MES在汽車焊裝車間生產(chǎn)管理方面的應(yīng)用

1、MES 在汽車焊裝車間生產(chǎn)管理方面的應(yīng)用1 系統(tǒng)介紹MES 能通過(guò)信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化管理。當(dāng)工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件 時(shí)， MES 能對(duì)此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù) 對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。 這種對(duì)狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使 MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒(méi)有附加值的活動(dòng)，有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程，從而使其既能提高工廠及時(shí)交貨能力、改善物料的流通性能， 又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。 MES 還通過(guò)雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息。從以上可以看出， MES 是對(duì)整個(gè)車間制造過(guò)程的優(yōu)化，并不是單一的解決某個(gè)生產(chǎn)瓶頸問(wèn)題。同 時(shí)，還要求 MES

2、必須提供實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的功能， 并做出相應(yīng)的分析和處理； MES 需要與計(jì)劃層和控制層進(jìn)行 信息交互，通過(guò)企業(yè)的連續(xù)信息流來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成。本文闡述的 WMES 指的是焊裝車間 MES ，該系統(tǒng)處于計(jì)劃 層和控制層系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí) 行，它為工廠搭建了一個(gè)平臺(tái)，讓工廠在這個(gè)平臺(tái)中對(duì)人、機(jī)、料等因素進(jìn)行監(jiān)管，使管理者能夠即時(shí)掌握生產(chǎn)狀況。2 系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)通過(guò)接受上層生產(chǎn)管理系統(tǒng)與相關(guān)設(shè)備間的數(shù)據(jù)、提供上層數(shù)據(jù)接口、實(shí)現(xiàn)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)數(shù)據(jù)、 與上下層之間的數(shù)據(jù)的交互。實(shí)現(xiàn)焊裝生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)識(shí)別及跟蹤、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、 ANDON 管理等功能。車間車體自動(dòng)識(shí)別跟蹤系統(tǒng)

3、（ AVI ）通過(guò)以太網(wǎng)在線實(shí)時(shí)收集相關(guān) 信息，在對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃提供實(shí)施指令的同時(shí)，兼顧生產(chǎn)過(guò)程的 跟蹤及校核，對(duì)各自生產(chǎn)線的成品進(jìn)行在線實(shí)時(shí)載入，建立 系統(tǒng)成品數(shù)據(jù)庫(kù)，并將實(shí)時(shí)發(fā)生的與生產(chǎn)計(jì)劃及線體狀態(tài)相 關(guān)的信息加載到產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)。為生產(chǎn)管理提供盡可能客觀、 實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的歷史數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)具備成品追溯功能。間內(nèi)各線體的可編程控制器（ PLC ）與車間 AVI PLC 通過(guò)以 太網(wǎng)連接方式進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換，以確保信息的可靠性。系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理見(jiàn)圖 1。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架見(jiàn)圖 2。圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架2.1 AVI 系統(tǒng) AVI 系統(tǒng)主要將生產(chǎn)計(jì)劃預(yù)制在系統(tǒng)中，見(jiàn)圖3。功能是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)指令的

4、下達(dá)、跟蹤、追溯。根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)單圖 3 生產(chǎn)計(jì)劃預(yù)制PLC，入滑撬上的射頻識(shí)別（ RFID ）載碼體中，建立主焊線全線各在柔性線的上線工位， 通過(guò)掃描車身附帶的條形碼將車型所對(duì)應(yīng)的信息下達(dá)到主焊線 以供主焊線實(shí)現(xiàn)計(jì)劃隊(duì)列的柔性生產(chǎn)。同時(shí)，將當(dāng)前信息寫(xiě)個(gè)工位車型信息數(shù)據(jù)庫(kù)，依據(jù)主焊線提供的特征點(diǎn)狀態(tài)變量 實(shí)時(shí)刷新工位信息，滑撬的離隊(duì)、歸。隊(duì)可依據(jù)工作站操作 變更信息進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，全面實(shí)現(xiàn)車型追蹤，生產(chǎn)看板信息由上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)所存儲(chǔ)的排序數(shù)據(jù)庫(kù)、 PLC 共同驅(qū)動(dòng)并顯示。該系統(tǒng)既完成了生產(chǎn)指令的管理，同時(shí)又可以對(duì)上件工位輸入的車型信息和系統(tǒng)預(yù)制的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行核對(duì)和提示：對(duì)上件錯(cuò)誤進(jìn)行提示更正，并提

5、醒物料實(shí)施切換配送。AVI系統(tǒng)上件工位信息看板見(jiàn)圖4。圖 4 AVI 系統(tǒng)上件工位信息看板 page 2.2 ANDON系統(tǒng) ANDON 系統(tǒng)為一種可視化的訊號(hào)系統(tǒng)，是一種將 現(xiàn)場(chǎng)狀況用視覺(jué)方式表示的系統(tǒng)，提供信息以協(xié)調(diào)聯(lián)系各工 作中心的工作。該系統(tǒng)可將各個(gè)點(diǎn)位求援信息及時(shí)反映到主機(jī)，通過(guò)電子看板顯示：通過(guò)短信方式通知相關(guān)人員，并可由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)記錄和統(tǒng)計(jì)分析。通過(guò)分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，有助于工程技術(shù)人員和管理人員把握需要工藝改進(jìn)的區(qū)域或 者需要加強(qiáng)人員培訓(xùn)等需求。通過(guò)高精度、柔性化、準(zhǔn)時(shí)化 的生產(chǎn)，在保證質(zhì)量的前提下， 最大限度地體現(xiàn) “精益生產(chǎn)ANDON 系統(tǒng)的目的在于提高對(duì)設(shè)備故障、質(zhì)量控制、物料

6、 供應(yīng)的管理及控制。在必須的人機(jī)交互區(qū)域，合理布置求援 按鈕盒，結(jié)合系統(tǒng)的看板和呼叫設(shè)備，將求援信息及時(shí)通知 相關(guān)人員，最大限度地減少停線等待時(shí)間，提高線體的開(kāi)工率，并在系統(tǒng)中予以分類統(tǒng)計(jì)記錄，為管理者提供依據(jù)。該系統(tǒng)初期僅對(duì)質(zhì)量、物料、設(shè)備問(wèn)題進(jìn)行管控。ANDON 求援按鈕盒布置見(jiàn)圖 5。當(dāng)員工發(fā)現(xiàn)相應(yīng)問(wèn)題時(shí)按下對(duì)應(yīng)的按鈕，同時(shí)短信平臺(tái)向指定人員發(fā)送相關(guān)信息，通知相關(guān)人員 到現(xiàn)場(chǎng)處理，管理平臺(tái)上顯示相應(yīng)的工時(shí)損失，處理完成后 由處理人員復(fù)位對(duì)應(yīng)按鈕發(fā)生停線時(shí)如無(wú)任何求援則系統(tǒng)認(rèn)定為人員操作問(wèn)題，此時(shí)在管理平臺(tái)上顯示速度損失。圖 5 ANDON 求援按鈕盒布置該系統(tǒng)由求援按鈕站、呼叫裝置構(gòu)成，

7、采用帶燈自鎖型按鈕，按壓所需按鈕開(kāi) 關(guān)，開(kāi)關(guān)自鎖，同時(shí)信號(hào)燈點(diǎn)亮（非 PLC 控制），問(wèn)題解決 后再次按壓按鈕則信號(hào)燈復(fù)位。求援信號(hào)就近連接至相應(yīng)的 區(qū)域 PLC 控制柜內(nèi)（不再單獨(dú)增設(shè)硬件單元） ，通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)服務(wù) PLC 相連接， 最終進(jìn)入系統(tǒng)主機(jī)， 主機(jī)進(jìn)行分 類處理將求援信號(hào)請(qǐng)求分別通過(guò)看板和呼叫系統(tǒng)發(fā)出。ANDON 求援系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖 6。圖 6 ANDON 求援系統(tǒng)構(gòu)成該系統(tǒng)在生產(chǎn)線關(guān)鍵工位及需要重點(diǎn)管控的工位設(shè)置求援按鈕盒，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)各種停機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，最終輸出報(bào)表，管理人員分析相關(guān)數(shù)據(jù)，以方便對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行管理。2.3 節(jié)拍統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)各工位焊接工作進(jìn)行簡(jiǎn)要分

8、析，包括設(shè)備動(dòng)作時(shí)間、夾具夾緊時(shí)間、人員焊接時(shí)間等各分段時(shí)間的統(tǒng)計(jì)和分析圖 7 ），可簡(jiǎn)單地了解該線體的線平衡率和瓶頸工位；同時(shí)，通過(guò)分析瓶頸工位的各項(xiàng)時(shí)間數(shù)據(jù)， 結(jié)合 ANDON系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶頸問(wèn)題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分類分析（物料原因、設(shè)備原因、質(zhì)量原因和速度損失原因） ，從而找出影響整體節(jié)拍的因素，為提升節(jié)拍和設(shè)備綜合效率（OEE）提供良好的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能。圖 7 各工位工時(shí)統(tǒng)計(jì)圖該系統(tǒng)還具備焊點(diǎn)統(tǒng)計(jì)功能。通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)懸點(diǎn)焊機(jī)群控的連接，不僅可以對(duì)焊接參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)還可以對(duì)每把焊槍在節(jié)拍內(nèi)的作業(yè)點(diǎn)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，進(jìn)而為各工位的工藝紀(jì)律監(jiān)察和品質(zhì)提升提供分析數(shù)據(jù)。2.4 工藝文件查詢系統(tǒng)

9、工藝文件查詢系統(tǒng)主要以電子看板形式布局在各工位。WMES 通過(guò)以太網(wǎng)與公司網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系， 當(dāng)有新版工藝文件發(fā)布時(shí)，WMES 用覆蓋方式將舊版工藝文件替換掉，以保證線體員工總是能夠查 閱到最新版的工藝文件。此系統(tǒng)同時(shí)可以針對(duì)不同的部門(mén)設(shè)定不同的使用和訪問(wèn)權(quán)限，工廠內(nèi)部的文件同樣可以直接在工位看板上顯示，以供員工查詢。通過(guò)工藝文件查詢系統(tǒng)的運(yùn)用，對(duì)員工的培訓(xùn)更直接便捷，文件查詢更加方便，對(duì)于工藝紀(jì)律檢查更直觀快捷，最終實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)紙化管理。3 WMES 的推廣WMES 是針對(duì)汽車焊裝車間的特定生產(chǎn)管理系統(tǒng)，其包含的內(nèi)容不僅僅是本文以上所 提到的，還可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、群控系統(tǒng)、語(yǔ)音廣播系 統(tǒng)等子系統(tǒng)來(lái)完善生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的管理。通過(guò)各個(gè)系統(tǒng)的相互結(jié) 合，在計(jì)劃管理、人員培訓(xùn)、 OEE 管理、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)監(jiān)控、工藝管理、報(bào)表管理、線平衡提升、產(chǎn)能提升等方面發(fā)揮重要作用。從該系統(tǒng)在焊裝車間的應(yīng)用效果來(lái)看，在總裝上推廣的意義更大?？傃b車間要完成的是成千上萬(wàn)種零 部件的組裝，其涉及的車型、配置、物料之多，更表明其生 產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理的難度?？傃b MES 系統(tǒng)還可以將單臺(tái)物料配送 納入進(jìn)去，從而整體提升總裝的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理水平。結(jié)束語(yǔ) 目前，國(guó)內(nèi)各大汽車生產(chǎn)商都很重視生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的 管理提升，并且不同層次地也在使用 MES 系統(tǒng)，整車廠針 對(duì)