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MES系统软件如何实现工厂无纸化生产?

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在工业4.0的推动下,制造执行系统(MES)在越来越多的传统制造企业中得到利用,作业管理工艺规程自动化正随着数字化设计和制造水平的提升,将设计和工艺数据流应用于现场生产,在离散型车间实现无纸化工艺得到越来越多的关注。

MES无纸化技术基于已有的MES系统,增加无纸化功能来实现生产文档的自动高效传递和管理,采用大屏显示对生产信息的可视化进行有效展示和监控,配置可触摸显示终端配以解决可视化问题。这样大大提高了工作效率,降低了成本,进一步提升了生产现场管理水平。

无纸化生产是一种新的生产模式

连续型生产实现无纸化生产主要是依赖自动化的流水线;离散型生产实现无纸化生产主要是依赖工人,需要工人能够在无纸化环境中顺利工作,其难度要大得多。在这种模式下,势必需要改变工人在车间生产中的角色,工人是车间中唯一增值活动(即生产)的主体,这点与医院的外科大夫是相似的,增值最大化的结果是将大部分的生产管理者都逐步转变为生产辅助人员,这点与医院的护士是相似的。

无纸化生产正在改变MES系统软件的概念

一般认为MES系统软件是位于上层计划管理系统与底层工业控制之间的、面向车间层的管理信息系统,为操作人员、管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等方面)的当前状态的信息。MES系统软件的信息集成对于企业的信息集成是具有决定性的。“纸”是信息交互的最传统媒介,也是各孤岛信息系统之间交换信息的主要途径,因此可以认为,无纸化MES系统软件不仅意味着生产模式的根本变革,还体现了整个企业信息系统集成的最高水平。

无纸化MES系统软件的功能框架

无纸化MES系统软件划分为9部分:车间计划管理、生产准备管理、工人现场作业管理、设备运行管理、质量作业管理、可视化看板管理、工时管理、生产履历管理和例外管理。

无纸化MES系统软件各部分具体功能:

(1)车间计划管理:接收ERP下达的车间订单,将其分解为工序作业计划,将作业任务派工到现场。这是传统MES系统软件 应当具备的功能。

(2)生产准备管理:对工装工具、车间二级库存和在制品进行管理,根据工序作业计划和派工的要求,将这些生产资源配送到现场。

(3)工人现场作业管理:围绕着工人门户开展现场作业,工人在工人门户上接收工作指导书,报工序开完工,填写加工和检测记录。从国外无纸化生产的应用来看,工人门户和电子工作指导书是离散车间实现无纸化MES系统软件的最关键因素。

(4)设备运行管理:管理设备维修和保养过程,完整记录设备运行状态,掌握设备可用性以支持排产。

(5)质量作业管理:管理现场检验过程,检验数据的采集,以及不合格品处理过程。

(6)可视化看板管理:用于生产现场的各类大屏幕看板,以及为管理提供可视化查询功能。

(7)工时管理:管理定额工时和工人的实际加工工时,以及工时报表的自动生成。其中,工时数据的采集有现场作业模块完成,工时数据的确认由质量作业模块完成。

(8)生产履历管理:在上述模块的支持下,形成加工过程“人机料法环”的完整履历。

(9)例外管理:处理各类例外事件,及其对生产计划造成的影响,提高系统对生产例外事件的适应能力和处理能力。

无纸化MES系统软件的实施不单纯是一个软件系统的实施,还需要包括工艺和硬件水平的提升作为基础,有时候一种新的产品型号就代表着一种全新的设计和制造模式。因此,建设无纸化MES系统软件需要考虑不同产品型号和不同应用阶段的问题。

车间一般存在多型号的产品混线生产,使用同一套MES系统软件适应不同成熟度的数据成为必然的选择,尤其是现场使用的工作门户需要接收不同产品的工作指导书。因此,在无纸化MES系统软件的设计中,需要特别强调工人门户和工作指导书的标准化,提高工人门户的功能柔性和可配置性。

MES系统无纸化是怎样实现的?

无纸化MES系统软件的实现不仅需要管理模式的改变,还需要许多软硬件技术作为支持:

(1)物料信息                                                                                                      

MES系统支持从第三方系统或自建物料信息,通过自动化数据采集设备,操作人员可以通过桌面系统、现场触摸操作屏、手持移动设备调阅物料信息,系统自动根据操作人员的工作角色,屏蔽多余信息,只呈现生产现场需要的内容。

(2)制造BOM

MES系统支持从PLM系统中导入生产制造BOM,以树形结构灵活展示BOM结构,当调整制造BOM的同时,可以通过接口将实际变动传递给PLM系统。系统支持在生产现场通过PAD调阅CAD设计图纸和PDF工艺图。

(3)工艺/工序

MES系统支持多版本工艺/工序管理,企业可以为同类产品建立基础工艺/工序资料,然后利用版本复制功能快速建立多种相似产品的生产工艺/工序,并可以通过调整基础工艺/工序资料,迅速变化同类产品的工艺/工序。

(4)生产现场终端技术

生产现场终端用于显示工作指令和工作指导书,操作者可以在终端上察看工作任务、报开工和完工;如果条件具备,还可以在终端上察看图纸、工艺规程和数字化模型。

国外的相关应用已经表明便携式的无线终端或离线终端的使用正在成为MES系统软件应用的重要方向。尤其是符合航空军工生产保密安全要求的、具有无线加密传输功能的终端技术将成为航空MES系统软件的关键技术。

无纸化车间的现场终端配置数量应该能够满足无纸化生产的需要,原则上应当做到一台设备或者一个操作者配置一个终端。

(5)物流标识技术

MES系统软件强调对物流的控制,准确和快速的物流管理往往都需要采用标识技术,包括:条码、RFID等。物流标识技术的应用在无纸化的情况下又显得更为迫切。

目前,微型化的激光标刻二维码、抗金属干扰和腐蚀的可粘贴式RFID都是能够适应于离散制造需要的标识技术,相关的国军标也正在预研中。

(6)人机交互技术

MES系统软件管理制造的执行过程,制造的执行过程是充满变化和例外的,该问题在失去纸作为记录载体的情况下尤其突出。这也是人机交互技术对于无纸化MES系统软件非常重要的原因。

人机交互技术一般需要物流标识技术和自动化数据采集技术(尤其是测试数据自动采集)作为支撑,能够实现对选取错误批次序列号的零组件进行提示,对BOM和工艺补充文件的技术状态进行验证和报警,对测量结果进行自动打包和分析。国外的电子装配MES系统软件 中已经有了人机交互的工程应用。

无纸化MES系统给企业带来了什么?

在传统的制造中,需要人工统计调取数据,手工计算并将结果录入报表系统,效率不高,操作复杂,耗费人力却非常容易出错,而是用了无纸化MES系统,整个制造流程中的所有生产设备数据全部有MES系统进行管理调度,对产设备的生产状态进行进行实时监控,所有的生产情况一目了然,节省了大量的人工成本和时间成本。同时对于企业管理者来说,不需要直接到生产现场了解生产情况,直接通过电脑或着生产看板就能掌控生产进度,更加便利。