橡膠輪胎行業(yè)MES系統(tǒng)應(yīng)用及數(shù)據(jù)集成

1、本文格式為WORD，能編輯和復(fù)制，感謝您的閱讀。 橡膠輪胎行業(yè)MES系統(tǒng)應(yīng)用及數(shù)據(jù)集成 針對系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成和應(yīng)用效果不佳問題，結(jié)合橡膠輪胎行業(yè)MES系統(tǒng)，實現(xiàn)橡膠輪胎企業(yè)數(shù)據(jù)集成應(yīng)用，闡述了MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換設(shè)計原理，并提出系統(tǒng)之間接口業(yè)務(wù)設(shè)計方法和運行過程中的數(shù)據(jù)維護策略。 1 引言 橡膠輪胎行業(yè)隨著工業(yè)自動化的提高，從煉膠到輪胎部件，再到輪胎成型和硫化，整個生產(chǎn)過程逐漸實現(xiàn)了流水自動化的生產(chǎn)，關(guān)鍵工藝加工和控制過程基本由成熟的過程控制系統(tǒng)PCS(Process Control System)所代替。因此，為橡膠輪胎行業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的應(yīng)用創(chuàng)造了必要的條件。 目前，大部分輪胎制造企業(yè)在現(xiàn)場控制層

2、面都擁有比較完善的過程控制系統(tǒng)，使得現(xiàn)場數(shù)據(jù)反饋，生產(chǎn)過程優(yōu)化成為可能：另一方面，具有規(guī)模的輪胎企業(yè)基本都實施了ERP系統(tǒng)或者其它第三方應(yīng)用系統(tǒng)，企業(yè)在資源計劃方面得到了控制和優(yōu)化，從而達到了的業(yè)務(wù)流、信息流、資金流、物流合一的效果，給企業(yè)帶來巨大效益。然而，在ERP與PCS之間存在的數(shù)字鴻溝，影響了管理同生產(chǎn)的緊密結(jié)合，使得ERP與PCS的應(yīng)用效果達不到預(yù)期的目標，主要問題在于單純依靠ERP并不能幫助和指導(dǎo)工廠分析其生產(chǎn)的瓶頸，改進和控制產(chǎn)品的質(zhì)量，并對具體的產(chǎn)品生產(chǎn)進行計劃、管理和跟蹤，因此MES(ManufacturingExecution System)與ERP的有效集成成為應(yīng)用的關(guān)鍵

3、。 2橡膠輪胎行業(yè)MES系統(tǒng) 輪胎企業(yè)MES產(chǎn)品以大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，集成BS、CS、智能客戶端為一體的體系架構(gòu)，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。在統(tǒng)一平臺上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量控制、設(shè)備故障分析、網(wǎng)絡(luò)報表等管理功能，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接可以同時為生產(chǎn)部門、質(zhì)檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息服務(wù)。該系統(tǒng)結(jié)合國際ISA-95標準和多年的項目開發(fā)實施經(jīng)驗，采用先進的自動控制技術(shù)、條形碼技術(shù)、RFID設(shè)備技術(shù)和先進的車間生產(chǎn)管理理念，覆蓋了輪胎企業(yè)生產(chǎn)的全工序，實現(xiàn)了輪胎生產(chǎn)制造全周期的信息化管理。系統(tǒng)通過強調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)

4、建立一體化和實時化的ERPMESPCS信息體系，填補PCS與ERP之間的數(shù)字鴻溝。橡膠輪胎行業(yè)MES系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖l所示。 圖1橡膠輪胎行業(yè)MES體系結(jié)構(gòu) 輪胎行業(yè)MES產(chǎn)品圍繞車間現(xiàn)場生產(chǎn)過程中的作業(yè)計劃、設(shè)備狀態(tài)、原料產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝四個重要因素設(shè)計全面完善的功能結(jié)構(gòu)。 工廠模型為企業(yè)用戶制造資源建模，用于描述復(fù)雜企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、多工廠、多場地、工廠資源、工作中心等相關(guān)信息。 工藝管理提供產(chǎn)品配方和BOM(Bill ofMaterials)譜系關(guān)系、制造工序工步控制條件、標準操作指導(dǎo)定義，可對重要的溫度、壓力等重要數(shù)據(jù)實時采集，并以曲線圖形式提供直觀顯示和遠程監(jiān)控。 物料管理實現(xiàn)工廠內(nèi)物流跟

5、蹤和優(yōu)化，監(jiān)控中間庫存狀態(tài)，實現(xiàn)實時WlP(Work In Process)庫存管理和預(yù)警。 設(shè)備管理記錄和監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)，包括設(shè)備停機記錄，停機檢修報告，生產(chǎn)設(shè)備執(zhí)行效率分析，以及在線故障診斷。 產(chǎn)品跟蹤根據(jù)輪胎胎號追溯生產(chǎn)過程信息及原料供應(yīng)商、操作機臺、操作人員、生產(chǎn)時間和關(guān)鍵工藝等參數(shù)，對工藝、質(zhì)量的改進和用戶理賠具有重要參考價值。 質(zhì)量管理提供質(zhì)量標準、檢驗科目制定，以及在線判定和質(zhì)量數(shù)據(jù)現(xiàn)場實時發(fā)布，執(zhí)行SPC(Statistical Process Contr01)分析，把握每道工序質(zhì)量狀況，為生產(chǎn)和工藝改進提供數(shù)據(jù)。 人員管理詳細的記錄操作人員、時間、生產(chǎn)內(nèi)容等信息，評估人

6、員操作技能、考勤等員工信息，核算人員績效。 成本管理執(zhí)行生產(chǎn)物耗能耗分析，半成品、成品合格率分析，投入產(chǎn)出分析，降低生產(chǎn)成本。 輪胎MES系統(tǒng)通過MES-DI數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，能夠良好的實現(xiàn)企業(yè)ERP系統(tǒng)及其它第三方系統(tǒng)集成，獲得產(chǎn)品數(shù)據(jù)和計劃數(shù)據(jù)，經(jīng)由MES系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)作業(yè)計劃，下達控制層執(zhí)行生產(chǎn)，生產(chǎn)實績通過MES-DI上傳到企業(yè)上層進行分析決策。 3橡膠輪胎行業(yè)MES數(shù)據(jù)交換系統(tǒng) 橡膠輪胎企業(yè)生產(chǎn)流程復(fù)雜，數(shù)據(jù)來源廣，數(shù)據(jù)采集存儲方式多樣，且底層各控制系統(tǒng)彼此獨立，所采用的網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫也存在很大的差異：另外，橡膠輪胎企業(yè)其它管理應(yīng)用系統(tǒng)往往采用不同的技術(shù)標準、不同軟硬件平臺、并由不同

7、軟件提供商開發(fā)，交互方式也存在多樣性，如何實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、異構(gòu)系統(tǒng)和異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)綜合集成是MES數(shù)據(jù)集成中最大的難點。根據(jù)制造執(zhí)行系統(tǒng)定義和MES數(shù)據(jù)流模型，在制定計劃時，ERP使用天、周、月和年的時標(時間系數(shù)為100X)，MES使用為天、班、小時分鐘或秒的時標(時間系數(shù)為10X)，PCS一般使用秒或者小于1秒的時標(時標系數(shù)為1X)。MES的數(shù)據(jù)流模型如圖2所示。 圖2 MES數(shù)據(jù)流模型 根據(jù)上述MES數(shù)據(jù)流模型，結(jié)合橡膠輪胎行業(yè)特點以及信息化系統(tǒng)之間集成和數(shù)據(jù)交換存在的問題，橡膠輪胎行業(yè)MES需要一個數(shù)據(jù)集成和交換的系統(tǒng)，能夠使用統(tǒng)一的方式，實現(xiàn)各系統(tǒng)之間不同結(jié)構(gòu)和格式的數(shù)據(jù)交換。 X

8、ML(Extensible Markup Language)具有跨平臺、直接動態(tài)支持Web操作、在數(shù)據(jù)描述方面靈活、可擴展、自描述的優(yōu)點，同樣XML在支持異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方面有很多自身的優(yōu)點：XML結(jié)構(gòu)性強、語義性強，既能與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(RDB)進行轉(zhuǎn)換，也能與對象數(shù)據(jù)庫(ODB)以及多媒體數(shù)據(jù)庫(MDB)進行轉(zhuǎn)換：XML的交互性好、易于處理，能方便地控制和表示各種數(shù)據(jù)；XML與平臺無關(guān)，能在各種平臺上進行處理、能用各種編程語言進行處理。 XML除了描述特定文檔類的XML應(yīng)用之外，還有幾種可以在任意一種XML文檔類型中使用的已定義的XML應(yīng)用。它們使得創(chuàng)建文檔更容易，并且允許為文檔添加增強的功能：

9、可擴展樣式表語言XSL、XML Schema、XLink、XPath等。 正是XML具有這些優(yōu)勢，從而成為事實上的應(yīng)用集成標準和不同應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)交互格式。但是XML也存在自身的缺點：搜索效率高，但數(shù)據(jù)插入和修改比較困難；XML的文本表現(xiàn)手法、標記的符號化會導(dǎo)致XML數(shù)據(jù)比二進制表現(xiàn)數(shù)據(jù)量增加，尤其當數(shù)據(jù)量很大的時候，效率就成為很大的問題；XML文檔作為數(shù)據(jù)提供者使用，沒有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)那樣完善的管理功能。 針對系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成和應(yīng)用效果不佳問題，結(jié)合橡膠輪胎行業(yè)MES系統(tǒng)，實現(xiàn)橡膠輪胎企業(yè)數(shù)據(jù)集成應(yīng)用，闡述了MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換設(shè)計原理，并提出系統(tǒng)之間接口業(yè)務(wù)設(shè)計方法和運行過程中的數(shù)據(jù)維護策略。 橡膠

10、輪胎行業(yè)MES系統(tǒng)在整個企業(yè)信息化所擔(dān)任的角色和要求，以及考慮到MES系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的作用和效果，以及現(xiàn)有數(shù)據(jù)交換的主流技術(shù)，揚長避短，整個數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)利用各自的優(yōu)點來進行設(shè)計。 針對時標要求比較寬松和數(shù)據(jù)的實時性不強的應(yīng)用管理系統(tǒng)，這類系統(tǒng)相對系統(tǒng)性能壓力相對較小，采用XML數(shù)據(jù)交換方式，主要通過映射引擎，將MES的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)映射為XML數(shù)據(jù)文件，與其它應(yīng)用管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換；對于時標要求比較嚴格、苛刻，而且要求數(shù)據(jù)通信性能和壓力較高的控制執(zhí)行系統(tǒng)。則采用高性能的統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)交換機制來滿足系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，MES系統(tǒng)將通過端對端的方式，和其它執(zhí)行系統(tǒng)使用效率較高的消息數(shù)據(jù)達到交互的目的

11、，保證數(shù)據(jù)的實時性。 橡膠輪胎行業(yè)MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)MES-DI整體架構(gòu)模型如圖3所示。 圖3 MES-DI數(shù)據(jù)交換架構(gòu) 編輯器(Mapping Editer) 編輯器提供各種數(shù)據(jù)格式之間的映射編輯工具，通過可視化的方式，在源數(shù)據(jù)和目標數(shù)據(jù)之間進行映射，在基本映射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以對交換數(shù)據(jù)進一步的處理，得到目標數(shù)據(jù)。 映射引擎(Mapping Engine) 映射引擎基于領(lǐng)先的XML技術(shù)與工具，允許將XML文件、數(shù)據(jù)庫、平面文件之間的映射關(guān)系進行定義和驅(qū)動轉(zhuǎn)換，支持XML到數(shù)據(jù)庫，平面文件，以及數(shù)據(jù)庫到XML、平面文件、數(shù)據(jù)庫，或者平面文件到XML、數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交換。映射不僅支持一對

12、一數(shù)據(jù)交換，同樣也支持多對多的數(shù)據(jù)交換。 網(wǎng)絡(luò)通信(ICE) 網(wǎng)絡(luò)通信引擎支持分布式應(yīng)用開發(fā)，提供在網(wǎng)絡(luò)帶寬、內(nèi)存使用和CPU開銷方面高效應(yīng)用通信。 4橡膠輪胎行業(yè)MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成應(yīng)用 41 MES-DI系統(tǒng)集成應(yīng)用 青島賽輪在實施ERP信息化系統(tǒng)時，在方案設(shè)計時就從生產(chǎn)相關(guān)的業(yè)務(wù)流程進行梳理和優(yōu)化，通過流程把ERP與MES數(shù)據(jù)整合到一起，基于兩者之間的流程來設(shè)計系統(tǒng)間的接口業(yè)務(wù)，從而實現(xiàn)ERP與MES一起構(gòu)成完整的閉環(huán)系統(tǒng)，使生產(chǎn)制造真正的實現(xiàn)集成化、可視化。 整體接口業(yè)務(wù)主要包括以下四個模塊：PP(生產(chǎn)計劃和控制)模塊，包括生產(chǎn)訂單下傳、生產(chǎn)訂單變更、生產(chǎn)訂單確認、生產(chǎn)訂單關(guān)閉等接口；M

13、M(物料管理)模塊，包括通用移動類型記賬上傳、轉(zhuǎn)儲訂單下傳、轉(zhuǎn)儲單收貨及發(fā)貨確認上傳、物料憑證取消上傳、采購訂單下傳、轉(zhuǎn)儲單發(fā)貨信息下傳；SD(銷售和分銷)模塊，包括交貨單的下傳、交貨單狀態(tài)和交貨明細的上傳、交貨過賬狀態(tài)的下傳：QM(質(zhì)量管理)模塊，包括目錄代碼下傳、檢驗計劃下傳、檢驗結(jié)果上傳、檢驗批下傳、檢驗判定的上傳等接口。整個集成業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)如圖4所示。 圖4 SAP與MES業(yè)務(wù)接口 根據(jù)業(yè)務(wù)需求和架構(gòu)分離原則，MES與ERP之間的數(shù)據(jù)交換采用如圖5的架構(gòu)模式。ERP系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)由SAP-XI轉(zhuǎn)化為XML中間數(shù)據(jù)文件再由MES-DI將XML中間數(shù)據(jù)文件抓取轉(zhuǎn)換為MES業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，送入MES系

14、統(tǒng)中進行處理；反過來，MES業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上傳到ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)，同樣遵循這個數(shù)據(jù)交換方式。 針對系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成和應(yīng)用效果不佳問題，結(jié)合橡膠輪胎行業(yè)MES系統(tǒng)，實現(xiàn)橡膠輪胎企業(yè)數(shù)據(jù)集成應(yīng)用，闡述了MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換設(shè)計原理，并提出系統(tǒng)之間接口業(yè)務(wù)設(shè)計方法和運行過程中的數(shù)據(jù)維護策略。 根據(jù)業(yè)務(wù)要求，首先定義各個業(yè)務(wù)接口所需要XML Schema文件結(jié)構(gòu)，這是ERP和MES需要進行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)內(nèi)容、類型、規(guī)則定義。示例如下： 圖5數(shù)據(jù)交換架構(gòu) 依據(jù)已經(jīng)定義完整的XML Schema文件結(jié)構(gòu)，MESDI通過映射編輯器將MES業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)存放在MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中)直接映射到xML Schema文件結(jié)構(gòu)，如圖

15、6所示，根據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)則定義，進行配置和條件設(shè)置，MES-DI就會將所需要的數(shù)據(jù)篩選并轉(zhuǎn)換為XML數(shù)據(jù)文件。 圖6數(shù)據(jù)庫映射XML示意圖 針對系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成和應(yīng)用效果不佳問題，結(jié)合橡膠輪胎行業(yè)MES系統(tǒng)，實現(xiàn)橡膠輪胎企業(yè)數(shù)據(jù)集成應(yīng)用，闡述了MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換設(shè)計原理，并提出系統(tǒng)之間接口業(yè)務(wù)設(shè)計方法和運行過程中的數(shù)據(jù)維護策略。 42系統(tǒng)集成應(yīng)用數(shù)據(jù)管理 在實施系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的過程中，由于不同系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)可能來自不同的途徑，其數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)質(zhì)量千差萬別，有時甚至?xí)龅綌?shù)據(jù)格式不能轉(zhuǎn)換或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式后丟失信息等棘手問題，將會嚴重阻礙數(shù)據(jù)在各應(yīng)用系統(tǒng)中的流通，進而影響業(yè)務(wù)無法流轉(zhuǎn)的問題，在嚴重

16、的情況下，直接給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。在系統(tǒng)集成過程中可以從以下幾個方面來規(guī)范數(shù)據(jù)，避免臟數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。 421接口業(yè)務(wù)流程和職責(zé) 在系統(tǒng)集成過程中。保證系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯清楚，盡量減少數(shù)據(jù)的傳輸量，避免一個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)邏輯在ERP和MES系統(tǒng)之間多次來回傳輸，盡量減少用接口系統(tǒng)來處理大量的復(fù)雜運算：為保證業(yè)務(wù)和流程順暢，企業(yè)部門和崗位在系統(tǒng)應(yīng)用中必須職責(zé)清晰，弄清各自系統(tǒng)所處理的業(yè)務(wù)邏輯。 422主數(shù)據(jù)的管理 主數(shù)據(jù)是指在整個企業(yè)范圍內(nèi)各個系統(tǒng)間要共享的數(shù)據(jù)，比如，客戶數(shù)據(jù)、供應(yīng)商數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)等相關(guān)的數(shù)據(jù)。通常，主數(shù)據(jù)需要在整個企業(yè)范圍內(nèi)保持一致性、完整性和可控性。但是各個應(yīng)用系統(tǒng)在不同

17、時期或者數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)差異較大時，無法滿足用統(tǒng)一的企業(yè)編碼時，系統(tǒng)之間經(jīng)常會采用映射的方式來滿足系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)交換。 在這種情況下，主數(shù)據(jù)的管理顯得尤為重要，需要各個系統(tǒng)間共享的主數(shù)據(jù)進行采集和發(fā)布。企業(yè)根據(jù)自身的情況，設(shè)計企業(yè)主數(shù)據(jù)管理規(guī)定和措施，推出適合自己主數(shù)據(jù)管理解決方案。防止在系統(tǒng)運行過程中，由于企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品、物料等變化而相應(yīng)引起各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)主數(shù)據(jù)變化不一致的問題。 423動態(tài)數(shù)據(jù)的維護 系統(tǒng)在運行過程中將會產(chǎn)生大量的新數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)需要在各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)中不斷的交換，如果不對這些數(shù)據(jù)進行處理，將會產(chǎn)生大量垃圾數(shù)據(jù)，嚴重影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)的使用。例如數(shù)據(jù)重復(fù)，A系統(tǒng)將一個數(shù)據(jù)重復(fù)性的進

18、入到B系統(tǒng)，那么有時會導(dǎo)致致命性的錯誤，假設(shè)是一個銷售訂單，那么后果不堪設(shè)想。 因此在數(shù)據(jù)整合過程中必須要進行一系列的數(shù)據(jù)清洗過程，這是一個復(fù)雜過程，通過檢測和清除掉垃圾數(shù)據(jù)(包括不正確、過時、冗余以及不完整的數(shù)據(jù))，以保證數(shù)據(jù)的正確性、可靠性、完整性和一致性。對數(shù)據(jù)交換過程做好監(jiān)控，記錄異常的數(shù)據(jù)，以方便檢查和排除錯誤。如圖7所示。 圖7青島賽輪數(shù)據(jù)交換監(jiān)控 除了提高系統(tǒng)應(yīng)用之間集成性和在數(shù)據(jù)校驗方面進行控制外，企業(yè)應(yīng)當加強重視，建立數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，嚴格執(zhí)行例行的基本檢查配套相應(yīng)的監(jiān)督制度，在執(zhí)行層面上。形成保證數(shù)據(jù)質(zhì)量的工作流程，從游頭控制垃圾數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，提供持續(xù)的過程不斷提升數(shù)據(jù)質(zhì)量。 5總結(jié) 橡膠輪胎行業(yè)MES系統(tǒng)與企業(yè)ERP系統(tǒng)集成應(yīng)用，進一步改進現(xiàn)有的操作流程實現(xiàn)企業(yè)管理層和車間管理層一體化標準運作，從而更加有效地縮短產(chǎn)品周期，提高勞動生產(chǎn)率。特別是MES系統(tǒng)彌合丁企業(yè)計劃層