MES系统农机制造行业解决方案

MES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;另一方面,M

执行制造系统(MES)是现代制造管理自动化领域的一项重要技术,它位于企业高端ERP与低端设备自动控制系统之间:一方面,MES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;另一方面,MES可以采集设备、仪表状态数据,适时监控低端设备运行状态,为ERP、SCM提供现场适时数据,加强高端计划管理层与底层的沟通,起到承上启下的作用。本文结合MES系统在某农机集团新驾驶室工厂的具体解决方案,来阐述分析MES系统在农机制造行业里的广阔应用前景,并给出合理化建议。


 
1 前言
目前,MES系统在汽车行业中已经得到广泛的应用,而MES系统在农机制造行业的应用却指可数。本文结合MES系统在某农机集团新驾驶室工厂的具体解决方案为例子,来阐述分析MES系统在农机制造行业里的广阔应用前景。

 
2 MES系统在某农机集团新驾驶室工厂的具体解决方案
2.1 方案目标
1)解决生产瓶颈,提高生产效率:
u生产环节数据及时、准确的传递;
u缩短新产品从试制到全面生产过程的时间;
u降低自动化制造过程的成本;
u能对其供应链进行优化;
u减少为产品全生命周期所投入工作量。
 
2)实时化、无纸化、可视化:MES应用能够方便地管理企业车间的生产活动,提供更强的实时性,摒弃传统车间的纸质信息传输方式,达到车间生产过程的无纸化管理,并使车间的所有活动可视化地呈现出来,实现车间透明化管理,构建实时化、无纸化、可视化的数字工厂。
 
3)实施范围在新驾驶室工厂实施的MES系统,范围包括四个车间:下料车间、焊装车间、涂装车间、内装车间等等。
 

2.2 MES系统总体目标
1)实现生产协同按照大规模定制和精益生产的理论方法,建立基于订单的拉动式生产模式,实现厂外与主机厂的生产协同、厂内下料、焊装、涂装及内装车间关联的动态优化排产。
2)建立企业一体化系统实现CAPP、PLM等数字化产品设计成果与制造过程的紧密集成,使产品的设计成果及工艺参数可直接应用于生产设备、现场作业以及质量控制;实现SAP-ERP、MES、仓库条码管理系统、安灯系统以及设备的集成,使企业经营管理与制造过程集成,打通管理层和设备层间信息断层,实现各系统间信息交互与共享。
3)制造过程实时监控通过现代物(务)联网技术,实现生产要素的集成(人、机、料、法、环、测),实现制造过程的实时监控。
4)提高现场问题解决效率
通过目视化管理技术,实现制造过程的智能化指挥及透明化管理。
5)物料实时跟踪、准时配送
按照精益物流的理论,实现制造过程实时的在制品跟踪、准时及优化的物流配送、数字化的物料识别。
6)制造过程质量控制与追溯
通过SPC等技术,实现制造过程的在线质量控制;记录生产过程中的质量相关信息,形成质量档案,支持产品的精确质量追溯。
7)制造成本实时、准确
通过实时的制造过程数据归集,计算实时、准确的制造成本。
 

2.3 MES系统主要业务流程
MES系统功能覆盖了制造过程中的计划、作业、物流和质量四条业务主线,如下图1示意。各条主线既独立运行,又互相配合。当作业计划下达到车间后,所有业务线应以作业线为核心运行。计划线应根据作业的实绩动态调整其后的作业计划,物流除了在作业过程中进行在制品跟踪监督外,还应根据作业的要求执行配送任务。质量负责在作业过程中进行质量检验和监督,并对不合品进行处理。产品生产完成后,根据各业务线运行过程数据,生成制造档案,可用于将来的质量追溯及统计分析。
业务主线图
图1:业务主线图
 

2.4 主要产品驾驶室跟踪流程
驾驶室跟踪流程图
图2:驾驶室跟踪流程图
 
系统通过车辆的生产序列号及条码或RFID数字化标识方式,通过在生产工位和运输路径上的数据读写设备,读取在制驾驶室的序列号,实现对驾驶室从焊装、涂装到内装的全程跟踪。
 
1)焊接车间:在骨架上线时,系统打印驾驶室生产序列号条码,由工人附着在驾驶室骨架上,线上各工位通过条码扫描器,获取该车型的焊接参数等信息,对其进行焊装;在总焊接时,将左右侧围、前围和底板等零部件信息与驾驶室生产序列条码绑定,记录装配的零件信息;加工检验完成后送往涂装车间。
 
2)涂装车间:使用AVI车体识别系统实现对在制驾驶室进行跟踪。AVI系统将驾驶室跟踪的信息通过接口传递给MES系统,MES将驾驶室涂装颜色等信息传递给涂装设备;驾驶室从涂装车间加工完成后进入PBS的缓冲区,车辆在PBS缓冲区通过与PBS调度系统接口获取跟踪信息。PBS根据内装车间的计划上线序列调整车辆顺序,安排上线。
 
3)内装车间:驾驶室经过上线点,系统人工扫描车体上的序列号,并将此序列号发送到SPS配料区。由驾驶室装配生产进度拉动SPS配料区送料。内饰装配生产线各工位扫描驾驶室序列号,获取相应的装配指导和装配参数。驾驶室生产完成,进行条码补打及入库。

 
2.5 MES系统功能结构
本项目的制造运行系统总体构成如下图3:
MES系统功能结构图
图3:MES系统功能结构图
 
系统功能主要包括了车间运行中的四条主线功能:计划线、作业线、物流线和质量线。这些业务功能通过开放的信息系统接口与企业ERP、PDM、PLM等系统连接,通过统一的设备接口和底层控制系统连接,实现制造过程横向到边、纵向到底的集成。
 
四个车间的主要功能配置包括:计划管理、现场作业、在制品跟踪、物料配送、设备监控、目视化管理、质量管理、设备管理等功能。
 

2.6 MES系统集成
制造运行系统从产品上与CAPP、PLM集成,实现从产品设计到制造运行的横向一体化,大大缩短产品的设计、制造周期;从业务上,与SAP-ERP、仓库条码管理系统、底层的设备及安灯系统集成在一起,使得生产管理的业务指令可直达生产设备,并将产品的设计成果和工艺信息直接应用于生产现场和设备控制,从而实现面向市场需求的快速响应制造机制。
 
制造运行系统作为智能工厂运行的中枢,将各分散的信息系统及设备集成起来,实现了软硬件一体化集成,以及车间生产管理、工艺管理、过程管理、质量管理,和企业设计层和管理层同车间的信息交互和共享。通过实时、准确的制造过程数据,为企业的经营管理提供切实有效的支撑,为企业的实时、准确的成本核算,提供及时、真实的依据。
MES系统集成图
图4:MES系统集成图
 

3 结论
本文结合MES系统在某农机集团新驾驶室工厂的具体解决方案,详细介绍了MES系统在农机制造行业方案规划及实施的过程及思路。从方案的构成和业主的反馈来看,MES系统在在农机制造行业有以下几点认识和结论:
1)对于农机制造行业,无论自动化程度是否足够高,不影响MES系统的实施,无非是获取数据来源的途径是通过自动化智能信息模式还是通过人工扫描和输入的方式;
2)目前农机制造行业,自动化程度往往偏低,生产过程及相关数据的信息化程度就更低了,而人工参与过多及纸质数据传输的结果就是效率及质量得不到保证。对此MES系统作为小投入、大回报的信息化系统,可以在不影响原有土建及工艺投入的前提下,让整个企业的生产质量和管理效率获得质的提升,因此对于中国大量农机制造行业,MES系统具有非常广阔的应用前景。
3)农机制造行业实施MES系统,除了MES系统本身软硬件的投入外,企业自身需要转变生产管理理念,由原来的粗放型管理,转变到MES实施后的精细化管理,这个甚至比软硬件的投入对企业效率的提高更重要。
 
 


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