黃 輝

（廣東利元亨智能裝備股份有限公司，廣東惠州 516000）

在新能源汽車持續(xù)發(fā)展以及國家各項政策積極支持的大環(huán)境下，新能源汽車在市場中占據(jù)的份額日益增加。電池作為新能源汽車非常重要的動力來源，保障其生產(chǎn)質(zhì)量和品質(zhì)，是電池企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要目標，而打造智能化工廠和數(shù)字化生產(chǎn)線，對帶動電池企業(yè)實現(xiàn)精細化管理，提升電池生產(chǎn)效率有著非常重要的現(xiàn)實意義[1]。MES 系統(tǒng)是一種連接頂層ERP 系統(tǒng)與制造設備的非常重要的紐帶，其能夠?qū)Ω黜椛a(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集分析，為廣大管理人員提供切實可靠的決策支持信息，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的改善和生產(chǎn)資源的有效調(diào)配，幫助整體生產(chǎn)工藝或者產(chǎn)品的合格率等得到快速提升。本研究結(jié)合電池生產(chǎn)線的特點，對MES 系統(tǒng)的設計與應用實施探討。

1 電池生產(chǎn)線MES系統(tǒng)的特點

（1）其能夠形成包含整個電池生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的信息采集管理系統(tǒng)，提高整個生產(chǎn)線的管理實時性與精準度。

（2）配合條形碼的運作模式，幫助電池生產(chǎn)在進入到第一個環(huán)節(jié)時就能夠形成閉環(huán)管控體系，切實有效地打造起一個更為完整的電池追溯體系。

（3）能夠?qū)崿F(xiàn)對設備實際運行情況的有效監(jiān)督管控，促使設備的管控質(zhì)量得到全面提升。在系統(tǒng)運作期間，其能夠及時對存在故障問題的設備進行預警，若為嚴重故障則能夠自動停止設備運作，并在前一道工序就進行暫停處理，最大程度上避免了在前一道工序中出現(xiàn)電池積壓的情況，從而使得后續(xù)工序在解除故障之后，進入到死循環(huán)中。

（4）能夠生成相應的分析報表，為管理人員提供強而有力的信息支撐。

（5）具備相應的庫存功能模塊，能夠就庫存量進行動態(tài)更新。

（6）能夠進行個性化工廠信息門戶的設計，并且能夠經(jīng)由瀏覽器進行相關(guān)信息搜索，隨時隨地掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的具體情況。

2 MES系統(tǒng)在電池生產(chǎn)線的應用

2.1 整體架構(gòu)

引入MES 系統(tǒng)構(gòu)建起全新的信息化、數(shù)字化、智能化生產(chǎn)車間，促使信息技術(shù)與工廠的生產(chǎn)信息實現(xiàn)深度融合，形成生命周期管理模式，具體架構(gòu)見圖1。

2.1.1 設備層

該層最主要的功能是能夠為設備數(shù)據(jù)提供信息交互和數(shù)據(jù)采集，主要是經(jīng)由各種不同類型傳感器元件來實現(xiàn)對濕度、溫度以及相關(guān)工況信息的采集處理，借助數(shù)據(jù)信息來達到對設備運作情況的監(jiān)督管控，搭載掃碼器等構(gòu)建起產(chǎn)品追溯體系。設備層主要是對各種信息化設備進行集成運作，確保MES 層能夠獲得生產(chǎn)環(huán)節(jié)各種信息數(shù)據(jù)，確保其能夠結(jié)合生產(chǎn)環(huán)節(jié)給出明確的運作指令，從而保障整個車間的正常運作。

2.1.2 MES層

作為生產(chǎn)車間的核心部位，其同時涉及到了車間管理、質(zhì)量控制、設備調(diào)控等各個要點。MES 層在實際運作過程中，主要是發(fā)揮連接外部設備數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)的橋梁作用，其能夠完成對設備層中各種信息數(shù)據(jù)、計劃安排等數(shù)據(jù)信息的快速接收，從而最大程度上完成系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)參數(shù)的調(diào)整，與此同時，還能夠基于安排和指令將設備層的參數(shù)實施收集整理，為管理人員提供客觀的數(shù)據(jù)支撐。

2.1.3 業(yè)務層

該層包含產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、企業(yè)資源計劃系統(tǒng)等，其最主要的作用是能夠結(jié)合產(chǎn)品訂單為MES 系統(tǒng)發(fā)布生產(chǎn)指令，并為MES 系統(tǒng)提供相對應的數(shù)據(jù)與文檔信息。

2.1.4 系統(tǒng)層系統(tǒng)層是整個車間非常關(guān)鍵的硬件層，其能夠為系統(tǒng)的正常運作提供數(shù)據(jù)庫和以太網(wǎng)網(wǎng)絡支撐等。

2.1.5 用戶層

該層最主要的作用是能夠促使管理人員通過系統(tǒng)完成對各方面信息的交互處理，具體包括監(jiān)控屏幕、終端等交互手段，并在這些手段中快速掌握生產(chǎn)車間的具體運作情況，客觀準確地了解生產(chǎn)計劃、參數(shù)信息等，為下一步安排提供數(shù)據(jù)支撐。

2.2 MES系統(tǒng)功能模塊

通過對MES 系統(tǒng)車間的各層運作特性來看，其實際上就是基于電池生產(chǎn)線路置入一個智慧“大腦”，形成一個圍繞各個環(huán)節(jié)的動態(tài)、智慧、數(shù)字化的跟蹤系統(tǒng)，其能夠為生產(chǎn)運作提供合理的安排，還能夠?qū)ιa(chǎn)中產(chǎn)生的各方面信息進行實時采集和信息的處理，并基于工藝情況進行生產(chǎn)優(yōu)化處理。

2.2.1 生產(chǎn)排產(chǎn)管理

MES 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對頂層ERP 所下發(fā)生產(chǎn)計劃的快速接收，并且能夠經(jīng)由排產(chǎn)算法來做好相應的排產(chǎn)安排，生成與工位相對應且較為詳細的工藝設備生產(chǎn)計劃。

2.2.2 生產(chǎn)追溯

該模塊是整個系統(tǒng)中信息錄入非常關(guān)鍵的基礎模塊，在生產(chǎn)期間，其能夠基于條碼和掃描器下完成全面追溯，不僅能夠獲得供貨商信息，還能夠查找到相對應的工位號信息和在進行制作的電池產(chǎn)品信息等。

2.2.3 質(zhì)量管理

根據(jù)預定義的產(chǎn)品分選標準來明確具體的產(chǎn)品，明確不同電池類型所屬具體區(qū)域，MES 工藝管理人員能夠根據(jù)具體情況來做好相應的分布，并能夠結(jié)合原材料實現(xiàn)對工藝參數(shù)的合理優(yōu)化處理。

2.2.4 數(shù)據(jù)采集

MES 系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)主要包含了生產(chǎn)過程相關(guān)數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)參數(shù)信息、物料信息以及I 藝參數(shù)等數(shù)據(jù)來完成對具體信息的采集與存儲。

2.2.5 數(shù)據(jù)分析

就電池生產(chǎn)的特點來看，其針對不同環(huán)節(jié)、不同崗位、不同需求，能夠給出不同的數(shù)據(jù)支撐。例如：針對車間管理層而言，其能夠為其提供動態(tài)的員工、生產(chǎn)計劃安排等信息，針對設備維護管理人員而言，則能夠動態(tài)掌握設備的運作參數(shù)，以便做好相應的設備維護管理計劃，同時及時掌握故障設備的故障信息，制定快速有效的調(diào)整方案，保證車間穩(wěn)定正常運轉(zhuǎn)。

3 電池生產(chǎn)線使用MES系統(tǒng)的具體操作

3.1 物料管理

通過MES 系統(tǒng)的運用，通過數(shù)據(jù)信息的收集整理與處理，生產(chǎn)管理人員能夠在系統(tǒng)中調(diào)取生產(chǎn)信息，并基于產(chǎn)品物料信息和等級要求等各方面數(shù)據(jù)信息的基礎上，制定明確的物料管控方案。同時還能夠結(jié)合物料信息來制定客觀的生產(chǎn)調(diào)度安排方案，在車間內(nèi)部形成一個良性的物料與生產(chǎn)的協(xié)調(diào)管理方案，最大程度上保障生產(chǎn)計劃得到更為合理的安排。MES 系統(tǒng)中所搭載的物料管控模塊，除了發(fā)揮上述功能之外，還能夠結(jié)合計劃安排進行相關(guān)指令發(fā)布，配合IQC來完成取樣檢測處理，收料工在接收到指令要求后，可通過相應模塊操作完成入工位庫信息的采集，確保物料各方面信息能夠準確錄入到系統(tǒng)中；庫管人員在接收物料期間，則能夠根據(jù)系統(tǒng)中物料信息對其進行嚴格核查，并就存放時間、位置等信息實施完善，以便后續(xù)按照先進先出原則安排物料出庫運作，同時還能夠迅速完成對物料的定位，做好物料出庫調(diào)度處理。此外，MES 系統(tǒng)所配置的物料代碼信息，還能夠根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)計劃，智能化制定物料數(shù)量預警，建立起更為科學的物料補充方案，為生產(chǎn)運作提供最大物料保障。

3.2 設備管理

電池在進行生產(chǎn)期間，若能夠具有較高的自動化水平，必然能夠經(jīng)由底層平臺實現(xiàn)對設備各項參數(shù)的實時采集，MES 系統(tǒng)的運用則能夠促使各項數(shù)據(jù)得到更為客觀的分析，從而形成綜合效能和效率分析的集成信息，構(gòu)建起一個動態(tài)、客觀的設備監(jiān)控體系。在對設備進行管理期間，MES 系統(tǒng)除了能夠形成基本信息臺賬之外，還能夠基于管理需求形成相應的績效KPI 報告，為設備管理考核提供依據(jù)。

3.3 生產(chǎn)過程跟蹤與管理

針對電池正常生產(chǎn)運作的整個流程，MES 系統(tǒng)能夠構(gòu)建起動態(tài)跟蹤管控模式，即結(jié)合系統(tǒng)各個模塊功能獲取生產(chǎn)中關(guān)鍵節(jié)點的關(guān)鍵數(shù)據(jù)參數(shù)信息，配合數(shù)據(jù)信息的處理，為管理人員提供產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售整個流程的信息查詢。在電池生產(chǎn)期間，配合MES系統(tǒng)軟件即可完成對電池流程、數(shù)據(jù)、文檔等各方面內(nèi)容的跟蹤生成，從而實現(xiàn)對產(chǎn)品成本的控制和生產(chǎn)能力的提升，幫助整體品質(zhì)得到顯著改善。在對電池涂布以及分切等操作期間，通過自動化運作模式的載入，可完成電池生產(chǎn)質(zhì)量的同質(zhì)化提升，促使大批量生產(chǎn)效率和質(zhì)量的迅速提升，例如：在進行制漿攪拌處理期間，MES 系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)的動態(tài)采集，并完成物料批號等相據(jù)的記錄處理；在完成相關(guān)測試操作之后，可將測試結(jié)果對接到系統(tǒng)中，后續(xù)人員和銷售環(huán)節(jié)均能夠通過內(nèi)部系統(tǒng)調(diào)取查詢；車間管理人員在進入到MES 系統(tǒng)之后，可配合相應模塊信息的調(diào)取動態(tài)了解每桶材料的具體攪拌情況、運轉(zhuǎn)路線和使用情況。

MES 系統(tǒng)進行噴碼處理時，能夠從疊片最初的位置來進行電池生產(chǎn)關(guān)鍵信息的記錄，包括檢測短路的質(zhì)量數(shù)據(jù)、熱成型機參數(shù)以及熱封邊機參數(shù)等，在應用MES 系統(tǒng)之后即可快速完成對這些信息的獲取和記錄。若未引入MES 系統(tǒng)，那么在電池生產(chǎn)中復檢環(huán)節(jié)才能夠進行噴碼處理，但也只是非常簡單的產(chǎn)品型號、批號等信息。經(jīng)由MES 系統(tǒng)來完成對條碼的查詢訪問處理，管理人員就能夠隨時掌握生產(chǎn)期間各項生產(chǎn)產(chǎn)量、設備關(guān)鍵參數(shù)和質(zhì)量狀況等相關(guān)信息，為質(zhì)量和生產(chǎn)的保障提供客觀的信息支撐。

MES 系統(tǒng)在實際運作過程中，能夠?qū)ψ⒁汗ば虻臄?shù)據(jù)做好相應的采集處理，具體包含了實際的注液量等相關(guān)信息，實現(xiàn)對各種化成設備的有效監(jiān)督管控，從而達到動態(tài)監(jiān)督管理的效果，并結(jié)合實際需求完成預警信息保護、批量處理以及異常信息的篩查等相關(guān)工作，例如：在化成運作期間，能夠明確具體的循環(huán)工作次數(shù)等，同時還能夠確定不良電芯等相關(guān)信息，在對相關(guān)數(shù)據(jù)收集期間能夠非?？陀^地體現(xiàn)出充電與放電操作中的實時數(shù)據(jù)信息。

終檢之后即可進行出貨，電池在實施復檢操作時，通常需要配合AQL 水平來做好相應的抽檢處理，MES 系統(tǒng)在與檢測設備進行連接處理之后，即可實現(xiàn)對檢測數(shù)據(jù)的收集整理，系統(tǒng)也能夠自動根據(jù)已經(jīng)設定好的AQL 檢測方案來做好對應的批退或者接收處理。MES 系統(tǒng)也能夠?qū)⑺鶛z測到的條形碼數(shù)據(jù)與檢測數(shù)據(jù)實施連接。MES 還能夠?qū)﹄姵卦诎b過程中所匹配的對應包裝箱等信息進行記錄，為后期電池追溯管理提供客觀依據(jù)。

3.4 生產(chǎn)統(tǒng)計分析

MES 系統(tǒng)引入到電池生產(chǎn)線中，其所具備的跟蹤與管理功能模塊還能夠?qū)ιa(chǎn)期間所產(chǎn)生的各方面信息數(shù)據(jù)進行收集整理，生產(chǎn)管理人員則能夠借助MES系統(tǒng)中所接收到的信息完成對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，從而獲取相對應的生產(chǎn)統(tǒng)計分析結(jié)果。處于生產(chǎn)線的管理人員通過對生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析的查閱即可動態(tài)掌握現(xiàn)場設備、生產(chǎn)計劃執(zhí)行、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本等各方面數(shù)據(jù)信息，還能夠生成月度、季度、年度的分析報告，為產(chǎn)品質(zhì)量的提升、生成效率的提升以及產(chǎn)品管控效率等各項生產(chǎn)管理活動提供客觀支持。

3.5 全面質(zhì)量管理

MES 系統(tǒng)在日常使用期間，其還具備一項非常關(guān)鍵的質(zhì)量管理模塊功能，其能夠結(jié)合電池生產(chǎn)線的實際情況打造起過程質(zhì)量、質(zhì)量標注、質(zhì)量統(tǒng)計、檢測數(shù)據(jù)以及質(zhì)量考核等質(zhì)量管控模式，從而保障電池生產(chǎn)線能夠形成生產(chǎn)過程的自我檢測、質(zhì)量的全面監(jiān)督檢測等。MES 系統(tǒng)全面質(zhì)量管理最主要的功能，是能夠經(jīng)由SQC、SPC 來實現(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量問題根源的有效分析，從而實現(xiàn)對各方面原因的綜合判定，提出更為客觀的改進方案。MES 系統(tǒng)能夠從電池原材料檢驗、質(zhì)量標注和電池加工控制等各方面實施全方位的質(zhì)量管控，同時能夠結(jié)合各個功能模塊的實際需求為其提供對應的信息支撐，確保各項數(shù)據(jù)和功能得到切實有效的運作。生產(chǎn)管理人員則能夠基于權(quán)限范圍內(nèi)實現(xiàn)對相關(guān)質(zhì)量信息數(shù)據(jù)的查閱，找出生產(chǎn)線路中存在的流程問題，分析導致問題的根本原因，并第一時間給出解決方案。

4 結(jié)語

在電池生產(chǎn)線中，MES 系統(tǒng)是推動其實現(xiàn)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)變的重要技術(shù)，其能夠促使生產(chǎn)數(shù)據(jù)實施動態(tài)采集、傳輸途徑可靠性提升、生產(chǎn)質(zhì)量的管控、生產(chǎn)信息的集成化管理等多項功能，幫助電池生產(chǎn)線的整體生產(chǎn)成本得以下降，促使電池同質(zhì)化水平提升，最大程度上幫助企業(yè)的整體綜合競爭力和制造能力的提升。MES 系統(tǒng)在電池企業(yè)實施精益化管理中必將發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用，從而更好地滿足新能源汽車對電池的各項高要求。