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MES在智能制造中应用的研究
  • 时间:2020/2/21
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    MES系统的主要任务是对智能制造进行过程管控,在生产制造的整个流程中都离不开MES系统,MES系统是智能制造的核心。如果企业在生产执行层面没办法做到信息的及时、准确的收集,在更高层面没办法对生产信息进行整理、分析、加工和判断,就很难做到对生产设备、制造流程、人员调配进行有效的管控,企业的智能化改造就很难实施。MES作为智能制造建设的基础,它覆盖了整个智能制造的生产过程,它与制造企业的各项业务紧密相连,所以MES系统被人们称为智能制造建设的“最后一公里”工程。MES与企业的生产信息采集、工艺设计、排程管理、生产流程、资源管理和调度、设备调度等都有密切联系,是智能制造重点建设的内容。

1 MES系统介绍

    MES系统即制造执行系统(manufacturingexecutionsystem,简称MES)是美国AMR公司(Advanced ManufacturingResearch,Inc.)在90年代初提出的,旨在提高制造业生产过程管控能力,将计划生产与现场管理联系起来,通过MES信息化系统对整个生产过程进行合理调配,以达到提高生产效率的目的。MES系统管控的设备包括可编程序控制器、二维码、机电设备、传感器、检测仪表、工业机器人数控车床等。MES系统运用精准的实时更新的数据,指导、启动、响应并记录车间生产活动,能够对生产条件的变化做出迅速的响应,从而减少非增值活动,提高效率。MES不但可以改善资本运作收益率,而且有助于及时交货、加快存货周转、增加企业利润和提高资金利用率。MES通过多通道信息交互形式,在企业与供应链之间提供生产活动的关键基础信息。MES系统发展至今,已经发展成一套较为成熟的面向制造型企业的生产信息综合管理、控制系统

2 智能制造的概念介绍

    智能制造系统(IntelligentManufacturingSystem,IMS)是一种由智能设备和人类专家共同组成的人机一体化系统,它强调在制造环节中的可调节性和易更改性,借助计算机强大的运算能力模拟人类专家的思维方式,对生产过程进行信息采集、信息整理、信息判断、信息决策,以达到在生产过程中替代部分的人力劳动的目的。

3 MES系统在模具智能制造中的应用

    3.1 模具智能制造车间MES系统结构及特点分析

    MES系统被应用于多个领域,不同领域的应用都反映出该领域的一些特点,根据MES在各个领域应用中相关企业的不同诉求,MES应用的侧重点也不尽相同。虽然应用侧重点不同,但是MES应用的总体框架基本一致,即应用生产过程信息化管理的模式,对生产全过程进行信息采集,信息分析,信息判断,最终结合企业实际情况做出决策,以此达到生产制造智能化的目的。在模具生产领域,受模具外形独特性、模具生产数量差异性的影响,在生产过程中所需调配原料、技术、设备、人员有很大的不确定性,这严重影响到模具生产的生产过程管控。

    本文针对以上问题开展研究,在某企业建立模具车间MES信息化管控系统,该系统包括项目管理生产管理,物料管理等功能,还集成了CAD、CAM、CAE、CAPP等相关的主流软件。其系统特点如下:

    (1)多种数据采集技术,为工艺流程灵活配置,可以大幅降低使用成本。

    (2)全面的数字化量化考核监管,丰富的实时生产绩效考核报表。

    (3)满足离散流程工业的生产、品质、设备、工艺等全专业管控要求,支持大规模量产,加工过程全面受控。

    (4)接口设计灵活,易与生产设备实现自动化接口,易与ERP系统集成。

    (5)业务考核规则可根据企业的实际情况进行配置,可任意修改,满足企业发展的需要。

    (6)信息可视化管理,操作简洁,人机互动性强。

    (7)机台稼动率达到85%以上。

    (8)重复性工作由计算机运算执行,人只做有创造性的工作。

    (9)系统接口丰富,易于与其他平台对接,并可跨平台群集部署。

    3.2 模具智能制造车间中MES的主要功能

    模具智能制造中应用的MES系统,主要涉及的10项功能如下:

    (1)数据量化采集:将工作任务量化,将量化指标通过MES系统上传管理平台,为平台的数据分析提供可靠依据。同时,在各工作站建立信息采集系统和高速可靠的信息传输网络,实时传输采集到的生产加工数据,为企业生产管控提供有效依据。

    (2)工序详细调度:通过在MES系统中进行EBOM、PBOM等操作对生产工序进行合理调配。根据实际生产需要,由MES自动调整生产设备的工作时序,避免设备闲置。设置生产优先级别,根据产品的各种属性特征,设置合理的生产调度逻辑,结合工艺要求自动的调配生产流程,实现生产效率的最大化,及设备利用率的最大化。解决生产过程中遇到设备使用冲突、资源调配不合理等问题,最大限度地节约生产时间。

    (3)车间计划与排产管理:模具企业生产订单的机动性决定了生产的不确定性,MES系统可以根据每天订单的变更及时的修改订单加工的方案,以达到柔性化生产的目的。

    (4)加工修补:主要是在生产加工完成后,MES自动的对生产出来的模具进行测量,将测量值与设定的参考值进行比较,对不合格品进行返修操作,通过反复的测量与修复,达到加工计精度的要求。

    (5)生产过程管控:根据系统采集到的数字化信息,对生产过程进行实时监控,并参照设计好的预设值对当前值进行比较,及时纠正偏差,避免再次发生在生产过程中出现的问题。同时,对出现的偏差进行记录,供设备检修部门作为参考。

    (6)人力资源管理:能实时反映每个工作岗位上,工作人员当前的工作状态,及时反映工作岗位的移动,为生产安排的调配,提供有力的依据。同时,对各个岗位的出勤情况进行管理,自动生成出勤报表,为人力资源部门提供可靠的出勤情况数据。

    (7)维修管理:及时反映各工作站设备的工作情况,对需要维修的设备进行及时记录,为维修部门安排维修工作计划提供参考。维修部门可以通过MES上传每台设备的维修保养计划,保障生产部门的生产能够有序地进行。

    (8)生产资源跟踪管理:应用二维码技术,在整个生产过程中,对原料进行管控、追踪。应用RFID技术,通过对智能芯片的读写,记录每一个加工工序过程中生产资源的去向。对物料的出库、入库进行全面的管理,确保生产过程中生产资源的有效利用。

    (9)文档控制:对于大多数企业而言,生产工艺文件都是商业机密,为了避免商业机密的泄露,MES系统通过设置各种权限来保障工艺文件的安全,将不同级别的工艺文件整理、分类,按需求发放给各个工作岗位。管理生产工艺文件、配方文件、加工图纸、加工工序等资料的使用,对发放文件的整个过程进行记录,满足文件可追溯性的要求。

    (10)执行分析:通过MES系统提供的逻辑分析算法,计算出生产执行方案的可行性,对生产加工过程进行可行性指导,实时地对执行后的数据进行二次分析,通过分析报告的形式,将系统分析的结果上传到企业管理平台,指导生产企业及时发现并更正执行方案过程中的问题。

    3.3 模具智能制造车间中MES系统工作流程的分析

    根据模具智能制造的实际需求,MES系统的总体工作流程为:3D模型设计→导出BOM→EBOM编辑及发行→PBOM编辑及发行→工艺设计进行工艺卡编辑及上传→程序管理进行工序程序绑定→订单编辑→排程及自动化加工等。

4 结论

    在智能制造企业中应用MES,能够帮助企业实现智能化和精细化管理,降低了人力成本,提高了生产效率,是未来智能制造企业建设的趋势。通过数据量化采集、工序详细调度、车间计划与排产管理、加工修补、生产过程管控等功能实现智能制造过程的优化。所以,MES的应用对智能制造企业的发展具有积极的意义。

             

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