李淵 魏言妮 殷強(qiáng) 王寧 張旭

摘 要：分析了整車制造業(yè)企業(yè)沖壓車間業(yè)務(wù)點(diǎn)及生產(chǎn)方式，針對(duì)生產(chǎn)線之間相互獨(dú)立、缺乏數(shù)據(jù)傳遞，而導(dǎo)致形成信息孤島問題，設(shè)計(jì)了基于面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），設(shè)計(jì)開發(fā)了MES 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。使用被動(dòng)掃描式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)采集。用戶可以通過PC 瀏覽器遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)。MES 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)成本低、運(yùn)行穩(wěn)定且維護(hù)簡便，可以替代傳統(tǒng)崗位式監(jiān)測(cè)方式，具有較高的研究和市場應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：MES PLC 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

Abstract：The article analyzed the business attachments and production methods of the stamping workshop of the vehicle manufacturing enterprise. Aiming at the independence of production lines and the lack of data transmission， which led to the formation of information islands， the production information management based on the executive level of the manufacturing enterprise workshop was designed. The article? designed and developed an MES real-time data monitoring system. Using passive scanning to realize real-time collection of on-site equipment status， users can remotely monitor the working status of field devices through a PC browser. The MES real-time data monitoring system has low development cost， stable operation and easy maintenance， which can replace traditional post-based monitoring methods and has high research and market application value.

Key words：MES， PLC， real-time data collection， monitoring system

MES（Manufacturing Execution System）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)[1]。隨著智能制造時(shí)代的到來，自動(dòng)化技術(shù)與信息化技術(shù)融合不斷加深，MES技術(shù)發(fā)展趨向于集成化、智能化與并行。對(duì)于制造業(yè)來說，需要利用信息化手段，監(jiān)控并優(yōu)化生產(chǎn)過程管理[2]。隨著自動(dòng)化水平不斷提升，使MES系統(tǒng)與企業(yè)控制層系統(tǒng)集成如RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)、PLC（Programmable Logic Controller）技術(shù)等交換方式不斷成熟[3]，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)性與準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提升生產(chǎn)企業(yè)業(yè)務(wù)協(xié)同能力，使得MES系統(tǒng)（制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)）成為了許多大中型制造型企業(yè)的主要生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)[4]。目前，MES可以為企業(yè)提供包括效率、成本、質(zhì)量、安全、能環(huán)項(xiàng)目看板管理、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程監(jiān)控、底層數(shù)據(jù)采集分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等功能。

對(duì)于整車制造部沖壓車間來說，MES系統(tǒng)主要分為兩大模塊，第一部分是物料信息管理基礎(chǔ)模塊，主要涉及物料信息模塊數(shù)據(jù)管理，物料信息采集，各庫房物料管理流程。第二部分是生產(chǎn)效率管理基礎(chǔ)模塊，主要涉及設(shè)備基礎(chǔ)信息采集，設(shè)備效率分析，設(shè)備效率分析展示。從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃發(fā)布，沖壓目視化信息展示[5]。

卷料庫基礎(chǔ)信息及管理需求。沖壓卷料庫面積約500平方米，可以存放約200個(gè)料卷，每個(gè)料卷重10-30T左右;主要涉及信息料卷屬性包括生產(chǎn)廠家、卷號(hào)、重量、厚度、尺寸、屈服強(qiáng)度Re、抗拉強(qiáng)度Rm、斷后伸長率A80、表面粗糙度R值、N值，適用車型，鋁卷包括制造周期。MES需根據(jù)來卷情況，打印或修改出對(duì)應(yīng)屬性的卷料卡，實(shí)現(xiàn)掃碼出入庫，退庫，庫存盤點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)卷料存儲(chǔ)位置與卷料一一對(duì)應(yīng)，并能區(qū)分合格卷料、待判定卷料、不合適卷，實(shí)現(xiàn)對(duì)單一或多個(gè)卷料屬性篩選，統(tǒng)計(jì)卷料利用率。

料片庫基礎(chǔ)信息及管理需求。料片由一條開卷落料線生產(chǎn)完畢后存放于料片庫，供兩條壓機(jī)線生產(chǎn)使用。料片庫約1500平米;現(xiàn)場存放約20000張料片，約200個(gè)料拍，料片存放于料拍上。主要涉及料垛品種，料片數(shù)量，生產(chǎn)時(shí)間，尺寸參數(shù)，料片厚度，材質(zhì)，單一重量，單一料垛重量;同時(shí)包含對(duì)應(yīng)料卷信息，卷號(hào)，屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，斷后伸長率，表面粗糙度等信息;鋁料片有其對(duì)應(yīng)料卷的生產(chǎn)日期。實(shí)現(xiàn)調(diào)試料片、批量生產(chǎn)料片、格料片，待判定料片，以及報(bào)廢料片區(qū)分統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)料片出入庫、退庫統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)料片、未使用料拍數(shù)量盤點(diǎn)，見圖1、圖2。

沖壓件庫基礎(chǔ)信息及管理需求。壓機(jī)線生產(chǎn)完畢的成品件存放于特定的工位器具中，一起存放于沖壓件庫;沖壓件庫房面積約14000平方米，工位器具約5100個(gè);兩條生產(chǎn)線每天生產(chǎn)約40000個(gè)沖壓件。工位器具上的裝箱卡的屬性包括生產(chǎn)日期，生產(chǎn)班次，生產(chǎn)品種，裝箱數(shù)量等基本信息，沖壓件根據(jù)質(zhì)量分為合格件，返修件以及待判定件、測(cè)量件、工序件、焊返件、CKD件庫存管理。實(shí)現(xiàn)滿框或半框成品件入庫，成品庫體現(xiàn)整體庫存深度和每個(gè)零件品種的庫存深度統(tǒng)計(jì)，見圖3、圖4。

生產(chǎn)效率管理基礎(chǔ)模塊?，F(xiàn)狀為一天生產(chǎn)時(shí)間為1440分鐘，根據(jù)生產(chǎn)情況靈活定義班次。成品件生產(chǎn)線，一個(gè)停臺(tái)時(shí)間段內(nèi)，可能出現(xiàn)多種混合停臺(tái)，因此MES系統(tǒng)需具備停臺(tái)時(shí)間拆分功能。換模采集時(shí)間區(qū)間為上一套模具最后一個(gè)件到下一套模具第一個(gè)件超出時(shí)間記為停臺(tái)。開卷線生產(chǎn)時(shí)，對(duì)使用同一套模具生產(chǎn)（如擺剪模、弧形刀等）的多個(gè)零件，因此MES系統(tǒng)應(yīng)具備區(qū)分能力。并記錄換模、換卷、板尾處理時(shí)間、退卷時(shí)間，自動(dòng)判斷訂單完成時(shí)間。通過MES系統(tǒng)主動(dòng)掃描PLC的DB塊及I/O點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程記錄，如報(bào)警停臺(tái)時(shí)間、記錄生產(chǎn)節(jié)拍、AKZ、開動(dòng)率等[6]。并與生產(chǎn)排程中的信息進(jìn)行比對(duì)，對(duì)生產(chǎn)準(zhǔn)時(shí)性進(jìn)行判斷，并實(shí)現(xiàn)郵件自動(dòng)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)同類停臺(tái)，如異常停臺(tái)中模具類、設(shè)備類、生產(chǎn)類篩選功能。

綜上所述，沖壓車間對(duì)于MES系統(tǒng)目視化信息主要包括：開卷線為當(dāng)前卷料存儲(chǔ)情況，以及卷料存儲(chǔ)總量趨勢(shì)，待判定料卷存儲(chǔ)情況以及整體狀態(tài)，開卷落料線生產(chǎn)計(jì)劃;料片存儲(chǔ)情況以及近一周存儲(chǔ)趨勢(shì)，每日料片入庫和出庫情況，問題料片存儲(chǔ)情況。成品件生產(chǎn)線為當(dāng)前生產(chǎn)品種，當(dāng)前已經(jīng)生產(chǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)，廢返品，當(dāng)班次實(shí)時(shí)的設(shè)備效率，如AKZ，PHZ以及HPH等，設(shè)備停臺(tái)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)及庫存深度。

參考文獻(xiàn)：

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[6]李慧，張偉.MES系統(tǒng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2019（01）：21-22.

作者簡介

李 淵：（1991.03—），男，漢族，山西省新絳縣人，碩士研究生，汽車沖壓，工程師，初級(jí)工程師。

魏言妮：（1993.11—），女，漢族，山東省高密市人，碩士研究生，管理科學(xué)與工程，決策分析與運(yùn)作管理，初級(jí)工程師。

殷 強(qiáng)：（1986.11—），男，漢族，山西省高平市人，碩士研究生，汽車沖壓，區(qū)域主管，中級(jí)工程師。

王 寧：（1983.08—），男族，漢族，河北滄州人，碩士研究生，汽車模具與制造，工程師，中級(jí)。

張 旭：（1986.05—），男，漢族，江蘇省豐縣，大專，汽車沖壓，職工。