李志軍，王年超,，孔朋朋

　?。ū狈焦I(yè)大學(xué) 現(xiàn)場(chǎng)總線及自動(dòng)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100144）

　　摘要：針對(duì)焊裝生產(chǎn)線的物料管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理分散,、缺乏物料跟蹤以及信息反饋慢的缺點(diǎn),，應(yīng)用面向MES的物料配送模型，設(shè)計(jì)了一種基于SIAMTIC IT的焊裝生產(chǎn)線物料管理MES系統(tǒng),，著重分析了物料跟蹤與配送開發(fā)過(guò)程,、實(shí)現(xiàn)方法和運(yùn)行結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)記錄焊裝過(guò)程的零部件和產(chǎn)品屬性信息,。

　　關(guān)鍵詞：SIMATIC IT;焊裝車間;物料管理

0引言

　　在機(jī)械產(chǎn)品制造過(guò)程中,，焊裝過(guò)程作為最后一道工序，其對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量起著決定性作用,。而在復(fù)雜產(chǎn)品裝配生產(chǎn)過(guò)程中,涉及零部件的種類和數(shù)量相對(duì)較多,只有保證零部件按時(shí)成套供應(yīng),才能按照生產(chǎn)計(jì)劃的要求完成整機(jī)產(chǎn)品的裝配［1］,。為了滿足產(chǎn)品需求的不斷變化，必須保證焊裝產(chǎn)品具有成本低,、質(zhì)量高且交貨期短的特點(diǎn),，而目前汽車消音器焊裝過(guò)程中物料管理方面存在諸多問(wèn)題，比如物料清單更改多、物料管理分散,、物料供貨不及時(shí),、在制品跟蹤不到位和焊裝產(chǎn)品配套困難等，使得廠家難以按時(shí),、按質(zhì)、低成本交付產(chǎn)品［2］,。因此,，為了能夠提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，必須加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部物料管理,、完善物料配送過(guò)程,。

1MES功能模型

　　制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacture Execute System，MES)是美國(guó)管理界于20世紀(jì)90年代提出的概念,。MES的主要作用是一方面執(zhí)行計(jì)劃層制定的生產(chǎn)計(jì)劃,、調(diào)度指令；另一方面采集生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù),、集成原料和產(chǎn)品的存儲(chǔ)數(shù)據(jù),、集成設(shè)備狀態(tài)信息，并將這些信息進(jìn)行合并,、匯總,、分析等綜合處理，為生產(chǎn)計(jì)劃和排產(chǎn)提供依據(jù),，同時(shí)也為ERP提供了及時(shí),、可靠、準(zhǔn)確的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)參考信息,，實(shí)現(xiàn)了信息的全面共享,，從而使企業(yè)的管理者可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的決策,。

　　MES作為ERP/MES/PCS 3層結(jié)構(gòu)的中間層,，其充當(dāng)了ERP和PCS兩層之間的的橋梁，同時(shí)MES是面向車間級(jí)的信息管理系統(tǒng),，它不僅能夠?yàn)椴僮魅藛T和管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行和跟蹤信息,，還能提供所有資源、設(shè)備,、物料,、客戶需求等信息。

　　目前焊裝過(guò)程物料管理方面存在諸多問(wèn)題,，因此,，焊裝過(guò)程中的物料管理系統(tǒng)尤為重要。SIAMTIC IT物料管理子系統(tǒng)對(duì)物料從需求分析到原材料配送、跟蹤,、成品庫(kù)存管理,、報(bào)表生成進(jìn)行了全面、準(zhǔn)確,、系統(tǒng)的管理,。SIMATIC IT功能模型如圖1所示。

　　MES功能模型不僅提供了物料管理的功能,，還提供了大量的其他模塊的管理,，物料管理通過(guò)與其他模塊的合作能夠更好地實(shí)現(xiàn)車間管理。

2物料管理系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

　　2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

　　本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以“先進(jìn),、經(jīng)濟(jì),、實(shí)用、可靠”為原則,。

　　本系統(tǒng)分為若干功能模塊,，這些功能模塊結(jié)合工廠的實(shí)際需求和生產(chǎn)線的硬件特點(diǎn)進(jìn)行開發(fā),均采用模塊化設(shè)計(jì)；在滿足系統(tǒng)功能和性能要求的前提下,經(jīng)濟(jì)實(shí)用是硬道理,在硬件配置方面盡量利用企業(yè)原有的自動(dòng)化設(shè)備,在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上添加一些硬件模塊即可滿足需求,從圖1SIMATIC IT MES功能模型

　　而最大程度降低系統(tǒng)開發(fā)成本,。本系統(tǒng)不僅適用于新生產(chǎn)線,，還適用于對(duì)老生產(chǎn)線升級(jí)生產(chǎn)管理系統(tǒng),實(shí)用性是系統(tǒng)首先要考慮的問(wèn)題。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到廠房的需求和大部分生產(chǎn)線硬件系統(tǒng)的組成特點(diǎn)［3］,。

　　2.2系統(tǒng)整體方案及架構(gòu)

　　該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用B/S以及B/S混合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中有一臺(tái)中心服務(wù)器CAB Server——客戶應(yīng)用構(gòu)建服務(wù)器,。其主要工作是提供圖形用戶界面。它可以從不同數(shù)據(jù)源收集數(shù)據(jù),，在顯示以前,，還可以完成數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作，管理人員能夠直觀地對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控和管理,。

　　采用B/S模式不但維護(hù)和升級(jí)方式簡(jiǎn)單,，還可以降低成本和選擇不同的操作系統(tǒng)來(lái)運(yùn)行服務(wù)端。B/S 3層架構(gòu)如圖2所示,。

　　系統(tǒng)硬件架構(gòu)可以分為3層,。底層是數(shù)據(jù)采集層，主要由PLC,、掃碼機(jī),、HMI、單點(diǎn)顯示屏等設(shè)備通過(guò)多站點(diǎn)的Profibus總線采集現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)加工數(shù)據(jù),。中間層是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層,，系統(tǒng)使用Microsoft SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。上層數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)控制層是通過(guò)MES的各個(gè)功能模塊對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,、監(jiān)測(cè)并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋信息重新下達(dá)生產(chǎn)指令,，形成生產(chǎn)監(jiān)控閉環(huán)控制系統(tǒng)［4］,。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖3所示。

　　2.3軟件環(huán)境

　　客戶端可以是任意的裝有瀏覽器的可以聯(lián)網(wǎng)的機(jī)器,，系統(tǒng)不作考慮,，只要穩(wěn)定性、安全性等性能基本上能滿足要求就可以,。而服務(wù)端出于性能,、安全性以及SIMATIC IT版本的考慮，需要使用Windows Server 2008操作系統(tǒng),，數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL Server 2008,。

3物料管理系統(tǒng)

　　3.1系統(tǒng)需求

　　物料管理系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)可以總結(jié)出MES下物料管理系統(tǒng)所需要滿足的功能，包括物料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理,、物料需求管理、物料跟蹤管理等,。由于篇幅原因,，這里只對(duì)物料配送跟蹤作出說(shuō)明。

　　基于MES物料配送流程分為初次備料與過(guò)程送料兩個(gè)階段,。在初次備料階段,，車間倉(cāng)庫(kù)計(jì)劃任務(wù)執(zhí)行開始的提前期內(nèi)就要對(duì)將要執(zhí)行的任務(wù)進(jìn)行物料配送準(zhǔn)備，倉(cāng)庫(kù)物料管理人員首先根據(jù)當(dāng)日生產(chǎn)計(jì)劃信息,、產(chǎn)品BOM信息等得到物料需求計(jì)劃,，得到初步的物料配送方案；在計(jì)劃任務(wù)執(zhí)行的過(guò)程中,，進(jìn)入到過(guò)程送料階段,，生產(chǎn)人員通過(guò)物料管理系統(tǒng)向車間倉(cāng)庫(kù)發(fā)出補(bǔ)料請(qǐng)求，物料配送人員根據(jù)物料提醒進(jìn)行過(guò)程物料的配送［5］,。

　　3.2物料管理跟蹤及追溯

　　根據(jù)系統(tǒng)需求建立圖4所示的跟蹤流程圖,。車間倉(cāng)庫(kù)是活動(dòng)圖的起點(diǎn)也是活動(dòng)圖的終點(diǎn)，活動(dòng)圖從車間原料庫(kù)開始,。根據(jù)生產(chǎn)車間調(diào)度下達(dá)生產(chǎn)訂單,，同時(shí)物料管理系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度下達(dá)的生產(chǎn)訂單計(jì)算物料需求并向倉(cāng)庫(kù)發(fā)出物料請(qǐng)求。當(dāng)倉(cāng)庫(kù)接收到生產(chǎn)線物料請(qǐng)求后進(jìn)行物料配送,，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行物料跟蹤并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)物料是否到達(dá)各個(gè)工位,，如果沒(méi)有到達(dá)則大屏幕提醒初始缺料信息，如果物料已經(jīng)配送到各個(gè)工位則執(zhí)行下一步,，生產(chǎn)設(shè)備準(zhǔn)備開始焊裝,。焊裝過(guò)程中更改現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備占用信息和當(dāng)前物料跟蹤信息，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)判斷加工是否完成,，如果沒(méi)有完成,，則查詢焊裝過(guò)程中是否缺料,，不缺則繼續(xù)焊裝，否則大屏幕提醒焊裝過(guò)程缺料信息,。加工完成,，添加物料跟蹤完成信息、成品信息,、原料消耗情況［67］,。

　　在所有生產(chǎn)結(jié)束以后，如果發(fā)現(xiàn)成品有缺陷,，則可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的物料進(jìn)行追溯,，以查明出現(xiàn)問(wèn)題的物料是哪一個(gè)，甚至是哪一批,，通過(guò)追溯可以做出相應(yīng)的對(duì)策,，完善生產(chǎn)管理，提高產(chǎn)品的質(zhì)量,，從而達(dá)到甚至超過(guò)產(chǎn)品的質(zhì)量需求,。物料管理在整個(gè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)中至關(guān)重要。

4應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

　　在以上需求以及技術(shù)的基礎(chǔ)上,，使用SIAMTIC IT作為開發(fā)軟件,，設(shè)計(jì)并開發(fā)了基于MES的焊裝車間物料管理系統(tǒng)。MES上層管理系統(tǒng)采用的是瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server,，B/S）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式,，以Visual Studio 2008作為開發(fā)環(huán)境，SQL Server 2008作為數(shù)據(jù)庫(kù),。

　　物料追蹤不僅可以對(duì)同一批次的物料進(jìn)行跟蹤,，甚至可以對(duì)某一件物料進(jìn)行跟蹤。物料何時(shí)入庫(kù),、何時(shí)出庫(kù)以及物料所在位置,、狀態(tài)全部能夠跟蹤查看。生產(chǎn)過(guò)程物料跟蹤及回溯界面如圖5所示,?！?/p>

5結(jié)論

　　MES為實(shí)現(xiàn)敏捷化生產(chǎn)制造提供了先進(jìn)的信息處理平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)手段,。本文對(duì)物料管理進(jìn)行需求分析,，對(duì)物料管理系統(tǒng)應(yīng)具有的基本模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并在SIMATIC IT的基礎(chǔ)上運(yùn)用了此系統(tǒng),。通過(guò)企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以構(gòu)建其他的管理系統(tǒng),，具有一定的擴(kuò)展性，為以后整個(gè)車間級(jí)的監(jiān)控智能化,、信息集成化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。系統(tǒng)將在以后的實(shí)踐中不斷完善,，提高分析和處理的各種能力，使各方面的管理都能達(dá)到最佳,。

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