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时间: 2017-3-13 18:09

作者: jlgw 标题: 生产企业MES解决方案

生产企业MES解决方案

1. 整体框架规划2

2. 系统设计规划2

2.1 下机位 2

2.2 数据采集层 3

2.3 数据存储层 4

2.4 生产资料管控层 4

2.5 资料应用层 4

3. 功能模块设计5

3.1 下位机必须实现的功能 5

3.1.1 电芯上料测试 5

3.1.2 胶筐上料和喷码 6

3.1.3 电芯装配CCD检测 6

3.1.4 电芯装配极性检测 6

3.1.5 自动锁螺母 6

3.1.6 自动点胶 7

3.1.7 内板锁螺母 7

3.1.8 人工合箱 7

3.1.9充电测试 7

3.1.10 扫描胶筐条码 8

3.2 生产管理模块必须实现的功能 8

3.2.1 生产计划、作业计划的制定、追加或调整 8

3.2.2 系统生产要素全面管理 9

3.2.2.1 生产调度 9

3.2.2.2 生产统计 12

3.2.2.3 能源管理 12

3.2.2.4 设备管理 13

3.2.2.5 质量管理 13

3.2.2.6 安环管理 14

3.2.2.7 绩效管理 14

3.2.2.8 权限管理及WEB发布 15

3.3 资料应用层必须实现功能 15

3.3.1 完善的追踪机制 15

3.3.2 生产任务安排 15

3.3.3 物料管理 15

3.3.4 生产记录报表 16

3.3.5 生产看板 16

1. 整体框架规划

根据客户需求，本次MES系统设计包含PCS与MES系统，最后必须整合ERP系统，建立完善的解决方案。MES系统包含的功能，从设备集成采集设备相关运行参数开始，在生产过程采集相关人、机、料等相关信息，建立完整的追踪机制，最后与ERP整合，建立完整的生产管理控制机制，达成物料全制程追踪及防呆，生产过程规范化，生产数据集中化的效果。

整体方案的框架规划如下图：

2. 系统设计规划

系统自上向下分为五个层次：下位机、数据采集层、数据存储层、生产资料管控层、资料应用层。如下图所示：

2.1. 下机位

下位机要实现物料读取、产品批号读取、产品各种参数的读取、工位上操作员工的读取，并能将采集到的数据做临时保存，向『数据采集服务器』提交数据，在发生网络错误的时候，可以把数据保存到本地，在网络恢复正常的时候重新发送，存储量至少24小时以上，依照资料量及硬体支持程度而定。

2.1.1. 下位机带异常报警功能：在资料采集失败或设备故障时发出警报，通报相关人员。

2.1.2. 下位机的操作员读取资料时，可直接连接OA系统进行查询操作；管理层可直接通过OA系统查询员工的在线情况和产出情况。

2.2. 数据采集层

数据采集层使用C/S架构，UDP协议，保证采集时服务器负载最小，应用层协议自带包校验数据采集层的主要功能：

1) 数据的初步计算和数据提交

2) 监控功能，在出现异常的时候发出警报

3) 数据临时存储功能

2.2.1. 数据采集机器

1) 采用后备机，通过延迟提交来实现机器的0故障，支持热切换，支持不停机的升级系统。

2) 自带临时存储功能，当遇到网络故障，提交失败的时候，自动把数据保存到本地，存储量要在1个月以上，实现存储服务器出现故障也不会丢失数据。
备注：实际存储量依照资料量及硬体支持程度而定

3) 自动报警装置，一旦发生异常情况（ex. 采集数据异常、网络异常等状况）将会自动报警。

4) 可对采集到的数据进行初步计算分析及检测，当遇到重大的质量问题时（ex.上料出错、工序错误或者遗漏的时候），可提出警告并记录，作为车间绩效的评测参考。

2.3. 数据存储层

2.3.1. 数据存储服务器采用C/S构架、MS-SQL数据库，带后备机器，通过与数据采集机器之间的交互协议保证热切换。数据存储服务器主要提供：

1) 数据存储功能，储存数据采集服务器上传的资料。

2) 数据查询接口，对除数据采集服务器以外的服务器提供唯读的功能，以技术来防止因为制度出现的监管漏洞。

2.3.2. 备份数据库：用以备份数据存储服务器上所有的资料，当发生机器故障可确保资料无遗漏。

2.4. 生产资料管控层

生产资料管控层及资料应用层均使用数据查询服务器提供的服务。数据查询服务器使用B/S构架、采用PHP语言来实现Web网站对数据存储服务器的查询，保证数据采集和查询的效率。

生产资料管控层主要提供使用者进行基本资料建立及生产资料查询的功能。目前初步规划，每个车间配备两台数据提交服务器（一台是备用服务器），车间流水线上的传感器全部接入车间的服务器，采集到的数据会被初步计算，显示在广告牌上，传感器包括：电芯扫码检测、上料喷码、成品测试、工艺扫描、工位员工信息、加工设备状态等。

2.5. 资料应用层

在资料应用层上，可将数据进行分析，作出相关报表，并应用生产数据进行生产效能的分析与控管。数据查询服务器另附带发送短信、邮件功能，管理层人员可以设置自动提醒功能，在车间发生质量下降、上料错误时，第一时间收到信息。

2.5.1. 报表系统

报表查询功能模块，实现企业的生产报表查询功能。包括：日/周/月报查询、班报查询等功能。报表的种类和样式由报表组态软件灵活设置，系统提供各种来自于各种工业现场的统计功能。实际报表功能以程序书为主。

2.5.2. 指标趋势

查看单项指标的变化趋势，便于相关人员对分布于不同PLC和DCS系统的关键历史数据进行对比分析，对关键技术指标做出科学、合理的调整，以提高产品质量、提高生产效率、提高产品的竞争能力。

对重要的生产和工艺参数、不同工序的生产数据，客户可以进行数据整合组态，可组态在一张趋势画面上进行对比、分析。可同时在一张趋势画面上进行多点趋势对比分析。

历史趋势，客户可以选择任意历史时间段，采集周期，进行查看历史趋势。

2.5.3. 报警功能

对关键数据超限报警或组合条件报警。用表格的方式将报警的触发条件和参数输入到报警数据库中，包括：开关量变位报警、模拟量的实时数据报警、偏差报警、变化率报警等声光报警。

模拟量报警参数设置包含：报警值的高限、高高限、低限、低低限等报警，对报警确认方式有手工确认和自动确认两种。

3. 功能模块设计

根据技术协议，必须实现功能如下：

3.1. 下位机必须实现的功能：

3.1.1. 电芯上料测试

3.1.1.1. 电芯上料检测

3.1.1.2. 电芯条码扫描

3.1.1.3. 电芯条码上料

3.1.1.4. 获取电芯物料消耗

3.1.1.5. 工序各步骤操作者信息获取

3.1.1.6. 工序各步骤确认者信息获取

3.1.1.7. 工序各步骤时间信息获取

3.1.1.8. 外观检测结果获取

3.1.1.9. 设备编号与设备运行参数记录

3.1.2. 胶筐上料和喷码

3.1.2.1. 获取胶筐上料信息

3.1.2.2. 获取胶筐批次信息与胶筐条码

3.1.2.3. 获取工序胶筐物料消耗

3.1.2.4. 获取工序各步骤操作者信息

3.1.2.5. 获取工序各步骤确认者信息

3.1.2.6. 获取工序各步骤时间信息

3.1.2.7. 获取设备编号与设备运行参数

3.1.3. 电芯装配CCD检测

3.1.3.1. 获取电芯条码、胶筐条码

3.1.3.2. 获取工序各步骤时间

3.1.3.3. 获取CCD检测位置数据

3.1.3.4. 获取插电芯压力数据

3.1.3.5. 获取设备编号与设备运行参数

3.1.4. 电芯装配极性检测

3.1.4.1. 获取胶筐条码扫描信息

3.1.4.2. 获取工序各步骤时间信息

3.1.4.3. 获取极性位置、正反数据

3.1.4.4. 获取检测结果NG/OK信号

3.1.4.5. 获取设备编号与设备运行参数

3.1.5. 自动锁螺母

3.1.5.1. 螺母上料检测

3.1.5.2. 胶框条码检测

3.1.5.3. 获取工序各步骤时间信息

3.1.5.4. 获取位置数据、扭力参数数据

3.1.5.5. 获取设备编号与设备运行参数

3.1.6. 自动点胶

3.1.6.1. 胶体上料信息

3.1.6.2. 获取胶框条码

3.1.6.3. 获取工序各步骤时间信息

3.1.6.4. 获取位置数据、扭力参数数据

3.1.6.5. 获取设备编号与设备运行参数

3.1.7. 内板锁螺母

3.1.7.1. 螺母上料检测

3.1.7.2. 获取胶框条码

3.1.7.3. 获取工序各步骤时间信息

3.1.7.4. 获取位置数据,扭力参数数据

3.1.7.5. 获取设备编号和设备运行参数

3.1.8. 人工合箱

3.1.8.1. 获取螺栓、螺母上料

3.1.8.2. 获取A、B胶筐条码扫描绑定信息

3.1.8.3. 获取工序各步骤时间信息

3.1.8.4. 设备PLC接受完成信号

3.1.8.5. 设备编号与设备运行参数记录

3.1.9. 充电测试

3.1.9.1. 获取胶框条码

3.1.9.2. 获取工序各步骤操作者信息

3.1.9.3. 获取工序各步骤确认者信息

3.1.9.4. 获取工序各步骤时间信息

3.1.9.5. 获取电压、电流、容量等测试数据

3.1.9.6. 设备编号与设备运行参数记录

3.1.10. 扫描胶筐条码

3.1.10.1. 读取工序各步骤操作者信息

3.1.10.2. 读取工序各步骤确认者信息

3.1.10.3. 读取工序各步骤时间信息

3.1.10.4. 读取电压、电流、容量等测试数据

3.1.10.5. 读取设备编号与设备运行参数

附注：设备由甲方负责采购和安装，根据车间工艺的不同有出入。

3.2. 生产管理模块必须实现的功能

3.2.1. 生产计划、作业计划的制定、追加或调整

提供对主生产计划、作业计划、需求计划等的全面管理。包括多种生产计划的制定、调整、执行、跟踪和归档。

3.2.1.1. 由『生产计划』生成『物料需求计划』、『能源需求计划』。『生产计划』由年度到季度、由季度到月度的分解。

3.2.1.1.1. 生产计划包括：中长期（年／季）生产计划、月生产计划。生产计划信息可以由ERP系统转入，也可以由生产调度中心录入／维护。建议由ERP系统转入，并与ERP系统同步，达到资料一致性。

3.2.1.2. 精细化、多层次作业计划管理，包括：生产作业计划、车间作业计划、工序作业计划批次生产作业计划管理

3.2.1.2.1. 作业计划：企业生产计划的具体执行计划。系统通过多级多层次生产作业计划管理，将厂级生产计划转化成车间级、工序级的生产调度计划，并将计划细化分解到作业工序及工位，实现精细化生产作业计划管理。

3.2.1.2.1.1. 作业计划级别包括：厂级、车间级、工序级

3.2.1.2.1.2. 作业计划层次包括：生产作业计划、车间作业计划、工序作业计划。

3.2.2. 系统生产要素全面管理，包括：对物料投入、产品产出、进度、物料、能源、设备、人员等多种生产要素需求计划的全面管理。主要功能包括：

3.2.2.1. 生产调度

调度指挥系统，根据公司生产目标（计划）以及生产过程中的原料、产品、质量、设备、公用工程等多方面的信息，下达生产调度指令、安全指令的执行情况并进行监督、检查，结合现场工艺状况形成新的生产指挥调度信息，记录生产情况，纠正执行中的偏差，就具体问题召开部门内部及跨部门和单位的生产协调会议，发出通知通报，实现组织，协调，平衡，指挥，督办的作用，使生产制造活动稳定持续进行。

3.2.2.1.1. 调度值班日志：值班人员要详细记载值班情况，做好交接班记录。交接班内容为：

1) 领导指示及执行情况；

2) 本班生产计划完成情况；

3) 本班运行中出现的问题以及处理的经过和结果；

4) 设备的运行情况；

5) 下一班工作的重点及建议。

3.2.2.1.2. 调度巡查

依据调度管理制度及相关管理制度，值班调度以现场巡检、调度室关键部位24小时电视监控、电话询问及事故时的现场指挥实施对生产过程的调度协调工作为主，并需及时记录巡检、督查情况，为及时、准确协调生产和考核提供依据，并根据需要产出：调度巡查记录表、调度巡查考核表等报表。

3.2.2.1.3. 调度会议及督办事项

调度系统会议，是掌握生产情况，研究措施，解决问题，发挥计划、协调、平衡、指挥职能的重要途径。目的：分析和应对市场变化,找出产品生产工作中存在的不足，并提出解决方案，统一相关单位思想及行动，最终使各类问题能够得以及时解决落实，确保产运销平稳、有序、健康、持久的运行。会议质量的好坏直接关系到调度系统功能的有效发挥，决定着整体运营的质量和效果。

调度会议及督办模块，要求对调度会议的相关内容做详细的记录，能灵活方便的查询，并对会议要求督办的事宜进行跟踪监控，保证会议成果落到实处。

3.2.2.1.4. 调度指令

在进行调度协调指挥时，做到调度指令的下发、接收和执行情况反馈，构成闭环调度管理系统。调度系统对调度指令将通过本系统下发、传达到相应岗位，用于创建及发送调度指令。

调度指令本身可以是一段文本（此时，调度指令也可以通过短息平台发送到相关人员的手机中），也可以通过附件方式传送文件来提供更详细的信息。

3.2.2.1.4.1. 调度指令到达提醒

通过使用消息机制，当一个调度指令创建并发送后，系统会通过多种方式提示该调度指令的接收用户，以保证调度指令下达的及时性。

3.2.2.1.4.2. 调度指令查看和确认

用于调度指令的接收用户查看调度指令的详细信息，并可信息回复或直接确认该调度指令。系统记录每个接收用户查看调度指令的时间、回复信息以及确认时间。调度指令的发送用户可查看各接收用户对该调度指令是否已查看、是否已确认以及具体的时间等。

3.2.2.1.4.3. 调度指令查询

所有调度指令的下发将被记录。系统提供多种方式的调度指令信息列表供用户查看检索，包括：未确认调度指令列表、发送列表、接收列表等。

系统提供查询工具供用户进行自定义查询，用户可根据调度指令的发送时间、发送用户、接收用户、标题与正文内容等多种条件进行组合查询。

3.2.2.1.5. 调度交接班：实现调度日志的交接班。

3.2.2.1.6. 事故记录：对各种安全或非安全事故做详细的记录，并对事故的处理情况进行跟踪监控。

3.2.2.1.7. 调度预案

通过深入整合安全生产各类调度资源，建设调度应急数据库，当遇到停电、停水、停气，出现重大质量事故、工艺事故、设备事故、人身伤亡等事故时或异常生产时，调出相应的调度预案，启动调度预案执行，并将需要执行的预案信息发通过短信平台发送到相关人员的手机上。

调度应急数据库包括应急队伍数据库、应急资源数据库和预案数据库。调度预案文档需要龙蟒集团相关人员整理。

3.2.2.2. 生产统计

收集各类生产过程数据，提供基于报表的对于原料、中间产品、产成品、消耗、装置与设备运行、重要过程参数等项目生产数据统计、发布、查询功能，对生产计划进行跟踪和比对，反应生产运行情况，使管理人员及时全面地了解企业的生产运营情况，为考核提供依据，为生产决策提供支持。

系统提供报表生成工具，用户可根据自己的需要定义/生成自己的报表，加入报表库，像系统报表一样进行管理使用。

3.2.2.3. 能源管理

通过建立网状能源计量体系，全面监控企业能源消耗及管网运行情况，实现能源监测和计量自动化，达到信息共享、自动数据处理和分析的目标。通过能源的管理和考核，挖掘节能潜力，提高能源利用率，促进企业节能降耗增效。

3.2.2.3.1. 主要功能

1) 建立企业的能源计量网络，提供直观、便捷的能源管理模式；

2) 对企业内部水、电、气、汽等能源资源进行管理，监控生产运行能源的产耗；

3) 与生产调度系统密切结合，完成生产与能源的协调管理，合理利用资源、节约能源；

4) 提供能源需求预测与计划，接收管理层下发的能源计划，通过对计划与实际的能源产耗的比对，寻找节约能源途径；

5) 灵活的能源表损、管损平衡策略，可对任意能源计量点设置平衡策略；

6) 对企业能源产耗成本、能源产耗定额进行管理；

7) 实时监控产品能源单耗、各工序能耗、大耗能设备的能源利用。

3.2.2.4. 设备管理

企业主要生产设备，从购置计划、到货、使用、保养、维护到报废整个生命周期，针对各个阶段的有关信息进行收集、整理、分析，实时监控设备运行状态，建立设备台帐，将设备的日常维护、运行、点巡检、润滑、维修等都纳入到系统，使设备的动、静态信息能集中到一个平台进行管理。

3.2.2.4.1. 主要功能

1) 实时监控设备运行状态：直观显示所有设备的运行状态、运行参数，并可切换到相应设备的工艺画面；

2) 设备购置申请与到货验收程序；

3) 建立完整、规范的设备档案，及时维护设备台帐，记录设备静态信息和动态信息；

4) 建立定期点检、巡检、润滑操作规程，实现预防性设备维护，保障生产的连续安全运行；

5) 建立设备管理的知识库，全面记录设备的维护、维修、检查、事故与故障处理信息；

6) 设备调拨与报废；

7) 特种设备管理；

8) 设备备品备件管理。

3.2.2.5. 质量管理

基于全面质量管理的思想，为企业建立完整的检化验标准体系，通过对产品整个价值链的质量管理，包括从原材料检验、中间品检验到产成品检验的全程质量控制和跟踪，记录完整的质量数据，跟踪质量变化，通过历史数据分析对可能产生的质量问题进行预警，确保产品的质量稳定和品质合格。

3.2.2.5.1. 主要功能

1) 建立质量检验规范和标准；

2) 自动生成各类检化验报告；

3) 对产品从采购、生产到出厂全生命周期的各环节进行严格检验并按批次记录，实现全方位质量跟踪追溯；

4) 品质评判：各类质量分析图表；

5) 过程能力指数计算；

6) 基于计量和计数的统计过程控制。

3.2.2.6. 安环管理

安全、环保生产是企业生产管理中的重要环节，从管理制度建立、员工安全生产培训、安全预案建立以及事故处理，都需要进行梳理流程规范化。

安环管理是通过对生产现场的实时监控（包括生产数据、危险源监控、火灾报警、视频监控、安全巡防、环保数据监控），实时了解各生产单位的生产情况，避免违规作业，确保安全生产。通过生产数据报警，在调度中心和相关领导的计算机中显示、报警；通过应急预案，指挥相关人员采取相应的措施，从而保证设备、人身的安全。

3.2.2.6.1. 危险源监控：通过对生产运行中的危险物料和危险装置进行实时数据检测，当这些易燃易爆及毒害物料的泄露时，系统展现声音报警，同时结合视频监控摄像头信息，并通过调度平台系统通知相关人员，采取对应的应急预案高效快捷的发生的事故进行处理。

3.2.2.7. 绩效管理

以生产统计为基础，定义企业生产相关的关键绩效指标（KPI），检测这些指标的实际值与期望值的吻合程度，并将被考察指标的实际值与期望值的差异以直观的形式展现给用户，为各生产部门的班组、人员绩效考核和企业的综合绩效分析提供依据。

3.2.2.7.1. 主要功能

1) 多层绩效指标体系的定义，包括：指标的编码、名称、计量单位、计算方式、统计类别等基本属性的设置，以及该指标关联的参数点和计算公式；

2) 数据源的定义，即定义指标的数据来源及访问方式；

3) 指标查询和分析

3.2.2.8. 权限管理及WEB发布

对MES功能模块进行发布，供客户端通过IE浏览器进行访问，并可以通过外网固定IP地址及路由器等设备实现互联网访问。

通过权限设置，让不同的人员访问不同的内容，以实现分级管理。发布后，各分厂和公司领导、相关部门都可能通过IE浏览器，看到相关信息，各种权限根据公司具体的管理进行设定。

3.3. 资料应用层必须实现功能

终端负责提供用户的输入以及处理结果的输出,是实现该项目人机交互的主要载体.此模块采用可视化图形界面,实现完善的追踪机制,人、机、料的可视化:

3.3.1. 完善的追踪机制

3.3.1.1. 提供对产品的物料批次、工艺路线、各工序人员、相应操作工序时间的查询

3.3.1.2. 提供对操作人员工作时间、操作机器以及各时间段产出的查询

3.3.1.3. 提供对机器所生产产品编号、各时间段操纵人员、产出合格率的查询

3.3.2. 生产任务安排

3.3.2.1. 分配生产订单、计划每日生产任务、安排相应物料

3.3.2.2. 各生产线对相应任务计划进行确认

3.3.2.3. 查询历史生产任务安排、计划安排人、计划时间

3.3.3. 物料管理

3.3.3.1. 物料的库存查询

3.3.3.2. 物料的出库、入库

3.3.3.3. 库存操作的记录、责任人、时间等

3.3.4. 生产记录报表

3.3.4.1. 生产数据报表（日／周／月）

3.3.4.2. 生产合格率趋势图（日／周／月）

3.3.4.3. 员工生产数据（日／周／月）

3.3.4.4. 员工生产合格率（日／周／月）

3.3.5. 生产看板

生产看板的资料即时显现工单、物料、生产设备、生产工序及生产进度，提供使用者进行即时监控。需要显示资料可依职能单位区分为下列五种：

3.3.5.1. 工单物料需求看板

3.3.5.2. 设备状态看板

3.3.5.3. 设备OEE看板

3.3.5.4. 工单即时良率看板

3.3.5.5. 工单生产进度看板

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