CN107767015A - 一种基于mes的生产系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于MES的生产系统，通过将ERP系统的业务订单下推到MES系统，自动下达主生产计划，包括：数据中心、MES管理子系统、MES作业子系统和MES监控子系统；MES管理子系统，用于根据主生产计划调用CAPP/PDM系统的执行工艺，并结合PM系统数据评估产能，形成生产排程的节点计划和作业计划；MES作业子系统，用于通过工位一体机接收MES管理子系统形成的节点计划和作业计划，从而调用带有NC加工代码的工艺图纸，并发送NC加工指令至各车间的加工设备；MES监控子系统，用于监控作业过程中各生产车间的计划进度信息、设备状态信息、质量分析信息和产能动态信息，并实时的反馈至数据中心。该系统可以有效整合分散的生产数据信息，实现生产联动协同。
Description
技术领域
本发明属于自动化控制技术领域，具体涉及一种基于MES的生产系统。
背景技术
据申请人了解，MES系统（manufacturing execution system，制造执行系统）是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，随着社会的发展，大量的生产制造企业均开始使用相应的 MES管控对作业现场进行控制。
现有的MES系统无法整合生产线的各道工序，实现产、供、销业务流程信息化整合，订单无法及时下派，存在生产效率低，监管不到位的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的就是提出一种基于MES的生产系统，可以有效整合分散的生产数据信息，实现生产联动协同，具有监管合理，生产效率高的优点。
本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：一种基于MES的生产系统，通过将ERP系统的业务订单下推到MES系统，自动下达主生产计划，包括：
数据中心、MES管理子系统、MES作业子系统和MES监控子系统；
MES管理子系统，用于根据主生产计划调用CAPP/PDM系统的执行工艺，并结合PDM系统数据评估产能，形成生产排程的节点计划和作业计划；
MES作业子系统，用于通过工位一体机接收MES管理子系统形成的节点计划和作业计划，从而调用带有NC加工代码的工艺图纸，并发送NC加工指令至各车间的加工设备；
MES监控子系统，用于监控作业过程中各生产车间的计划进度信息、设备状态信息、质量分析信息和产能动态信息，并实时的反馈至数据中心。
优选地，MES管理子系统中构建一体化PDM数据库，所述一体化PDM数据库以产品编码为唯一索引标准，即将产品基础信息、技术文档、工艺路线、工艺卡片、物料BOM等信息集成为20位数字编码作为索引标准，进行PDM数据库的搭建。
优选地，MES管理子系统通过CAPP系统筛选出工艺路线及加工设备，并在工艺路线上设定加工设备的设备参数、NC加工代码及工时定额，用于为PM系统对各设备数据评估产能奠定基础。
优选地，数据中心中对热成形工艺、表面堆焊工艺和机加工工工艺进行仿真模拟。
优选地，车间的通讯方式包括以太局域网络和现场总线，以太局域网络为在车间内设置二级网络中心，二级网络中心通过2根单模4芯光纤上联交换机，一主一备构成链路冗余配置，交换机提供多端口接入有线终端机；现场总线为各车间的加工设备通过PLC总线实时与车间组态上位机进行数据交互，车间组态上位机统一汇总信息发送至数据中心。
更优选地，以太局域网络还通过无线AP构成wifi网络，用于为无线终端机提供接入服务。
优选地，MES管理子系统包括计划编制模块和工艺推送模块，MES作业子系统包括节点计划模块和作业派工模块，MES监控子系统包括看板作业及检测模块、质量电子追溯模块、计划监控模块、工时查询模块和设备维护模块；
计划编制模块，用于按策略筛选主生产计划，并转化为车间对应的生产计划；
工艺推送模块，用于从CAPP/PDM系统调用执行工艺，将执行工艺分解为各工段，并拆分工艺卡片推送到工位一体机；
节点计划模块，用于根据生产计划和设备产能评估明确各工序班次作业，实现各工序工序排程；
作业派工某块，用于根据设备产能评估细化节点计划各工序，并实时推送到工位一体机；
看板作业及检验模块，用于对各工序进行首检、完工检及专项检，并记录存储入后台数据库；
质量电子追溯模块，用于实时从生产计划、执行工艺和作业计划逐层检索原始数据，并展现在管理终端；
计划监控模块，用于实时监控各工件的状态信息，获取产品的历史记录；
工时查询模块，用于后台实时查询完工工时；
设备维护模块，用于记录、查询追踪各工段设备的保养情况。
优选地，看板作业及检验模块通过通过控制策略，控制上下道加工工序之间的逻辑关系。即实现上道工序未首检，则无法进行下道工序。
本发明的突出效果为：
1.有效整合分散的生产数据信息，通过建立一体化PDM数据库，实现产品数字化、工艺标准化的结合。
2.对工艺进行优化整合，筛选主流产品的工艺路线及加工设备，细分工艺路线的工序到指定加工设备，实现生产联动协同。
3.实现产、供、销业务流程信息化整合。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
具体实施方式
请参阅图1，本实施例提供一种基于MES的生产系统，通过将ERP系统的业务订单下推到MES系统，自动下达主生产计划，包括：
数据中心、MES管理子系统、MES作业子系统和MES监控子系统；
MES管理子系统，用于根据主生产计划调用CAPP/PDM系统的执行工艺，并结合PM系统数据评估产能，形成生产排程的节点计划和作业计划；
MES作业子系统，用于通过工位一体机接收MES管理子系统形成的节点计划和作业计划，从而调用带有NC加工代码的工艺图纸，并发送NC加工指令至各车间的加工设备；
MES监控子系统，用于监控作业过程中各生产车间的计划进度信息、设备状态信息、质量分析信息和产能动态信息，并实时的反馈至数据中心。
以下对本发明各模块的应用和使用流程等进行详细说明：
其中，MES管理子系统中构建一体化PDM数据库，实现产品数字化、工艺标准化的结合，细分汇总数据字段并统一格式内容，划分数据字段权限，规范数据传递流程，通过CAPP/PLM软件，建立以产品编码为唯一索引的标准数据库，所述一体化PDM数据库以产品编码为唯一索引标准，即将产品基础信息、技术文档、工艺路线、工艺卡片、物料BOM等信息集成为20位数字编码作为索引标准，进行PDM数据库的搭建。
MES管理子系统对工序进行优化整合，通过CAPP系统筛选产品的工艺路线及加工设备，细分各产品的具体工序到指定的设备加工，并在工艺路线及工艺卡片上设定加工设备的设备参数、NC加工代码及工时定额，用于为PM系统对各设备数据评估产能奠定基础，利用CAPP软件完成电子工艺编制，通过PLM软件完成电子工艺的签审流程，工艺卡片的拆分和推送，实现“工艺到设备”的生产联动协同。
数据中心中对热成形工艺、表面堆焊工艺和机加工工工艺进行仿真模拟，利用有限元分析软件，对气阀类产品电热镦成形、模锻成形等塑性变形过程进行模拟，分析其模具、应力、应变、流线、温度场等变化情况。在机器人堆焊工作站应用中，采用总线通讯型PLC为主控制器。在PLC控制系统内建立工件焊接参数信息管理系统，包括焊接工艺和产品基本信息。通过示教将相应工件的机器人焊接轨迹记录在机器人控制器内，建立零件和焊接参数等相关数据库，焊接前仅需输入产品名称型号等信息即可实现一键式自动化焊接，同时焊接时的各种参数直观的显示在监视屏上，操作员在工作站外部对整个系统进行操作，监控生产进程，安全高效；工件焊接参数、工件信息、产品信息等记录在PLC中，可通过USB设备导出，方便追溯产品生产过程。同时，机器人堆焊工作站控制系统通过Profibus DP总线与机器人控制系统通讯，实现相互信息交互。数控车仿真软件，用于模拟数控车床的加工轨迹。编制数控工艺时采用数控车仿真软件对数控车床的加工轨迹进行仿真模拟，输入数控车床的系统、刀具、转速、进给量等参数，软件能够自动生成数控车床的加工路线和数控程序，工艺人员只要将数控程序导出并辅以生产车加工NC加工代码即可与生产工艺相关联。
车间的通讯方式包括以太局域网络和现场总线，以太局域网络为在车间内设置二级网络中心，二级网络中心通过2根单模4芯光纤上联交换机，一主一备构成链路冗余配置，交换机提供多端口接入有线终端机；现场总线为各车间的加工设备通过PLC总线实时与车间组态上位机进行数据交互，车间组态上位机统一汇总信息发送至数据中心。
以太局域网络还通过无线AP构成wifi网络，用于为无线终端机提供接入服务。
车间中对于关键设备通过设置电流、电压、温度参数及波动范围，对异常情况进行预警。一旦超出范围，设备根据内置程序进行自动修正，同时通过状态信息管理模块反馈预警提示，若修正不成功自动停机报警，提供故障码供诊断参考。
本实施例模拟金蝶K3的进销存及财务模块为基础，基于K3基础表，在各功能系统建立链接表，动态链接K3系统后台SQL Server数据库，定制开发MES功能模块，实现与ERP系统进、销、存模块数据交互。在整个系统运行中，作为连接计划层和控制层的系统功能组件，车间MES系统集成了气阀的生产计划、任务节点安排、工艺文档推送、作业派工、物料标识跟踪、过程控制、过程监视、质量管理、设备维护和信息管理等功能模块，主要功能模块如下：MES管理子系统包括计划编制模块和工艺推送模块，MES作业子系统包括节点计划模块和作业派工模块，MES监控子系统包括看板作业及检测模块、质量电子追溯模块、计划监控模块、工时查询模块和设备维护模块；
计划编制模块，按策略从计划层筛选ERP系统主生产计划，转化为车间对应的生产计划，即批次任务（工号），并为每批产品编制唯一工号，该工号以条码标识物料，自下料至产品入库一直随着加工过程流转，有调整和关闭等计划管控人工交互功能；
工艺推送模块，按计划对应的产品编码，从CAPP/PLM系统检索该批次产品的执行工艺电子文档，详尽分解各工序到具体工段，并拆分工艺卡片推送到工位一体机供看板作业，工艺卡片上明确各加工设备的NC加工指令和质检要求；与PLM数据库对接的MES系统采用中间表“剪切”记录的方式，以保证产品工艺多版本共存的特殊要求；
节点计划模块，梳理生产计划交货期及在线设备产能评估，进行详尽工序计划安排，明确各工序具体作业班次，初步实现各工位工序排程的实时产能进度预测及预警功能；
作业派工某块，借助设备产能评估，细化/量化节点计划各工序到当班的设备、人员及加工数量，并实时推送作业计划到工位一体机；
看板作业及检验模块，当班员工刷卡领取作业任务、报检，检验人员完成首检、完工检、专项检验并在系统中确认，生产过程数据从工位源头（条码一体机）实时记录并存储在后台数据库，此外通过策略互锁，实现上道工序未首检、产品无法流转到下道工序，确保不遗漏工序；
质量电子追溯模块，以生产计划、执行工艺、作业计划逐层关联的电子跟踪卡，实时从MES系统上述功能模块检索原始数据，以工号索引展现在各管理终端；
计划监控模块，从工号标识及识别，对工件在任意时刻、任意工位的状态信息进行实时监视，获取每一个产品的历史记录。此记录可以向上追踪到材料的组件，或者追踪至终端的成品；
工时查询模块，各作业计划完工检完成后，可在后台实时查询完工工时，按员工、时间维度实时查询，为劳动力资源利用及班次安排优化奠定基础；
设备维护模块，记录、查询追踪各工段设备及工具的保养情况，对维护的工作进行指导，保证机器与其他资产设备的正常运转以顺利实现工厂的执行目标。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于MES的生产系统，其特征在于，通过将ERP系统的业务订单下推到MES系统，自动下达主生产计划，包括：
数据中心、MES管理子系统、MES作业子系统和MES监控子系统；
所述MES管理子系统，用于根据主生产计划调用CAPP/PDM系统的执行工艺，并结合PM系统数据评估产能，形成生产排程的节点计划和作业计划；
所述MES作业子系统，用于通过工位一体机接收所述MES管理子系统形成的节点计划和作业计划，从而调用带有NC加工代码的工艺图纸，并发送NC加工指令至各车间的加工设备；
所述MES监控子系统，用于监控作业过程中各车间的计划进度信息、设备状态信息、质量分析信息和产能动态信息，并实时的反馈至所述数据中心。
2.根据权利要求1所述的一种基于MES的生产系统，其特征在于，所述MES管理子系统中构建一体化PDM数据库，所述一体化PDM数据库以产品编码为唯一索引标准，将产品基础信息、技术文档、工艺路线、工艺卡片、物料BOM集成为20位数字编码，建立PDM数据库。
3.根据权利要求1所述的一种基于MES的生产系统，其特征在于，所述MES管理子系统通过CAPP系统筛选出工艺路线及加工设备，并在工艺路线上设定加工设备的设备参数、NC加工代码及工时定额，用于为PDM系统对各设备数据评估产能奠定基础。
4.根据权利要求1所述的一种基于MES的生产系统，其特征在于，所述数据中心中对热成形工艺、表面堆焊工艺和机加工工工艺进行仿真模拟。
5.根据权利要求1所述的一种基于MES的生产系统，其特征在于，所述车间的通讯方式包括以太局域网络和现场总线，所述以太局域网络为在车间内设置二级网络中心，所述二级网络中心通过2根单模4芯光纤上联交换机，一主一备构成链路冗余配置，所述交换机提供多端口接入有线终端机；所述现场总线为所述各车间的加工设备通过PLC总线实时与车间组态上位机进行数据交互，所述车间组态上位机统一汇总信息发送至所述数据中心。
6.根据权利要求5所述的一种基于MES的生产系统，其特征在于，所述以太局域网络还通过无线AP构成wifi网络，用于为无线终端机提供接入服务。
7.根据权利要求1所述的一种基于MES的生产系统，其特征在于，所述MES管理子系统包括计划编制模块和工艺推送模块，所述MES作业子系统包括节点计划模块和作业派工模块，所述MES监控子系统包括看板作业及检测模块、质量电子追溯模块、计划监控模块、工时查询模块和设备维护模块；
所述计划编制模块，用于按策略筛选主生产计划，并转化为车间对应的生产计划；
所述工艺推送模块，用于从CAPP/PDM系统调用执行工艺，将执行工艺分解为各工段，并拆分工艺卡片推送到工位一体机；
所述节点计划模块，用于根据生产计划和设备产能评估明确各工序班次作业，实现各工序工序排程；
所述作业派工某块，用于根据设备产能评估细化节点计划各工序，并实时推送到工位一体机；
所述看板作业及检验模块，用于对各工序进行首检、完工检及专项检，并记录存储入后台数据库；
所述质量电子追溯模块，用于实时从生产计划、执行工艺和作业计划逐层检索原始数据，并展现在管理终端；
所述计划监控模块，用于实时监控各工件的状态信息，获取产品的历史记录；
所述工时查询模块，用于后台实时查询完工工时；
所述设备维护模块，用于记录、查询追踪各工段设备的保养情况。
8.根据权利要求7所述的一种基于MES 的生产系统，其特征在于，所述看板作业及检验模块通过控制策略，控制上下道加工工序之间的逻辑关系，即实现上道工序未首检，则无法进行下道工序。
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