項目1MES系統(tǒng)總體設(shè)計實訓(xùn)任務(wù)單

1.1任務(wù)1：系統(tǒng)需求分析1.1.1任務(wù)描述通過學(xué)習(xí)相關(guān)知識，了解制造生產(chǎn)的兩種組織形式，深刻體會數(shù)字化車間升級轉(zhuǎn)型對實現(xiàn)智能制造的重大意義，理解數(shù)字化車間的構(gòu)成和特征，明確MES在數(shù)字化車間中的應(yīng)用價值，掌握MES的需求分析要點，以缸體智能加工車間MES（CYL-MES）為例，準(zhǔn)確、完整和描述企業(yè)對MES系統(tǒng)的用戶需求，為MES系統(tǒng)的實施做好需求分析。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)后，學(xué)生應(yīng)能夠表述關(guān)于數(shù)字化車間和MES系統(tǒng)的如下知識：（1）車間的生產(chǎn)人員結(jié)構(gòu)及主要生產(chǎn)管理活動。（2）數(shù)字化車間的主要構(gòu)成。（3）MES的定義與特征。（4）MES在數(shù)字化車間生產(chǎn)中的應(yīng)用。（5）MES的需求分析內(nèi)容。1.1.2任務(wù)實施一、A企業(yè)問題分析A機(jī)械集團(tuán)有限公司創(chuàng)建于1954年，集團(tuán)占地面積25萬平方米，員工580人，總資產(chǎn)5億元。經(jīng)過近七十年的發(fā)展，目前已發(fā)展成為一家生產(chǎn)發(fā)動機(jī)缸體、通風(fēng)機(jī)、柴油機(jī)和機(jī)械零部件的企業(yè)集團(tuán)。企業(yè)秉承“以質(zhì)取勝、以誠取信”的經(jīng)營理念，憑借深厚的機(jī)械制造歷史底蘊，生產(chǎn)的產(chǎn)品都獲得了顧客的認(rèn)可。為了滿足各類客戶的不同需求，A機(jī)械集團(tuán)有限公司的產(chǎn)品生產(chǎn)模式主要采用按訂單設(shè)計（EngineerToOrder，ETO）和按訂單生產(chǎn)（MakeToOrder，MTO）兩種模式。按訂單設(shè)計是指產(chǎn)品為特定客戶度身定制，這些產(chǎn)品有可能只生產(chǎn)一次，產(chǎn)品生產(chǎn)批量較小，但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要的原材料也多種多樣，往往還需要大量的新材料、特殊組件、新工藝、新設(shè)備；按訂單生產(chǎn)是接到客戶訂單之后再組織生產(chǎn)活動，需要根據(jù)客戶訂單的需求量和交貨期來安排生產(chǎn)，生產(chǎn)產(chǎn)品具備批量小、種類多、交貨期短、變化多等特點。A機(jī)械集團(tuán)有限公司的主營產(chǎn)品是汽車發(fā)動機(jī)缸體。該產(chǎn)品由兩大模塊組合而成，一部分是廠內(nèi)自制的模塊，以缸體毛坯為主，通過銑削加工形成發(fā)動機(jī)缸體主模塊，另一部分是外購模塊，外購模塊需要配合廠內(nèi)自制模塊進(jìn)行統(tǒng)一裝配，井進(jìn)行后續(xù)的熱處理加工等工作?；诂F(xiàn)有產(chǎn)品特性及生產(chǎn)模式，企業(yè)在實際生產(chǎn)管理過程中主要面臨以下問題：（1）生產(chǎn)排程不夠靈活優(yōu)化。隨著訂單的碎片化、規(guī)?；局饾u形成了訂單驅(qū)動型和計劃驅(qū)動型并存的混流生產(chǎn)管理模式，以往按照計劃驅(qū)動型生產(chǎn)管理的傳統(tǒng)排程方式已經(jīng)無法滿足企業(yè)要求。同時，由于車間生產(chǎn)計劃的編制和調(diào)整上均采用人工排產(chǎn)的方式，生產(chǎn)調(diào)度高度依賴于車間調(diào)度員個人的能力，無法保障生產(chǎn)計劃的合理化。（2）無法實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場實時監(jiān)控。由于缺乏有效的管控方式，車間現(xiàn)場作業(yè)計劃的完成情況及相關(guān)異常無法實時反應(yīng)，人員、設(shè)備、物料、質(zhì)量、效率等各類信息不能共享，不透明。（3）無法實現(xiàn)全過程無紙化的自動追溯。隨著企業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用于豐田、大眾、沃爾沃、福特、本田等品牌車型中，面對主機(jī)廠嚴(yán)格的質(zhì)量管控要求，企業(yè)無法滿足客戶的溯源要求，無法快速精準(zhǔn)地查詢到每批次產(chǎn)品的所有相關(guān)溯源數(shù)據(jù)，如市場售后質(zhì)量問題的反向追溯，原材料和配件質(zhì)量多的正向追溯，車間制造質(zhì)量問題向銷售和原材料正反向追溯，加工設(shè)備、班次、批次、信息追溯、原材料材質(zhì)、供應(yīng)商自檢、進(jìn)貨檢驗、制造過程檢驗及其他關(guān)鍵質(zhì)量信息追溯等。二、CYL-MES實施目標(biāo)為了解決生產(chǎn)排產(chǎn)、生產(chǎn)過程管控、質(zhì)量追溯等環(huán)節(jié)的管理痛點，進(jìn)一步提升公司的生產(chǎn)管理水平，提升公司行業(yè)競爭能力和企業(yè)發(fā)展速度，A機(jī)械集團(tuán)有限公司決定實施發(fā)動機(jī)缸體智能加工車間MES系統(tǒng)（簡稱CYL-MES），逐步打造發(fā)動機(jī)行業(yè)智能制造的先進(jìn)企業(yè)。企業(yè)參照制造業(yè)信息化先進(jìn)理念和實踐經(jīng)驗，充分結(jié)合自身體系規(guī)范、管理特點和生產(chǎn)車間實際需求，對缸體制造全過程信息化進(jìn)行了全面的設(shè)計，形成了以MES為核心的生產(chǎn)管理整體規(guī)劃方案，如圖1-17所示?；趯嵤?yīng)用的整體效果考慮，公司決定按照“頂層規(guī)劃、分布實施”的戰(zhàn)略部署進(jìn)行循序漸進(jìn)的推進(jìn)。A機(jī)械集團(tuán)有限公司希望通過持續(xù)深入的實施、應(yīng)用、優(yōu)化，實現(xiàn)企業(yè)級MES的全局、體系性應(yīng)用，實現(xiàn)從傳統(tǒng)管理方式到信息化全面管控的轉(zhuǎn)變，并達(dá)成以下具體目標(biāo)：（1）重構(gòu)生產(chǎn)執(zhí)行層信息化架構(gòu)，促進(jìn)公司信息化總體架構(gòu)優(yōu)化。（2）采用微服務(wù)理念的技術(shù)架構(gòu)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的快速建模和功能實現(xiàn)，并支持快速升級。（3）建立廠級數(shù)據(jù)中心，以元數(shù)據(jù)、主數(shù)據(jù)、編碼中心理念重構(gòu)數(shù)據(jù)體系。（4）融合制度約束于系統(tǒng)功能，由事后查錯轉(zhuǎn)化為過程防錯；建立車間級問題管理流程，促進(jìn)公司問題管理體系建設(shè)。（5）提升計劃編制合理性、提升計劃執(zhí)行力。（6）現(xiàn)場展示看板，實時監(jiān)控生產(chǎn)計劃執(zhí)行情況，現(xiàn)場異常及變更能及時反饋并柔性調(diào)度。（7）實現(xiàn)并優(yōu)化車間設(shè)備維護(hù)管理業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)設(shè)備定檢、巡檢及故障風(fēng)險報警。（8）產(chǎn)品制造記錄無紙化、產(chǎn)量報告無紙化、且自動進(jìn)行績效核算，能進(jìn)行產(chǎn)能分析。（9）構(gòu)建單機(jī)質(zhì)量BOM，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量快速追溯。（10）實現(xiàn)車間外協(xié)項目投產(chǎn)和進(jìn)度管理。圖1-17以CYL-MES為核心的生產(chǎn)管理規(guī)劃方案三、CYL-MES需求分析為了實現(xiàn)高效的企業(yè)運行，有效進(jìn)行按單設(shè)計和按單生產(chǎn)，A機(jī)械集團(tuán)有限公司對MES系統(tǒng)提出了具體的目標(biāo)要求，在開發(fā)團(tuán)隊的幫助下，企業(yè)認(rèn)真分析生產(chǎn)管理中存在的問題，從高效計劃、柔性調(diào)度、生產(chǎn)過程實時管控、數(shù)據(jù)信息有效傳遞、質(zhì)量追溯等方面梳理出對MES的功能需求。1.生產(chǎn)作業(yè)計劃與調(diào)度（1）生產(chǎn)計劃接收及分解。實現(xiàn)從ERP系統(tǒng)接收或者從相關(guān)人員手中導(dǎo)入生產(chǎn)計劃，接收生產(chǎn)計劃并將其分解為任務(wù)單元、平衡設(shè)備能力、指派加工設(shè)備、編制作業(yè)計劃。主要包括對生產(chǎn)計劃的編制、調(diào)整、查詢、能力需求、設(shè)備能力負(fù)荷、物料需求、工具需求燈光。（2）作業(yè)計劃預(yù)編制。能夠根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級、交貨期、工藝流程、瓶頸資源等約束條件，結(jié)合現(xiàn)有計劃生產(chǎn)進(jìn)度、車間資源（人員、物料、設(shè)備、場地等）實施負(fù)荷情況，平衡能力，實現(xiàn)初步作業(yè)計劃的自動生成。其中，數(shù)據(jù)接口負(fù)責(zé)與其他信息系統(tǒng)集成以獲取需要的設(shè)備、人員、物料等信息；經(jīng)驗數(shù)據(jù)為調(diào)度提供合理數(shù)據(jù)；調(diào)度模塊則封裝了調(diào)度規(guī)則實現(xiàn)作業(yè)計劃的初步生成。（3）經(jīng)驗數(shù)據(jù)修正。通過分析采集對的數(shù)據(jù)對經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以保證其實用性和準(zhǔn)確性，根據(jù)產(chǎn)品的交貨期和各階段半成品的生產(chǎn)提前期制訂車間的生產(chǎn)計劃。（4）作業(yè)計劃執(zhí)行與反饋。作業(yè)計劃通過工單的形式下發(fā)到生產(chǎn)現(xiàn)場，車間工人按工單接受任務(wù)，并及時反饋工作進(jìn)度和完工狀態(tài)。工單管理需要有新建工單、復(fù)制工單、下發(fā)工單、終止工單、修改工單等功能。一旦接收生產(chǎn)任務(wù)，則生成工單，如果出現(xiàn)變動，工單可根據(jù)現(xiàn)場的情況進(jìn)行修改、暫?；蛘呓K止收回。（5）作業(yè)計劃變更與資源調(diào)度。當(dāng)生產(chǎn)過程中發(fā)生異常情況（如訂單進(jìn)度調(diào)整變更、物料缺料、機(jī)器故障、計劃變更、質(zhì)量故障等）時，能根據(jù)實時數(shù)據(jù)隨時對作業(yè)計劃做出調(diào)整并對車間資源進(jìn)行調(diào)度。功能涵蓋工序合并、物料申請、首工件派工、轉(zhuǎn)序單派工、生產(chǎn)控制、作業(yè)計劃和物料補費等功能。2.在制品管理（1）利用條碼等識別技術(shù)，記錄在制品的入庫和出庫等操作。（2）對線上的在制品生產(chǎn)信息及批次信息進(jìn)行監(jiān)控和跟蹤。（3）實時手機(jī)單位時間內(nèi)每道工藝的原物料消耗、產(chǎn)能、機(jī)器負(fù)荷、標(biāo)準(zhǔn)工時、成本核算等。（4）記錄生產(chǎn)中每道工藝投入、完成、返修、不合格在制品數(shù)量，定期生產(chǎn)相關(guān)在制品統(tǒng)計報表。3.生產(chǎn)過程追溯（1）記錄產(chǎn)品生產(chǎn)過程經(jīng)過的路徑、發(fā)生的問題、使用的物料。（2）追蹤到產(chǎn)品生產(chǎn)的相關(guān)責(zé)任人員，每一生產(chǎn)進(jìn)行的時間。（3）通過產(chǎn)品追查物料的供應(yīng)商、批次等信息。（4）根據(jù)物料追查影響的產(chǎn)品，并針對產(chǎn)品不同的狀態(tài)進(jìn)行及時的現(xiàn)場截留、停止發(fā)貨或跟蹤服務(wù)的處理。4.車間質(zhì)量管理（1）對質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，把采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量狀況分析。（2）對每一道工序進(jìn)行質(zhì)量把關(guān)，質(zhì)檢人員將該工序的檢測情況，錄入相應(yīng)的檢驗結(jié)果和檢驗數(shù)據(jù)。通過質(zhì)量追溯過程，實現(xiàn)對關(guān)鍵件的質(zhì)量跟蹤。（3）質(zhì)量控制與反饋，質(zhì)量返修信息錄入與查詢。實時統(tǒng)計缺陷分布、分析缺陷發(fā)生原因，及時觸發(fā)糾正措施，降低質(zhì)量波動和返修率。（4）質(zhì)量報警。出現(xiàn)質(zhì)量問題時，按觸發(fā)等級自動報警，同時將報警信息以郵件或短信方式發(fā)給相關(guān)層級的人員進(jìn)行提醒處理。（5）完整記錄制程質(zhì)量及返修過程信息，形成產(chǎn)品質(zhì)量檔案庫，幫助實現(xiàn)質(zhì)量問題的快速反饋和跟蹤。5.物料管理（1）根據(jù)BOM結(jié)構(gòu)，對交際花進(jìn)行物料的齊套性檢查，觸發(fā)對短缺物料的采購，并在物料無法獲得時，調(diào)整生產(chǎn)計劃，減少在制工單的缺料發(fā)生。（2）依據(jù)生產(chǎn)計劃的安排，提前安排物料備料，并按生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行配送，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)出的物料要料請求，及時進(jìn)行物料補充配送。（3）對線邊物料進(jìn)行管理，實現(xiàn)對物料的個體和批次在線推移、傳遞、消耗、轉(zhuǎn)化等信息進(jìn)行采集、記錄、跟蹤、整理、分析和共享等信息管理功能。現(xiàn)場缺料時，觸發(fā)需求申請，拉動倉庫及時補料。6.報表管理（1）對制造執(zhí)行過程中的人員、物料、設(shè)備、質(zhì)量等信息進(jìn)行統(tǒng)計，并能與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析形成報表。（2）實時統(tǒng)計分析在制品分布、產(chǎn)出、質(zhì)量趨勢、產(chǎn)線效率、計劃完成情況等企業(yè)關(guān)注的信息。7.數(shù)據(jù)采集、分析與集成（1）通過掃描、自動讀取、手工錄入等多種方式采集生產(chǎn)過程中的大量數(shù)據(jù)。（2）采集包括加工進(jìn)度、完工記錄、設(shè)備狀態(tài)及運行參數(shù)等各種實時數(shù)據(jù)等。（3）關(guān)鍵采集部件的追溯信息。（4）對生產(chǎn)過程關(guān)鍵數(shù)據(jù)要實時地進(jìn)行統(tǒng)計分析。（5）產(chǎn)品的工藝信息需要與PDM或者CAPP系統(tǒng)集成。（6）生產(chǎn)計劃、物料等信息需要與ERP系統(tǒng)集成，并能將工時、物料消耗等信息反饋ERP等系統(tǒng)。（7）設(shè)備、人員等信息需要從MES其他模塊中獲取。1.1.3任務(wù)評價任務(wù)學(xué)習(xí)完成后，由教師、學(xué)生進(jìn)行自評、互評和師評，評價學(xué)生是否完成對MES應(yīng)用環(huán)境、內(nèi)涵特征、業(yè)務(wù)價值等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，是否能結(jié)合企業(yè)實際情況完成MES的實施目標(biāo)和需求分析等內(nèi)容，需求分析是否真實合理、闡述是否詳細(xì)、是否達(dá)到了學(xué)習(xí)的目標(biāo)。評價完成后，將評價的結(jié)果填寫到表1-8的評價表中。表1-8MES系統(tǒng)需求分析任務(wù)評價表序號評價指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)滿分評價綜合得分自評互評師評1MES應(yīng)用環(huán)境能完整準(zhǔn)確描述車間生產(chǎn)人員結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)管理活動102MES內(nèi)涵特征能正確描述和理解MES的定義和特征203MES業(yè)務(wù)價值能正確描述和理解MES在制造生產(chǎn)中的價值104MES實施目標(biāo)能清晰描述MES的實施目標(biāo)，實施目標(biāo)與用戶需求一致205MES需求分析能清晰描述MES的需求分析，需求分析指標(biāo)具有可測試性。40

1.2任務(wù)2：體系結(jié)構(gòu)設(shè)計1.2.1任務(wù)描述通過學(xué)習(xí)相關(guān)知識，了解MES系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程和體系框架，結(jié)合企業(yè)的真實需求，以缸體智能加工車間MES（CYL-MES）為例，掌握MES系統(tǒng)設(shè)計的目的原則，能夠合理規(guī)劃MES的框架結(jié)構(gòu)，為MES系統(tǒng)的開發(fā)與部署做好準(zhǔn)備工作。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)后，學(xué)生應(yīng)能夠表述關(guān)于MES系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃的如下知識：（1）MES規(guī)劃設(shè)計原則和目標(biāo)。（2）MES硬件支撐環(huán)境和數(shù)據(jù)采集方法。（3）MES軟件結(jié)構(gòu)和主要功能。1.2.2任務(wù)實施一、CYL-MES系統(tǒng)方案設(shè)計在生產(chǎn)中應(yīng)用以IT為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，例如MES系統(tǒng)，必須滿足對其他系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的特殊要求，如這些預(yù)先給定的要求：信息采集集成、數(shù)字孿生映射、可用性要求、人機(jī)工程學(xué)和可操作性，或者設(shè)備裝置形成的環(huán)境條件。因為每一個生產(chǎn)條件都是獨一無二的，剛性的MES系統(tǒng)靈活性較小，要以合理的成本適應(yīng)這些給定的邊界條件。這些給定的邊界條件是由具有不同設(shè)計的生產(chǎn)過程的異構(gòu)設(shè)備環(huán)境所組成的?，F(xiàn)代MES系統(tǒng)必須根據(jù)客戶需求，對不同的條件能可變的調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)不僅與生產(chǎn)層還能與管理層進(jìn)行無縫的通信。因此，在CYL-MES系統(tǒng)的設(shè)計中，主要考慮以下的要求：（1）模塊化構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)軟件要滿足用戶不斷增加的需求（可擴(kuò)展性）。（2）考慮市場上MES系統(tǒng)和IT的規(guī)范（如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等）。（3）完整構(gòu)造在所有生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（信息集成）。（4）與周邊其他信息的通信，例如ERP系統(tǒng)、設(shè)備和裝置的控制或子系統(tǒng)。（5）標(biāo)準(zhǔn)模塊不僅容易地適應(yīng)生產(chǎn)過程，而且也容易地適應(yīng)用戶的功能。（6）高可用性和數(shù)據(jù)安全性。（7）簡單、符合人機(jī)工程學(xué)的數(shù)據(jù)采集功能。（8）構(gòu)造個性化的操作和計算方案。為了滿足上述的要求，根據(jù)最新發(fā)展的技術(shù)，開發(fā)了面向服務(wù)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)（SOA）的CYL-MES系統(tǒng)。這意味著，內(nèi)部模塊化結(jié)構(gòu)以“服務(wù)”的相應(yīng)形式，提供給MES系統(tǒng)服務(wù)。通過現(xiàn)有的軟件模塊可變組合形成的服務(wù)，以便在系統(tǒng)里提供所需求的MES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。CYL-MES系統(tǒng)的整體服務(wù)架構(gòu)方案如圖1-22所示。圖1-22CYL-MES系統(tǒng)整體服務(wù)架構(gòu)由圖可見，CYL-MES系統(tǒng)的整體架構(gòu)主要由車間層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和表現(xiàn)層構(gòu)成。①車間層。包括生產(chǎn)過程中不同品牌、規(guī)格、型號的傳感器、PLC、條碼、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等感知和執(zhí)行單元。②數(shù)據(jù)層：該層主要實現(xiàn)制造過程數(shù)據(jù)采集與傳輸。數(shù)據(jù)采集的方式主要有傳感設(shè)備、RFID設(shè)備、掃碼設(shè)備等。③應(yīng)用層：實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯，即將生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、人員管理、質(zhì)量管理和物料管理等功能置于該層。當(dāng)客戶端提出任務(wù)請求時，應(yīng)用層向數(shù)據(jù)層提出數(shù)據(jù)提取請求，并對提取出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理的結(jié)果通過應(yīng)用服務(wù)器傳送回客戶端。④表現(xiàn)層：是用戶與系統(tǒng)間信息交互的接口，負(fù)責(zé)結(jié)果展示及數(shù)據(jù)收集。車間層數(shù)據(jù)操作用戶通過訪問客戶端應(yīng)用程序，完成數(shù)據(jù)的人工錄人和提交；生產(chǎn)管理層用戶通過訪問接口進(jìn)行信息瀏覽和查詢。整體而言，CYL-MES擁有較高的柔性和豐富功能，能夠有效地集成A機(jī)械集團(tuán)有限公司的現(xiàn)有系統(tǒng)環(huán)境，以支持所有業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行。二、CYL-MES硬件環(huán)境架構(gòu)1.缸體加工數(shù)字化車間環(huán)境CYL-MES應(yīng)用的缸體數(shù)字化車間主要包括一個環(huán)形產(chǎn)線（如圖1-23所示）和五個線邊工位（如圖1-24所示）。圖1-23缸體數(shù)字化車間環(huán)形生產(chǎn)線圖1-24缸體數(shù)字化車間總體布局（1）CYL-MES數(shù)字化車間線上工位①工位一（鑄造）：鑄造工位配置了工頻電爐和模具等設(shè)備。電爐實現(xiàn)鋁合金/灰鑄鐵母液批量、連續(xù)熔化，電子配料系統(tǒng)自動配料；同時通過數(shù)據(jù)采集實時監(jiān)測爐內(nèi)熔解溫度、時間、天然氣壓力等工藝參數(shù)。模具用于制造砂型，將鐵水溶化后澆入模型中，冷卻后開箱、清砂，完成毛坯制作。②工位二（熱處理）：熱處理工位配置了電阻爐、鑄造機(jī)等設(shè)備，完成缸蓋缸體鑄造成型、震砂、熱處理和切割澆冒口等工序。鑄造機(jī)配有智能加壓控制系統(tǒng)、模溫監(jiān)控系統(tǒng)，智能加壓控制系統(tǒng)可以監(jiān)控電阻爐溶液溫度、爐氣溫度、壓力參數(shù)、充型位置等工藝參數(shù)。模溫監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測模具溫度,及時反饋并調(diào)整工藝參數(shù),實現(xiàn)鑄件的順序凝固。③工位三（粗加工）：粗加工工位配置了數(shù)控加工中心，用于對缸體各面、孔等進(jìn)行初次加工，目的是減少精加工加工負(fù)荷、控制加工切削量，以便后續(xù)精加工時產(chǎn)品質(zhì)量更加可控。另外在上料位置增加了采用光感傳感器，用來對不同機(jī)型缸體進(jìn)行識別防錯。④工位四（清洗試漏）：清洗試漏工位配置了清洗機(jī)，試漏機(jī)等設(shè)備。清洗機(jī)主要用于對經(jīng)過加工的工件水道、油道以及面和孔進(jìn)行深度清洗，以便試漏機(jī)對工件進(jìn)行泄漏測試。試漏機(jī)主要用來檢驗工件是否存在內(nèi)部泄漏，探測可能存在的鑄造缺陷（如氣孔、砂眼等）。⑤工位五（精加工）：精加工工位配置了擰緊機(jī)、研磨機(jī)等設(shè)備。擰緊機(jī)用于安裝曲軸軸承蓋，并通過在線扭矩測量實現(xiàn)關(guān)鍵加工參數(shù)的實時控制。加工中心用于對分別進(jìn)行粗鏜和精鏜，將孔加工到圖紙要求尺寸。⑥工位六（打標(biāo)）：打標(biāo)工位配置了打標(biāo)機(jī)。當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品檢驗完成后，生成產(chǎn)品整個生產(chǎn)過程工藝參數(shù)的二維成品碼，通過激光打標(biāo)機(jī)進(jìn)行二維碼激光雕刻，實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的信息追溯。⑦工位七（包裝）：包裝工位通過人工手工進(jìn)行裝配操作，將生產(chǎn)的產(chǎn)品放入到包裝袋中，做好產(chǎn)品的封裝和保存。（2）CYL-MES數(shù)字化車間線邊工位①生產(chǎn)管理工位：生產(chǎn)管理工位配置了PC電腦、IPAD等終端設(shè)備。本工位承擔(dān)了所有的生產(chǎn)管理工作，包括生產(chǎn)計劃制訂、生產(chǎn)排程、任務(wù)分派下達(dá)、生產(chǎn)跟蹤控制、查詢統(tǒng)計和績效管理等。②物料成品庫工位：物料成品庫工位配置了PC電腦、掃碼槍等設(shè)備，本工位包括物料庫庫位和成品庫庫位。庫中存放灰鑄鐵、鋁合金、曲軸軸承蓋以及加工完成后的成品。生產(chǎn)訂單下發(fā)后，由人工從本庫取出相應(yīng)數(shù)量的原料，放入料盒，推送至線邊庫工位。本工位中的PC以用來使用MES中的庫存管理功能。③線邊庫工位：包括配置手持PAD、掃碼槍和分料盒等。生產(chǎn)訂單下發(fā)后，由原料庫將原料運送到生產(chǎn)線邊庫。線邊庫管理員使用手持PAD上的線邊庫收發(fā)物料管理進(jìn)行物料的收發(fā)操作，然后再將原料、軸承蓋用分料盒配送至相應(yīng)的工位。④維修工位：包含PC電腦和掃碼槍等設(shè)備。在環(huán)形線工位上發(fā)現(xiàn)的異常在制品都被轉(zhuǎn)至維修工位進(jìn)行維修操作，修好后再將其返還到環(huán)形生產(chǎn)線中。⑤終檢工位：包含PC帶電腦和掃碼槍等設(shè)備。成品加工和裝配完畢后，由包裝工位操作工手動將產(chǎn)品轉(zhuǎn)至本站，進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量確認(rèn)。終檢完成后，在PC機(jī)上生產(chǎn)產(chǎn)品入庫單，將產(chǎn)品送至成品庫位進(jìn)行入庫操作。2.CYL-MES網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)CYL-MES網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-25所示。基于有線網(wǎng)絡(luò)/4G/5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)每一單獨工件、每道加工工序的身份識別：基于工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器鏈接每一臺設(shè)備的控制器，實現(xiàn)所有設(shè)備的互聯(lián)互通互操作；基于數(shù)據(jù)層實現(xiàn)機(jī)器視覺、溫度傳感、能源儀表等各種智能傳感和儀表的互聯(lián)及數(shù)據(jù)采集。有限網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個車間，連接設(shè)備、傳感器、智能儀表、卡看板、現(xiàn)場終端等幾百個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。圖1-25CYL-MES網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.CYL-MES數(shù)據(jù)采集方案（1）車間物理連接服務(wù)CYL-MES系統(tǒng)與設(shè)備、裝置、控制系統(tǒng)和刀架等其他生產(chǎn)實施間的通信，承擔(dān)了所謂的車間物理連接服務(wù)。根據(jù)要求以及技術(shù)的可能性，在設(shè)備側(cè)開始豐富地實現(xiàn)簡單設(shè)備接口的可能性，通過與設(shè)備傳感器直接連接，能夠容易地獲取節(jié)拍和數(shù)字信號，以及模擬測量值如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速度與速度等。這些可以變成一個簡單的記錄。選擇價格合理的設(shè)備，通過一個串行接口與BDE終端直接連接，或通過CYL-MES系統(tǒng)中局域網(wǎng)加以集成。按照要求，設(shè)備接口根據(jù)模塊化地加以擴(kuò)展具有基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的安裝和連接選項。為提高有關(guān)數(shù)據(jù)交換的要求，調(diào)整數(shù)據(jù)或NC記錄首先要傳送到控制系統(tǒng)，將使用CYL-MES系統(tǒng)進(jìn)程通信控制器（ProcessCommunicationController，PCC）。進(jìn)程通信控制器擁有支持多種協(xié)議和接口技術(shù)的豐富的驅(qū)動程序庫。該驅(qū)動可被配置，由此按照響應(yīng)的應(yīng)用目的或使用情況加以個性化的調(diào)整。對于MES系統(tǒng)，進(jìn)程通信控制器確保一個統(tǒng)一的，面向應(yīng)用的視圖，并承擔(dān)“翻譯”成具體的設(shè)備/自動化語言。通過進(jìn)程通信控制器，支持一系列的特定部門的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。例如，在塑料生產(chǎn)中注塑機(jī)集成的Euromap63標(biāo)準(zhǔn)，或用于飲料和食品工業(yè)罐裝生產(chǎn)線的連接的魏恩標(biāo)準(zhǔn)。高效而廣泛應(yīng)用的OPC（OLEforProcessControl，過程控制OLE）接口可以用PCC實現(xiàn)。而針對A機(jī)械集團(tuán)有限公司生產(chǎn)車間實際情況，CYL-MES進(jìn)程通信控制器通過標(biāo)準(zhǔn)化接口提供多樣化的設(shè)備連接，如圖1-26所示。圖1-26CYL-MES進(jìn)程通信控制器通過標(biāo)準(zhǔn)化接口提供多樣化的設(shè)備連接（2）采集和信息面板采集和信息面板（AcquisitionandInformationPanel，AIP）是基于Windows的用戶界面，并作為人與MES系統(tǒng)之間的連接器。使用對話窗口實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的人工采集，在生產(chǎn)部門使用觸摸屏和其他外圍設(shè)備，如條形碼或RFID讀取器。因為采集對話窗口可以個性化地配置，所以采集和信息面板為每個任務(wù)提供正確的采集對話窗口，如圖1-27所示。伴隨著的信息，例如工件物料清單、工藝流程、檢驗指令或圖樣，可以為工人建立少紙化甚至無紙化生產(chǎn)的顯示功能。同時，顯示數(shù)控數(shù)據(jù)和調(diào)整參數(shù)，并直接輸送到設(shè)備和裝置控制器中。為了簡化數(shù)據(jù)采集和避免輸入錯誤，可以從計量和檢驗設(shè)備中直接讀取結(jié)果，并輸入對話框中。圖1-27在BDE上簡單對話例子和工人自檢驗AIP應(yīng)用通過應(yīng)用現(xiàn)代的界面構(gòu)建采集和信息面板（AIP），并且根據(jù)在生產(chǎn)中用戶的需求量身定制。通過應(yīng)用程序組的劃分以及在特殊情況下對每個工作地個性化配置，為員工和設(shè)計人員提供他們真正需要的功能，并符合他們正常的工作流程。為了直觀地處理，多層次的輸入窗口考慮了適用于所有MES應(yīng)用的基于應(yīng)用的采集工作流。這些應(yīng)用從通過常規(guī)的BDE/MDE對話窗口進(jìn)行人員時間采集的簡單應(yīng)用（如上下班打卡），直至物料記錄、檢驗結(jié)果或者批次和批號的完整應(yīng)用。（3）備用的數(shù)據(jù)采集功能可以使用移動設(shè)備諸如智能手機(jī)或PAD，如圖1-28所示，這是非常有意義的，特別是在大型生產(chǎn)領(lǐng)域里采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)。用戶界面與終端設(shè)備屏幕自適應(yīng)匹配，使用基于瀏覽器的界面采集數(shù)據(jù)和信息檢索。例如，員工在工作地或者職工公司通過連接在互聯(lián)網(wǎng)的個人計算機(jī)上，進(jìn)行生產(chǎn)工序的查看、接收、執(zhí)行和完工層操作。圖1-28在智能手機(jī)上CYL-MES系統(tǒng)應(yīng)用的例子三、CYL-MES軟件功能設(shè)計1.CYL-MES軟件功能結(jié)構(gòu)根據(jù)客戶提出的要把車間生產(chǎn)管理“人”、“機(jī)”、“料”、“法”、“環(huán)”五大要素信息相連，通過MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計實現(xiàn)對生產(chǎn)管理智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的功能目標(biāo)。遵循ISO/IEC62264中制造運行管理模型的四大管理范疇（生產(chǎn)運行管理、維護(hù)運行管理、質(zhì)量運行管理和庫存運行管理），CYL-MES從數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)管理、物料管理、質(zhì)量管理和設(shè)備管理五個方面進(jìn)行功能模塊設(shè)計，具體功能結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1-29所示。圖1-29系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖（1）數(shù)據(jù)管理：主要實現(xiàn)對產(chǎn)品、產(chǎn)品物料清單、產(chǎn)品工藝的管理及工廠日歷的管理。本模塊為車間生產(chǎn)計劃的制定及調(diào)整的基礎(chǔ)依據(jù)。（2）生產(chǎn)管理：主要實現(xiàn)編制各車間生產(chǎn)計劃，參考各車間信息實時生產(chǎn)進(jìn)度，協(xié)同監(jiān)控各車間生產(chǎn)計劃執(zhí)行情況。參考裝配齊套查詢功能、車間裝配、生產(chǎn)進(jìn)度報表、以及生產(chǎn)能力，對下月計劃進(jìn)行統(tǒng)籌編制和調(diào)整。（3）物料管理：用于實現(xiàn)對原料、零件、半成品、成品進(jìn)行管理。此模塊可以與ERP系統(tǒng)進(jìn)行集成應(yīng)用，向ERP系統(tǒng)提交物料申請計劃，直接接收總廠配送的物料，減少庫存管理人員的工作量，加快物料流轉(zhuǎn)過程中業(yè)務(wù)處理數(shù)據(jù)，并提高準(zhǔn)確性。（4）質(zhì)量管理：用于提供工序質(zhì)檢結(jié)果的記錄功能，針對不合格的工序，系統(tǒng)提供維護(hù)質(zhì)量判定結(jié)果的錄入功能，同時支持根據(jù)不同判定結(jié)果，判斷是否需要生成不合格品通知單信息，以及不合格品通知單的詳細(xì)信息維護(hù)信息。（5）設(shè)備管理：用于實現(xiàn)對設(shè)備整個生命周期的管理，通過對設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備通訊的改造，對設(shè)備運行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集，實現(xiàn)對設(shè)備操作過程實時監(jiān)控、設(shè)備故障自動預(yù)警，從而使設(shè)備保持良好的運轉(zhuǎn)，提高資源和設(shè)備利用率，挖掘生產(chǎn)潛力，提高企業(yè)效益。2.CYL-MES軟件部署CYL-MES軟件部署圖如圖1-30所示。圖1-30CYL-MES軟件部署圖CYL-MES軟件包含兩大類：服務(wù)器端和客戶端。服務(wù)器端程序部署在一臺服務(wù)器中，其中包含數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)器軟件和MES服務(wù)器軟件。系統(tǒng)提供了兩種形式的客戶端程序，包括Web頁面和APP，每種形式的客戶端又分為不同用途的客戶端，具體介紹如下：（1）生產(chǎn)管理客戶端與車間大屏。生產(chǎn)管理客戶端與車間大屏位于車間的