基于MES的離散制造車間生產過程數據采集系統(tǒng)研究

王利勇

[摘? ? 要]隨著物聯(lián)網時代的到來，制造企業(yè)向數字化轉型的步伐已在加速，離散制造車間生產過程中應用MES技術進行數據采集，不僅可以暢通部門之間的溝通與協(xié)調，還可以提高生產效率、降低成本。企業(yè)管理者通過MES技術可以及時、準確、有效的監(jiān)管車間生產過程的數據信息，并據此及時作出生產計劃的調整和結果的預判。本文通過了解MES系統(tǒng)的概念、功能、作用、背景，分析離散制造車間生產數據采集遇到的問題，最后通過收集信息實踐系統(tǒng)，得出了能提高工作效率，精準度高，成本適合企業(yè)承受的數據采集系統(tǒng)，讓生產過程變得可視化解決了生產過程管理的難題。

[關鍵詞]MES;離散制造車間;生產過程;數據采集

[中圖分類號]TP274.2;F424 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）03–00–04

[Abstract]With the advent of the Internet of things era， the pace of manufacturing enterprises to digital transformation has been accelerated. The application of MES technology to data acquisition in the production process of discrete manufacturing workshop can not only smooth the communication and coordination between departments， but also improve production efficiency and reduce costs. Enterprise managers can timely， accurately and effectively supervise the data information of workshop production process through MES technology， and timely adjust the production plan and predict the results. Through understanding the concept， function， role and background of MES system， this paper analyzes the problems encountered in the production data collection of discrete manufacturing workshop. Finally， through the collection of information practice system， the data acquisition system which can improve work efficiency， high accuracy and cost is suitable for enterprises to bear is obtained， which makes the production process visible and solves the problem of production process management.

[Keywords]MES; discrete manufacturing workshop; production process; data acquisition

1 MES系統(tǒng)

1.1 MES系統(tǒng)簡述

MES的英文完整名稱是：Manufacturing Execution System，翻譯成中文就是“制造執(zhí)行系統(tǒng)”或者說是“生產實施系統(tǒng)”。總的來說就是制造企業(yè)應用的生產過程管理和實時監(jiān)管信息的系統(tǒng)，主要解決車間生產過程中在執(zhí)行生產任務時遇到的問題。

1.2 MES系統(tǒng)的發(fā)展歷程

1.3 MES系統(tǒng)的背景

MRPII/ERP發(fā)展的需要 完成生產計劃指令下達和車間生產信息的實時對接，MES應運而生。如圖1所示。

1.4 MES系統(tǒng)的功能

1.5 MES系統(tǒng)的優(yōu)勢

（1）MES系統(tǒng)可以將上層生產計劃和底層工業(yè)控制進行聯(lián)通，形成閉環(huán)，避免管理空白區(qū)域，實現(xiàn)計劃、執(zhí)行、控制的管理閉環(huán)。如圖2所示。

（2）MES系統(tǒng)可以打通計劃、執(zhí)行、控制三層之間的信息流，讓管理者獲取不僅實時還準確。如圖3所示。

（3）MES可以改變制造生產過程中局部情況，也可以使整體制造企業(yè)管理更加協(xié)調，便捷，信息交流更加順暢。

2 基于MES的離散制造車間生產過程數據采集系統(tǒng)

2.1 離散制造概念簡述

離散制造簡單來說就是一個產品在生產中被分為很多個加工任務來完成。

2.2 離散制造的特點

2.3 基于MES的離散制造車間生產過程數據采集存在的問題

在離散制造企業(yè)的車間，生產數據是呈間斷性的，斷斷續(xù)續(xù)無法連貫體現(xiàn)，每個生產環(huán)節(jié)數據存在復雜、量多、還很隨機，如此繁復的數據導致生產計劃和指令下達脫節(jié)或者延時的問題。

2.4 基于MES的離散制造車間生產過程數據采集系統(tǒng)

2.4.1 離散制造車間生產過程數據采集的重要性

離散制造車間生產過程數據采集的過程有著承上啟下的作用，采集的數據既要向管理者傳遞設備運行動態(tài)、生產加工任務的進度詳情、車間工人的動態(tài)信息等。向下是要將管理者的生產指令及時傳遞給生產工人，以便于及時完成生產任務。

2.4.2 基于MES的離散制造車間生產過程數據采集系統(tǒng)的設計

從圖4可以看出實現(xiàn)數字化車間的實施步驟，要想成功的實現(xiàn)生產過程的可視化，采集數據就是系統(tǒng)設計的關鍵環(huán)節(jié)。基于MES系統(tǒng)運行成功的前提條件也是數據準確、及時的采集。

2.4.3 基于MES的離散制造車間生產過程數據采集系統(tǒng)的實施

在制造車間生產過程數據采集中編碼體系的建設是基礎，利用條碼識別、射頻識別、磁卡識別等自動識別技術，其中性價比良好的是條碼識別技術。利用識別技術可以快速的實現(xiàn)設備、人員、產品、以及與管理活動有關聯(lián)的編碼。

分析數據，通過系統(tǒng)采集來的靜態(tài)數據和動態(tài)數據進行分析甄別，與需要達成目標的數據進行詳細的深入分析。如表8所示。

數據采集的過程中需要將采集進行設置，凡是與管理活動相關的數據都是設計采集點，在設計中分別對人員進出口、動態(tài)活動操作區(qū)、設備、質量監(jiān)測等環(huán)節(jié)，比如針對機器需要設置主軸轉速、功率、故障報警等.對于操作人員，人工打卡、手動檢修設備、設備故障時及時手動預警等。針對物料，利用條碼識別，分別將物料變化的每個環(huán)節(jié)掃碼留資料等等。

2.4.4 基于MES的離散制造車間生產過程數據采集系統(tǒng)的實施效果

（1）有效提升了車間生產設備的壽命

有了數據采集系統(tǒng)后，可以及時針對設備的使用、修整、檢修等相關環(huán)節(jié)進行檢測和監(jiān)控，可以及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，避免設備的二次損傷和操作不當直接報廢的情況。由于數據采集及時準確，管理者快速精準的掌控了設備的運行狀態(tài)，可以隨時合理的根據生產計劃進行調整，設備的日常維護也更加及時和合理。及時針對設備的使用作出調整，還可以真正提升了生產的效率，確保了產品的質量。數據采集系統(tǒng)成功的降低了設備的故障率，提升了設備壽命，為制造車間節(jié)省了成本。

（2）促使制造車間生產過程的管理更加優(yōu)化

數據采集系統(tǒng)將生產過程變得可視化，讓車間工作變得更加和諧。原本由于趕工和疲勞操作，容易導致產品質量不過硬，設備有疲勞運作的現(xiàn)象，操作人員有應付了事的情況，如今在數據采集系統(tǒng)的協(xié)助下，針對這兩類問題都變得可預知，可根據數據的常規(guī)變化和非常規(guī)變化，針對人員和設備及時地作出調整。避免為了趕工，不能及時更換刀頭，或者操作人員馬虎導致產品的廢品率、殘次率提升的情況。有了數據采集系統(tǒng)后，可以及時根據生產的實際情況進行協(xié)調和調整，規(guī)避風險的同時，還提升了人員滿意度和客戶滿意度，同時也使操作人員工作更加用心和認真，數據采集系統(tǒng)的應用，無形中也減輕了操作人員的工作量，綜合效率得以提高。

（3）有助于生產產品的工藝水平和質量不斷提升

數據采集系統(tǒng)不斷發(fā)現(xiàn)問題，并及時將情況傳輸給管理者，針對生產中存在的問題，管理者及時作出調整，召集設計師研究改進，避免了產品全部生產結束才發(fā)現(xiàn)存在重大問題的情況。利用采集的數據，還可以針對產品的細節(jié)進行改良，爭取讓產品的外觀、質量、色澤等更優(yōu)秀，比如在生產飛機的過程中，離散制造車間就要格外的注意，尤其是一些用在飛機外觀上的零件，既要保證質量又要確保美觀，這就需要車間采集的數據做好分析，同時通過數據作出的實物預判和真正的實物進行比對，尋找差距和改進之處。

3 結語

綜上所述，生產車間在MES系統(tǒng)使用中有了生產過程的實時數據采集系統(tǒng)，使車間生產過程的管理變得更加合理、規(guī)范、便捷。采集數據就是首要任務，在采集數據過程要注意采集點的合理正確設置，針對采集到的數據要及時處理，避免數據已提示出現(xiàn)問題，由于管理者拖延未及時發(fā)現(xiàn)而造成損失。制造車間生產數據采集系統(tǒng)不僅讓生產過程可視化、可控化，更多的是讓生產的產品更加地精良、更加符合客戶的要求，同時也提升了生產企業(yè)的品牌形象和行業(yè)地位，吸引來更多更優(yōu)質的合作客戶。

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