郭瑞川+楊劍鋒+張維+孔維熙+洪宏+楊天侯

摘 要：MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)是ERP與設(shè)備底層PLC之間的聯(lián)系樞紐。以GDX1機(jī)型為例介紹了單機(jī)智能管理系統(tǒng)，并對實(shí)現(xiàn)的方式、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了剖析，從人員管理、生產(chǎn)設(shè)備分析、物料追溯、質(zhì)量預(yù)警等方面進(jìn)行了介紹，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的本地處理、快速查詢功能。

關(guān)鍵詞：單機(jī)智能管理平臺；MES系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)；數(shù)據(jù)集成

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.11.089

MES系統(tǒng)是連接上層管理ERP與下層煙機(jī)設(shè)備執(zhí)行工單任務(wù)的中間層，系統(tǒng)將接收的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行任務(wù)分解，具體至部門、工班、機(jī)臺，而通過單機(jī)智能管理平臺可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控功能，對底層生產(chǎn)數(shù)據(jù)集成、分析、管理，并將數(shù)據(jù)匯總集成至MES系統(tǒng)，從而提高信息傳遞率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全局共享。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 單機(jī)智能平臺系統(tǒng)架構(gòu)

單機(jī)智能平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

按照ISA95標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)單機(jī)智能平臺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從工單下達(dá)、生產(chǎn)反饋、設(shè)備分析、物料管控、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及評估等方面的內(nèi)容。

1.2 單機(jī)智能管理平臺軟件架構(gòu)

單機(jī)智能管理平臺軟件架構(gòu)如圖2所示。

軟件架構(gòu)包括架構(gòu)元件、聯(lián)結(jié)器、任務(wù)流。該系統(tǒng)被分為3個(gè)邏輯層次，即表示層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)訪問層。每個(gè)層次都包含多個(gè)邏輯原件。

1.3 單機(jī)智能管理平臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

單機(jī)智能管理平臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

GDX1主機(jī)、輔機(jī)共配置1套BECKHOFF嵌入式IPC主控器CX2020，完成相應(yīng)的控制功能。采用支持EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)通訊的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)對伺服控制器的高速總線驅(qū)動(dòng)；同時(shí)，控制系統(tǒng)的總線（EtherCAT）簡化了控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，確保了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速響應(yīng)。嵌入式IPC主控器與監(jiān)控操作站的通訊采用Ethernet/IP的總線協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互。

2 實(shí)現(xiàn)功能

按照實(shí)際情況與MES系統(tǒng)相結(jié)合的過程，依據(jù)“最優(yōu)對比”原則，該智能管理平臺實(shí)現(xiàn)了過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、設(shè)備報(bào)警信息處理、數(shù)據(jù)查詢與報(bào)表等功能，一方面解決了因MES系統(tǒng)龐大而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)儲存、處理效率降低和因系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)帶來的不穩(wěn)定性等問題；另一方面，切實(shí)提高了班組依靠數(shù)據(jù)解決實(shí)際問題的便捷性。以下針對一些功能進(jìn)行了闡述。

2.1 人員管理、跟蹤處理、過程實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)控界面如圖4所示。

單機(jī)智能管理平臺從MES系統(tǒng)獲得生產(chǎn)訂單，組合生產(chǎn)計(jì)劃涉及的機(jī)組、班組、生產(chǎn)牌號、生產(chǎn)產(chǎn)量、生產(chǎn)人員等內(nèi)容。如果需要變更生產(chǎn)計(jì)劃，則應(yīng)從MES系統(tǒng)更改，與單機(jī)設(shè)備無關(guān)，機(jī)組人員到位后直接查看生產(chǎn)計(jì)劃內(nèi)容。過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控與電控OPC不同，電控OPC界面展示前幾個(gè)班次的相關(guān)數(shù)據(jù)，而單機(jī)智能管理平臺則可查詢涉及本機(jī)組的所有信息，包含生產(chǎn)、設(shè)備、質(zhì)量、物料等信息，同時(shí)，增加了統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能，真實(shí)展現(xiàn)了歷史過程。這與MES的生產(chǎn)數(shù)據(jù)展現(xiàn)有區(qū)別，MES的數(shù)據(jù)展現(xiàn)功能只是展現(xiàn)目前部門的生產(chǎn)狀態(tài)，缺乏對歷史數(shù)據(jù)的查看，且對歷史數(shù)據(jù)的查詢需要有權(quán)限配置，缺乏靈活度和可適用性。針對實(shí)時(shí)監(jiān)控界面，增加了對比工單信息功能，但并不是簡單的數(shù)據(jù)的累積或列表，能反映出不同操作者在相同機(jī)組、不同機(jī)組操作的差異性，從而更加全面地了解機(jī)組的真實(shí)情況。

2.2 設(shè)備停機(jī)分析、統(tǒng)計(jì)匯總

單機(jī)智能管理平臺可實(shí)現(xiàn)快速處理設(shè)備停機(jī)、設(shè)備效率利用率計(jì)算、設(shè)備維修情況描述、設(shè)備維修經(jīng)驗(yàn)庫的查詢等功能。

管理平臺查詢界面如圖5所示。

MES系統(tǒng)一般只針對修理或設(shè)備管理者開通權(quán)限錄入或查詢設(shè)備停機(jī)、維修等內(nèi)容，而該平臺可實(shí)現(xiàn)面向機(jī)組人員查詢設(shè)備停機(jī)情況分析、維修記錄查詢、維修經(jīng)驗(yàn)庫的查看，該功能可提高機(jī)組人員的設(shè)備維修水平。同時(shí)，針對設(shè)備停機(jī)可提供更加準(zhǔn)確的原因分析，顛覆煙機(jī)設(shè)備只能反映初步的電氣故障而無法確定準(zhǔn)確原因，同時(shí)，結(jié)合電氣自診斷功能和更換維修設(shè)備換件等內(nèi)容，有利于提高設(shè)備維修的效率和水平。

2.3 在線質(zhì)量檢測結(jié)果的及時(shí)反饋

該平臺結(jié)合MES系統(tǒng)下發(fā)的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和扣分準(zhǔn)則，對離線設(shè)備的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，一方面可查詢自檢的結(jié)果快速糾正；另一方面，可了解質(zhì)量抽檢情況，并針對扣分的情況進(jìn)行跟蹤，與MES相比，提高了實(shí)時(shí)性，并使得質(zhì)量控制過程更具有依據(jù)。在質(zhì)量管控方面結(jié)合設(shè)備停機(jī)及維修情況，掌握深層次的質(zhì)量問題，切實(shí)落實(shí)設(shè)備與質(zhì)量“共同管”的思想，使生產(chǎn)全過程得到更好的管理和監(jiān)控，提高了工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量水平。

可跟蹤物料的實(shí)時(shí)跟蹤和輔料供應(yīng)商的對標(biāo)情況，指導(dǎo)班組針對特定廠家輔料的使用情況進(jìn)行篩查并及時(shí)處理異常情況。管理平臺使用情況界面如圖6所示。

輔料的成本與質(zhì)量直接制約煙草工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本，MES系統(tǒng)記錄輔料配盤、出庫入庫、庫存等信息，而電控系統(tǒng)則記錄輔料的使用剔除數(shù)量情況，該平臺結(jié)合MES與電控系統(tǒng)，一方面，從MES獲取輔料的配盤、出庫入庫、供應(yīng)商等內(nèi)容展開；另一方面，從PLC獲取各種輔料的消耗及剔除情況，這樣可得到輔料的不同供應(yīng)商提供的產(chǎn)品、卷煙成品合格率、機(jī)組設(shè)備效率三者之間的關(guān)系，通過三者關(guān)系可選擇性價(jià)比最優(yōu)的輔料供應(yīng)商的產(chǎn)品，不僅提高了設(shè)備效率，且產(chǎn)品的合格率可得到保障。

3 結(jié)束語

單機(jī)智能管理平臺通過與MES、底層PLC系統(tǒng)的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)的報(bào)警和停機(jī)原因的具體化、離線質(zhì)量數(shù)據(jù)的集成、輔料供應(yīng)商性價(jià)比等功能，可視化了設(shè)備生產(chǎn)的全過程和集成數(shù)據(jù)，提高了機(jī)組生產(chǎn)的效率和水平。本文針對GDX1單機(jī)智能管理平臺進(jìn)行了闡述，今后煙草設(shè)備的發(fā)展肯定會更加智能化，真正利用數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘等先進(jìn)技術(shù)體現(xiàn)智能化、精細(xì)化生產(chǎn)的理念。

〔編輯：張思楠〕