蔣恩偉，吳俊，李文華

（洛陽萬基鋁加工有限公司，洛陽 ）

MES（Manufacturing Execution System）即制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)，是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。MES可以為企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計(jì)劃排產(chǎn)管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、工作中心/設(shè)備管理、工具工裝管理、采購管理、成本管理、項(xiàng)目看板管理、生產(chǎn)過程控制、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等管理模塊。

鋁箔的MES系統(tǒng)的項(xiàng)目實(shí)施建議應(yīng)分兩期進(jìn)行，第一期主要完成生產(chǎn)過程卷數(shù)據(jù)的管理，保證卷數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，做到 “賬物”相符。從成本方面考慮，一套最簡且實(shí)用的MES系統(tǒng)需要用到計(jì)劃排產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、庫存管理、生產(chǎn)過程管理、客戶管理（標(biāo)簽、質(zhì)檢證明）等模塊。第二期主要完成MES系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備、表面檢測設(shè)備的連接，讀取設(shè)備工藝參數(shù)，完成一些高級數(shù)據(jù)分析。

鋁箔生產(chǎn)可以說是鋁加工行業(yè)中流程最復(fù)雜的，根據(jù)鋁箔生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，一卷10噸左右，直徑2米的鋁箔坯料大卷從開坯到裝箱入庫，因工藝分卷、自然斷帶，最后套切成成品小卷，會產(chǎn)生大量的卷數(shù)據(jù)，怎么管理這些卷數(shù)據(jù)，從卷數(shù)據(jù)上追溯卷的生產(chǎn)過程、質(zhì)量信息，需要在MES系統(tǒng)實(shí)施前做個(gè)完整的規(guī)劃。本文從低成本、高實(shí)用性方面論述鋁箔MES的運(yùn)行流程和實(shí)施要點(diǎn)。

1 鋁箔MES的方案規(guī)劃

1.1 需求分析

生產(chǎn)計(jì)劃的管理傳統(tǒng)的做法是由工藝計(jì)劃員編制生產(chǎn)料本，并將生產(chǎn)工藝要求填寫在工藝卡片上，軋機(jī)操作人員根據(jù)料本挑選坯料，按照工藝卡片的要求進(jìn)行生產(chǎn)，并將生產(chǎn)情況填寫在工藝卡片上，工藝卡片隨生產(chǎn)工序流轉(zhuǎn)。由于所有的工藝參數(shù)填寫都是手工填寫，由于疏忽以及字跡不規(guī)范造成許多錯(cuò)誤，甚至有些錯(cuò)誤能夠一直伴隨著產(chǎn)品到客戶而不被發(fā)現(xiàn)。

由于是手工填寫的工藝卡片，不利于工藝資料的收集、整理，不利于生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，而MES系統(tǒng)可以輕松做到。

有些上下游企業(yè)走在了信息化發(fā)展的前列，已經(jīng)實(shí)施了各自的MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品出庫、入庫的電子化識別統(tǒng)計(jì)，沒有實(shí)施MES系統(tǒng)的企業(yè)的產(chǎn)品標(biāo)識無法與這些先進(jìn)企業(yè)的MES系統(tǒng)兼容，有些企業(yè)甚至因?yàn)檫@個(gè)原因拒絕接受上游客戶產(chǎn)品入庫，造成不必要的糾紛。

1.2 方案規(guī)劃

一個(gè)完整的鋁箔MES流程如下圖1：

圖1 完整的鋁箔MES流程

建設(shè)一套低成本的實(shí)用和夠用的鋁箔MES系統(tǒng)需要考慮以下因素：

（1） 功能模塊不宜過多，但至少有計(jì)劃排產(chǎn)管理模塊、質(zhì)量管理模塊、庫存管理模塊、生產(chǎn)過程管理模塊、客戶管理模塊（標(biāo)簽、質(zhì)檢證明）、稱重和賬物校驗(yàn)等模塊。

（2） 為減少數(shù)據(jù)錄入時(shí)出錯(cuò)，絕大部分的數(shù)據(jù)錄入工作由計(jì)劃員和質(zhì)檢人員等有良好辦公條件的人員錄入，盡量減少設(shè)備操作人員錄入數(shù)據(jù)的工作量，這樣一來生產(chǎn)計(jì)劃編排的人員的工作量就大大增加了，要同時(shí)加強(qiáng)計(jì)劃人員的力量。

（3） MES系統(tǒng)中要用到移動掃描設(shè)備，生產(chǎn)廠區(qū)必須有WiFi網(wǎng)絡(luò)覆蓋；數(shù)據(jù)服務(wù)器須有冗余功能，保證數(shù)據(jù)安全，數(shù)據(jù)服務(wù)架構(gòu)選用B/S模式，可以降低對現(xiàn)場計(jì)算機(jī)設(shè)備的要求。

（4） 程序設(shè)計(jì)及上考慮預(yù)留與自動化設(shè)備和表面檢測設(shè)備的接口，預(yù)留與企業(yè)其它軟件系統(tǒng)的接口。

鋁箔MES系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)圖2：

圖2 鋁箔MES系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)

2 項(xiàng)目實(shí)施

2.1 硬件配置

鋁箔MES系統(tǒng)對服務(wù)器的要求不高，沒有大量的計(jì)算任務(wù)，中低檔的服務(wù)器就能勝任，但沒有硬件冗余功能的服務(wù)器風(fēng)險(xiǎn)太大，一旦服務(wù)器宕機(jī)，給鋁箔生產(chǎn)帶來混亂，要重視數(shù)據(jù)安全。從低成本上考慮必須具備雙機(jī)熱備用功能，如果企業(yè)已經(jīng)上了私有云系統(tǒng)，在私有云上運(yùn)行虛擬服務(wù)器會更加安全。

考慮到現(xiàn)場布線困難，在軋制車間、分切車間、包裝車間、成品庫車間進(jìn)行WiFi覆蓋，為保證網(wǎng)絡(luò)連接可靠，選用電信級無線AP。

鋁箔MES使用手持式PDA作為“賬物”校驗(yàn)工具，每臺生產(chǎn)設(shè)備配備一臺帶無線網(wǎng)卡的臺式電腦運(yùn)行MES系統(tǒng)，作為數(shù)據(jù)錄入終端，臺式電腦可加裝無線網(wǎng)卡，無線連接到網(wǎng)絡(luò)上。

老式的電子平臺秤都標(biāo)配有com通訊口，只需要一根com通訊線，就能將平臺秤連接到臺式電腦的com通訊口上，實(shí)現(xiàn)自動稱重。新式的電子平臺秤標(biāo)一般都有以太網(wǎng)通訊功能，可通過以太網(wǎng)交換機(jī)與臺式電腦通訊，硬件拓?fù)鋱D3：

圖3 以太網(wǎng)交換機(jī)與臺式電腦通訊

2.2 一個(gè)完整的鋁箔MES系統(tǒng)流程圖

（1）軋制工序流程：軋機(jī)工藝計(jì)劃員根據(jù)事先錄入系統(tǒng)的鋁箔坯料信息和排產(chǎn)單制作軋機(jī)生產(chǎn)計(jì)劃，這些計(jì)劃可以在軋機(jī)主操M(fèi)ES界面上看到，軋機(jī)主操選擇其中一項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行生產(chǎn)，道次結(jié)束進(jìn)行報(bào)工操作，完成報(bào)工的卷信息傳送至質(zhì)檢MES界面，質(zhì)檢員檢驗(yàn)后在MES界面錄入質(zhì)檢信息，再進(jìn)行第二道次的生產(chǎn)，直至生產(chǎn)出成品大卷。流程圖如下：

（2）分切工序流程：軋制工序完成的成品大卷信息傳至分切工藝計(jì)劃員，制作分切計(jì)劃單，完成后的分切計(jì)劃單傳至分切操作員MES界面，分切操作員按計(jì)劃生產(chǎn)，每車次完工后，通知分切質(zhì)檢員檢驗(yàn)，同時(shí)打印不干膠標(biāo)簽貼在對應(yīng)的分切成品小卷上并進(jìn)行報(bào)工、裝框，分切質(zhì)檢員將質(zhì)檢結(jié)果錄入MES系統(tǒng)。當(dāng)一個(gè)料框裝滿后工作人員用PDA按約定的順序逐個(gè)掃描料框的分切成品小卷標(biāo)簽，記錄分切成品小卷在料框里的物理位置，生成料框隨行卡。在MES系統(tǒng)里執(zhí)行轉(zhuǎn)框操作，料框信息傳至退火工序。

（3）退火工序流程：退火工藝員接到接收料框的請求后，持PDA按照約定的掃描順序?qū)α峡蚶锏某善沸【恚?biāo)簽）進(jìn)行掃描，掃描結(jié)果自動與系統(tǒng)里的料框隨行卡進(jìn)行比對，防止分切工序掃描順序錯(cuò)誤或其他原因造成隨行卡與料框成品小卷物理位置不符，這個(gè)步驟非常重要，因?yàn)樽罱K成品小卷在包裝前要進(jìn)行扒料檢驗(yàn)，成品小卷標(biāo)簽有可能丟失，MES系統(tǒng)需要根據(jù)系統(tǒng)里隨行卡記錄的成品小卷的物理位置打印對應(yīng)成品小卷商標(biāo)。

（4） 包裝工序流程：完成退火的料框送至包裝車間，經(jīng)成品檢驗(yàn)合格后，在MES系統(tǒng)輸入需要包裝的料框號碼，該料框的所有成品小卷明細(xì)按照隨行卡記錄的順序顯示出來，料框里第一軸第一卷就與MES系統(tǒng)里的第一條卷明細(xì)對應(yīng)起來，將該卷放到稱重臺上計(jì)算機(jī)自動記錄稱重結(jié)果保存在第一條卷明細(xì)內(nèi)，同時(shí)打印成品小卷商標(biāo)，以此類推直到該料框所有成品小卷稱重完畢。

在稱重前包裝計(jì)劃員需要制作制箱和包裝任務(wù)單，稱重管理員根據(jù)制箱和包裝任務(wù)單的要求對成品小卷進(jìn)行配箱，MES系統(tǒng)也會記錄哪幾個(gè)成品小卷裝在一個(gè)箱子內(nèi)，同時(shí)按事先設(shè)計(jì)好的模板打印出箱商標(biāo)。

裝箱人員用PDA先掃描箱商標(biāo)的條形碼，PDA上顯示該箱裝箱的卷的數(shù)量和明細(xì)，再依次掃描箱內(nèi)的成品小卷商標(biāo)條形碼，MES系統(tǒng)會自動進(jìn)行核對，完成裝箱。流程簡圖如下：

（5） 入庫和出庫流程：在MES系統(tǒng)上制作入庫單，入庫單上有入庫單條形編碼，庫管人員用PDA掃描入庫單條形碼，將要入庫的箱子明細(xì)裝入PDA里，找到存放在成品庫里的箱子，掃描箱子上的箱商標(biāo)條形碼核對入庫，并記錄箱子存放位置。

出庫時(shí)先在MES上選擇需要出庫的箱子生成出庫單，打印并交給叉車司機(jī)備貨，貨物備齊后，倉庫保管員用PDA掃描出庫單上的條形編碼，將需要出庫的箱子明細(xì)裝入PDA，掃描箱子上的箱商標(biāo)條形碼，核對出庫，核對無誤后打印貨物隨行卡，完成出庫。

圖4 完整的鋁箔MES系統(tǒng)流程圖

圖5 分切工序流程簡圖

圖6 退火工序流程簡圖

3 程序開發(fā)中需要注意的事項(xiàng)

（1） 做好卷號的編碼規(guī)則制定，便于MES系統(tǒng)能從卷編號上追溯到坯料來源、成品用途等，卷號是卷的身份證號碼，卷標(biāo)簽是鋁箔卷的身份證，要及時(shí)準(zhǔn)確的張貼在成品小卷上。

標(biāo)簽紙的材質(zhì)應(yīng)選用亞銀紙，亞銀紙最高可承受250度退火溫度而不損壞而成本較低，普通的不干膠標(biāo)簽，在這個(gè)溫度下變黑而不能辨認(rèn)標(biāo)簽信息。如果退火溫度達(dá)到三百度左右，亞銀紙也會變黑。能耐到300度高溫的標(biāo)簽紙成本較高，不建議使用。

成品小卷標(biāo)簽（下圖）

（2） 要做好料框的管理，從分切工序開始直到包裝入庫，物料流轉(zhuǎn)都是以料框?yàn)閱挝贿M(jìn)行的。每個(gè)料框要有唯一的編號，便于MES系統(tǒng)根據(jù)料框來判斷哪些成品小卷在什么位置，需要對成品小卷進(jìn)行什么操作。

對料框的操作有料框刪除、裝框掃描、料框轉(zhuǎn)移、料框清零。料框刪除是指在分切工序成品小卷需要在兩個(gè)料框之間調(diào)整，其中被清空的一個(gè)料框可以執(zhí)行料框刪除（把已經(jīng)裝入的成品小卷記錄刪除）；裝框掃描是指在分切工序用PDA掃描料框里的成品小卷物理位置，制作料框的隨行卡；料框轉(zhuǎn)移用于把裝滿成品小卷的料框從分切工序往退火工序轉(zhuǎn)移，并在退火工序?qū)α峡蚶镞叺某善沸【磉M(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)成品小卷的物理位置和卷號是否和隨行卡記錄的一致；料框清零是指料框里的成品小卷都被裝箱入庫，該料框運(yùn)往分切工序允許進(jìn)行裝框掃描操作。

（3） 要嚴(yán)格做好“賬物”的核對工作，鋁箔MES的5個(gè)流程中有4個(gè)流程都有“賬物”核對操作，這4個(gè)流程都是容易產(chǎn)生“賬物”不符的流程。為了減少錯(cuò)誤的發(fā)生，不但要從程序的嚴(yán)謹(jǐn)性上下功夫，生產(chǎn)管理者還要制定管理制度，保證這些“賬物”核對工作嚴(yán)格執(zhí)行。

（4） 要重視箱商標(biāo)和卷商標(biāo)程序功能的開發(fā)，鋁箔MES系統(tǒng)這么多流程和校驗(yàn)功能，主要是用來保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、“賬物”相符的，“賬物”相符的最終目的是為了在打印商標(biāo)時(shí)商標(biāo)上的客戶名稱、規(guī)格、合金牌號、凈重、毛重、長度、狀態(tài)、生產(chǎn)日期等商品屬性與實(shí)物一一對應(yīng)的，這些屬性對下游客戶來說非常重要，不能有任何差錯(cuò)。

4 結(jié)束語

企業(yè)MES系統(tǒng)的建設(shè)要遵循由簡到繁的規(guī)則，先以較少的投入解決工廠的實(shí)際問題，使用一段時(shí)間后再決定是不是需要更高級的MES功能，有選擇的進(jìn)行MES二期的建設(shè)。

與其它鋁箔MES系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)雖然功能較少，但基本解決了鋁箔廠生產(chǎn)過程中卷數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率高，員工在操作過程中容易犯低級錯(cuò)誤的問題，也解決了與上下游客戶的出入庫兼容問題，另外低成本的投入也是本系統(tǒng)一個(gè)大特點(diǎn)。