缺陷是什么?

    次品数量各是多少?   

    目前仓库以及前工序、中工序、后工序线上的每种产品数量各是多少?

    要分别供应给哪些供应商?

    何时能够及时交货?   

    生产线和加工设备有多少时间在生产,多少时间在停转和空转?

    影响设备生产潜能的最主要原因是:设备故障?调度失误?材料供应不及时?工人培训不够?还是工艺指标不合理?   

    能否对产品的质量检测数据自动进行统计和分析,精确区分产品质量的随机波动与异常波动,将质量隐患消灭于萌芽之中?  

    能否废除人工报表,自动统计每个过程的生产数量、合格率和缺陷代码?

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    MES的定位,是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层,主要负责车间生产管理和调度执行。一个设计良好的MES系统可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能,使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。系统通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产,协助企业建立一体化和实时化的信息体系。

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    MES目标:

    1)不下车间掌控生产现场状况工艺参数监测、实录、受控   

    2)制程品质管理,问题追溯分析   

    3)物料损耗、配给跟踪管理   

    4)生产排程管理,合理安排工单   

    5)客户订单跟踪管理,如期出货   

    6)生产异常,及时报警提示   

    7)设备维护管理,自动提示保养   

    8)OEE指标分析,提升设备效率  

    9)自动数据采集,实时准确客观   

    10)报表自动及时生成,无纸化   

    11)员工生产跟踪,考核依据客观   

    12)细化成本管理,预算执行分析

    (审核编辑: 智汇张瑜)