MES在各行業(yè)中的需求與解決方案（九）

羅克韋爾自動化（中國）有限公司 華镕

機械/工廠建設(shè)（按訂單建設(shè)）

本文中，專用機械制造和工廠建設(shè)是按訂單制造的范例。小數(shù)量或個性化制造是典型的按訂單制造。然而，如果是大批量，制造商會努力構(gòu)建模塊化的機械和工廠，以盡可能多地使用相同部件。

下面是按訂單制造的典型案例：

· 壓力機和沖壓線；

· 復(fù)合加工中心（鉆、銑、磨）；

· 餐具加工機械（激光、剪切、等離子弧切割）；

· 食品和飲料的設(shè)備（牛奶、糖、谷物）；

· 從原材料提取中間產(chǎn)品的設(shè)備（原油、煤、天然氣） ；

· 從空氣提取工業(yè)氣體的設(shè)備（空氣分離設(shè)備）。

以下部分描述了基于上面例子中的MES模塊要求。這個行業(yè)只部分使用MES模塊進行生產(chǎn)調(diào)度和執(zhí)行，所以他們沒有必要全面實施。這是跨區(qū)以及生產(chǎn)區(qū)內(nèi)的情況。

1 典型運行的一般概述

按訂單制造的制造流程基本上可分為兩大類：

（1）生產(chǎn)線類似于那些順序生產(chǎn)的情況，其中，制造的物品（機器、儀表、組件）從一個工作站移動到下一個工作站。各個工作站之間或多或少相互獨立，這使得每個站都能夠自由選擇后面的工作站。

（2）大件本地化制造，意味著該產(chǎn)品可以在同一地點的整個工廠里制造。非常大的單元或機械通常按這種方式制造。各個部件和組件在工作站準備，如車床、折彎機、沖床、切割機，或預(yù)裝配站，然后運輸?shù)轿?，最終裝配實際產(chǎn)品。

把這兩種方法相結(jié)合的一個典型例子是航空工業(yè)，例如空中客車。

按照訂單制造，并非要求所有的過程步驟和設(shè)備必需在相同的地點。在許多情況下，制造過程中的中間生產(chǎn)步驟是外包的。

從MES的角度看，這種外包呈現(xiàn)了一種挑戰(zhàn)，即該對象首先從這里移走，然后再重新進入該系統(tǒng)。在外包的工作期間，一般沒有當(dāng)前進展狀態(tài)的可用信息。這導(dǎo)致監(jiān)視完成日期的要求不斷增多。

建造專用機械是非常復(fù)雜的，因為每臺機械實際上都是獨一無二的。因此，用于記錄，變化管理和維護管理的工具必須滿足特殊的和任務(wù)特定的要求。

生產(chǎn)調(diào)度要求：

· 標準組件和特殊裝配件的識別；

· 工程師（可能需要的測試和調(diào)試時間包括在內(nèi)）的規(guī)劃和調(diào)度；

· 現(xiàn)有組件和那些必須制造組件之間調(diào)度同步；

· 對機器和裝配站的分配調(diào)度（如圖1所示）。

圖1 在機器控制站中工單詳細調(diào)度結(jié)果的顯示

· 協(xié)調(diào)內(nèi)部和外部制造（供應(yīng)商）；

· 基于需要資格的人員調(diào)度；

· 設(shè)置測試和調(diào)試時間，包括所需的人員和設(shè)備；

· 創(chuàng)建文檔，特別是特殊組件的文檔；

· 定義驗收測試（SAT、FAT），包括驗收標準。生產(chǎn)準備要求：

· 規(guī)定原材料和需要使用的處理工具；

· 半成品的供應(yīng)；

· 裝配站的可用性，包括工具、器具和裝配需要的制造程序；

· 小部件和耗材的試運行。

生產(chǎn)執(zhí)行要求：

· 要處理材料的可用性，材料可以經(jīng)過試運行，或直接從庫房提取，或在機器邊可用的，分配到生產(chǎn)工單；

· 機器設(shè)置，包括工具變更，附加必要的器具，并加載制造程序（CNC、PLC）以及為半成品或成品材料設(shè)置參數(shù)；

· 根據(jù)制造說明書（圖紙、文字、圖表等），把原材料處理成組件或半成品。根據(jù)部件的復(fù)雜性，產(chǎn)生的數(shù)量直接通過機器（MDA）上的計數(shù)器采集。在批處理的情況中，數(shù)量由員工使用終端（PDA）來確定。復(fù)雜部件可以使用條形碼掃描儀，通過對他們各自的序列號掃描直接進入MES，圖2所示為生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集終端（PDA，MDA）的典型操作員界面；

圖2 生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集終端（PDA，MDA）的典型操作員界面

· 生產(chǎn)物品（如安全相關(guān)的部件）的可追溯性。除了記錄批次或部件數(shù)量、工藝參數(shù)、相關(guān)人員，以及有關(guān)處理材料的關(guān)鍵數(shù)據(jù)也必須收集。這通常使用PDA設(shè)備手動完成；

· 指定數(shù)量的生產(chǎn)。無論是用統(tǒng)計計算的過量生成，還是用計數(shù)好部件和壞部件決定產(chǎn)品質(zhì)量。在這種情況下，在生產(chǎn)過程中使用QMS（在線QM、抽查等）收集質(zhì)量數(shù)據(jù)。

生產(chǎn)評估要求：

· 為每批/批次（如手工計算天數(shù)或修正數(shù)量更新）確定好部件和壞部件數(shù)量；

· 質(zhì)量數(shù)據(jù)（例如尺寸精度、材料質(zhì)量和強度）的采集；

· 復(fù)審質(zhì)量數(shù)據(jù)，建立關(guān)于工具和器具磨損，錯誤工藝參數(shù)等的結(jié)論；

· 系列部件到更高級組件的分配，以及可能把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LM（產(chǎn)品生命周期管理）中。

對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的評估通常為兩個目的提供信息。一方面，它定義了最終產(chǎn)品（或半成品或組件）的質(zhì)量。另一方面，它提供了關(guān)于生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)的結(jié)論。后者可用于維護、工廠升級，或者作為投資決策的基礎(chǔ)。

由于高度個性化產(chǎn)品和潛在客戶的需求，按訂單制造運行的特點具有高度的靈活性。在這個行業(yè)，MES解決方案必須充分支持靈活性要求，而不會產(chǎn)生任何障礙。多數(shù)情況下，MES模塊產(chǎn)生的結(jié)果必須允許手動改變。手動更改或設(shè)置可能僅會影響計劃部分，而其余部分由MES模塊按計劃處理。

2 MES功能支持的運行

（1）資源管理，如表1所示。

表1 資源管理表

（2）定義管理，如表2所示。

表2 定義管理表

（3）詳細調(diào)度，如表3所示。

表3 詳細調(diào)度表

（4）分派，如表4所示。

表4 分派表

（5）執(zhí)行管理，如表5所示。