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MES系统在汽车整车企业中的应用

chenjj 2019-12-04 MES, 智能制造, 生产管理 2,178 views

目前，我国大型整车企业为了提高生产效率，降低材料和人力等资源的成本实现精益生产，广泛应用MES信息管理系统。如：上海通用汽车、湖南长丰、昌河铃木等等。

一般来说，整车企业在应用MES系统过程中主要包含以下几个功能模块：生产计划管理、PMC（生产监控系统）、质量管理系统、物料管理系统、AVI（车身跟踪系统）。

下面我们通过具体实施的项目经验来研究这几个功能模块如何在整车企业中发挥作用以达到MES系统要求。

一、生产计划管理

这个功能模块主要实现了生产计划的接收、分解、下达以及上传给上层计划系统信息的功能。通常情况下，MES系统与ERP系统不会采用同一个操作平台，因此需要用FTP协议来解决通讯问题。例如：利用SERVERU软件搭建FTP服务器。MES系统与ERP系统通过文本文件交换数据的，MES系统每天将文本文件存储在特定的文件夹中。

当MES系统接收到文本文件后，用某种高级编程语言将文本文件中每条生产计划进行分解并存储在SQL数据库中的特定数据表中。比如：在焊装车间我们每天都会接收到来自ERP的生产计划文件，然后将其进行分解分别存储在几张数据表中。

这几张数据表分别对应左右侧围生产线、地板生产线，左右门生产线等等。现场生产车辆信息都存储在这些数据表中。MES系统与ERP系统会对文本文件的格式进行约定，通过标识符判断获取计划文件信息的完整性。

MES系统将存储在数据库中的计划信息下达到各生产线OEM PLC设备以及条码打印设备。OEM设备及条码打印设备都根据数据表中车辆信息指导现场操作。在昌河铃木焊装车间通过操作现场设备车型显示板简化了生产计划部门和班组长的工作内容。车型显示板显示的信息完全与ERP下达的生产计划信息一一对应，操作工根据显示信息就可知道当前应该生产哪种车型的车辆。

ERP系统会在在制品生产过程中设定几个关键信息点，这几个信息点对于ERP系统推算车辆生产时间、库存、物料管理非常重要。MES系统将采集到的生产实时信息储存在MES系统的数据库中，ERP系统可以直接从MES系统数据库中获取，ERP系统需要随时关注MES系统数据库指定表格中数据的变化，并及时的将生产信息传递给ERP系统，以实现ERP生产计划管理功能。

由此，我们可以看出生产管理模块实现了从ERP接收数据并将现场信息传递给ERP的整个过程，同时验证了MES系统在企业管理系统中承上启下的作用。

二、PMC生产监控系统

生产监控系统是一个工厂范围内的多功能系统，一方面，系统对车间一级设备进行实时监控，在第一时间捕获停机原因，从而达到减少停线时间，提高生产效率的目标。同时系统将自动记录各个设备在各个班次停机次数及停机原因、为维修部门制定预防性和预测性维修计划提供第一手的信息，从而提高设备运行效率,最终提高生产效率。

另一方面，该系统被用来实时地监视生产状态。建立生产监控系统的目的是测量和跟踪生产设备的工作情况，当生产设备出现生产问题时，生产监控系统将向车间人员报警。该系统将监视生产的车辆、节拍时间、设备的正常运行时间、故障停机时间以及生产设备的故障。

生产监控系统所采集到的信息将通过计算机屏幕、显示板和声音报警器广播给用户。

生产监控系统通过TCP/IP或OPC以太网协议与现场设备(可编程逻辑控制器、机器人、个人计算机、其它控制系统)进行通讯。

通过车间层面的PMC及时管理和控制，可以立刻进行故障解决。同时系统在停工期会自动记录停工的时间和原因，为维护提供第一手的资料。因此系统将得到更优化，设备将更有效地工作，最终提高生产效益，具体功能如下：

收集和管理报警数据
数据登录SQL数据库
生成报表
趋势数据
控制PLC以决定传送带的启动和停止
图象显示
车间流程
区域流程
安装信息
车间生产信息
车间班次信息
车间传送带状态

该系统可提供车间生产实时信息，用于维护和改进产品质量、稳定性和生产设备的效率。

三、质量管理系统

质量管理系统是一个用声光显示当前生产线状况的系统，它提醒工段长，分工段长，维修人员及其他相关人员发生在某工位的质量问题及物料需求，它也是操作工工作时请求帮助的一个工具。它是一套专门为汽车生产、装配线设计的信息管理和控制系统，系统能够收集生产线上有关设备及质量管理的信息，加以处理后，控制分布于车间各处的灯光和声音报警系统。质量管理系统在汽车四大工艺车间中被广泛使用。

现今的汽车工业面临巨大的竞争压力，必须不断提高生产效率，降低生产成本。为了提高生产效率，就必须减少生产线的停线次数。为了降低成本，必须对产品质量进行密切监测和控制。

质量管理系统顾名思义就是为了提高质量，汽车发动机车间的生产线是现代化高度集中的流水化作业，我们的质量管理系统就是保证生产线上的每个工位能按时、保质地完成本工位的加工作业，以便让带有质量问题的工件在进入到下一工位前能得到妥善处理和解决，而不希望是到达末端后再修理或再作统一处理解决，避免不必要的重复加工或返工，提高下线一次合格率，协调各工位间、班组间的活动，提高效率和整体质量水平。

在传统的生产流水线上，任何一个工位如果发生质量问题，操作人员就要停止整条生产线来排除故障。采用质量管理系统后，一旦出现问题，操作人员可以在本工位拉一下绳索，点亮相应的报警灯，触发相应的声音报警，提示维修人员和管理人员立即找出发生故障的地方以及故障的原因，可以不用停止生产线而解决问题。因此既减少了停线时间，又提高了生产效率。同时管理人员还可以根据质量管理系统记录报告的各种信息，分析解决问题，识别出工艺上须改进的部分，或者对操作人员作进一步的培训。

质量管理系统要达到以上功能，以下四大部分是必不可少的：

1、操作部分：在重要质量工位均安置拉杆，操作人员在需要时，通过它们发出信息，以便及时得到所希望的支持和帮助。

2、显示部分：为让人们通过视觉了解发生的事件。一块或几块质量管理显示牌能简单、直观地反映事件信息。同时各工位的报警指示灯则表明了事件发生或有所需求之处的区域和具体位置。

3、声音部分：通过声音或音乐，也可以了解到事件发生的大致地点、事件的类型、性质和该谁去处理事件等信息。另外还可以播放上下班、休息等辅助信息。

4、记录部分：对生产过程中发生的拉杆事件、自动事件进行记录，提供给管理人员作为分析、改进、研究的依据。

生产线上的质量管理系统，允许操作者在生产过程中发生质量问题时得到帮助和支持，能够用来帮助生产线上的工人在规定生产节拍内、完成质量可靠的发动机装配任务。可见，安装在汽车发动机车间的质量管理系统起到了在生产流水线上传递信息、提高生产效率、降低生产成本的作用。质量管理系统又简称质量ANDON系统或者ANDON系统。

质量管理系统的功能支持制造业的同步制造原则，即在当前工位按照质量完成所有工作，而不是将质量问题流入下一个工位，最后维修。质量管理系统的控制核心由一台质量管理PLC完成，控制各个生产线和所有质量设备、按钮，并在相应的质量管理显示板显示相应的信息。

当工位上的操作工需要帮助时，操作工可以拉动位于该工位的质量拉杆，该质量拉杆将激活质量管理系统，点亮该工位的指示灯，同时在质量管理显示板上点亮对应该工位的灯以示寻求帮助，同时，该系统还会播放特定的音乐以引起相关人员的注意力。

当工段长听到音乐后，根据质量管理显示板信息可以判断出需要帮助的工位，并及时赶到该工位，帮助解决问题。当问题解决后，操作工应再次拉下质量拉杆，复位该请求信息。

对于连续流水线，在操作工拉下质量拉杆后，如果在车辆到达终端到位FPS位置前没有解决问题，则流水线停在FPS位置上。只有当质量拉杆复位后，流水线才继续运行。如果操作工在车辆到达FPS位置前解决了该问题，拉动质量拉杆复位，该情况不会造成流水线停线。

质量管理内嵌事件跟踪及报表功能。它可以跟踪质量管理呼叫的次数，流水线停线的次数及停机时间等。

四、物料求援系统

物料求援系统基于及时供货的准则。物料请求功能允许操作工对其所需的物料提出申请。该系统提供送货人员的工作效率，节省车间存放空间，避免了不必要的延迟、等待时间，及由于物料短缺而造成的停线。物料求援系统的功能如下：

物料求援触摸屏将悬挂在有物料请求的货价上方，用于物料请求及确认
在物料配送区域的物料LED板上将显示物料请求，该系统通过显示求援信息的排列顺序保证FIFO
系统提供给物料配送人员所需配送物料的所有必须信息
系统提供对物料求援触摸屏上的位置及部件信息的配置方式
查询库存信息–显示特定库存位置上的物料库存量
库存盘点–在对xxx和xxx库进行库存盘点后，根据实际库存数据允许相关人员手动调整库存量，并生成库存量报表
开启或关闭库存报警–对于对于指定存储区域内的物料设定开启或关闭库存报警，当库存量过低或过高时提供报警提示
xxx物料存储区的库存消耗–当收到来自工位的送料到达的确认信号后，在xxx物料存储区扣除相应物料库存
xxx物料存储区的库存增加－当收到来自JIT供应商的供货到达信号后，在xxx物料存储区增加相应物料库存
物料求援系统可通过配置对下列信息进行跟踪：每个触摸屏提出请求的次数，请求时间，确认时间，货物送抵时间等。

五、AVI车身跟踪系统

为了完成生产管理体系中工序详细调度、产品跟踪和产品清单管理等工作，实现MES中的操作/详细排产、产品的宗谱与产品跟踪等功能模块的部分功能，我们设计了车辆跟踪系统，车辆跟踪系统可以应用于冲压、焊装、涂装和总装车间。

车身跟踪系统是一种应用扫码设备、无线射频设备或者其他识别设备对进入和离开生产过程中的每一个区域的每一个车辆进行识别身份，并作记录，在生产过程中，系统利用一定的运算策略，根据生产线提供的生产情况信号，将车辆生产队列进行整理和排序，实时地反映出当前车间每一个主要生产工位在产情况，并可以将每一个生产车辆的生产信息与车辆相对应，记录到数据库，这样即可以实现产品的宗谱与产品跟踪等功能。同时也方便了管理者随时对特定生产车辆进行生产状态查询以及了解车间内的车辆生产的详细分布信息。

对于不同的生产车间，车身跟踪系统的设计方案也不尽相同。对于普通的生产流水线，为了实时地反映出当前车间每一个主要生产工位在产情况，我们首先将整个车间根据生产工艺的顺序，进行区域划分，将每一段连续的流水线划分为一个区域，并对每一个流水线区域的工位数量和工位位置进行定义，以此来建立整个车间的车身跟踪系统模型。该系统的功能如下：