MES系統(tǒng)在光伏逆變器制造中的應用

武歡歡,白江朋,馬紅鋼,楊 峰,王小剛

(1.特變電工西安電氣科技有限公司，陜西 西安 710119)(2.特變電工新疆新能源股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830011)

MES系統(tǒng)在光伏逆變器制造中的應用

武歡歡1,白江朋1,馬紅鋼1,楊 峰2,王小剛2

(1.特變電工西安電氣科技有限公司，陜西 西安 710119)(2.特變電工新疆新能源股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830011)

提出了適合逆變器行業(yè)的車間制造執(zhí)行系統(tǒng)MES的解決方案，并闡述了其實施效果，創(chuàng)造性地提出了將機柜的儲位信息融入MES系統(tǒng)，可對整個行業(yè)起到示范的作用。

MES；光伏逆變器；制造

通常，把將交流電能變換成直流電能的過程稱為整流，把完成整流功能的電路稱為整流電路，把實現(xiàn)整流過程的裝置稱為整流設備或整流器。與之相對應，把直流電能變換成交流電能的過程稱為逆變，把完成逆變功能的電路稱為逆變電路，把實現(xiàn)逆變過程的裝置稱為逆變設備[1]。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，通過逆變器將太陽能光伏電池板所產(chǎn)生的直流電能變換成交流電能，所以逆變器是光伏發(fā)電過程中的重要器件。隨著我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，預計2015年我國光伏逆變器需求量將達到15.0GW，2020年將達到20GW，逆變器的需求也將不斷增大。面臨這樣的機遇和挑戰(zhàn)，要求逆變器制造企業(yè)需要提高產(chǎn)品的質量，嚴把生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。作為制造型企業(yè)，要求整個生產(chǎn)過程必須要提高設備、人員、材料的使用率，并能夠及時發(fā)現(xiàn)和分析生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的質量問題，減少質量事故造成的損失。企業(yè)對產(chǎn)品的原材料、設備、工藝、加工時間等進行及時記錄，才能把握生產(chǎn)過程中的第一手數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)產(chǎn)品整個制造過程的可追溯性[1-7]。

生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Executive System,MES)可以滿足廠家的這些生產(chǎn)要求。

1 MES系統(tǒng)介紹

生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)作為把控生產(chǎn)過程的系統(tǒng)，其起源大多來自工廠的內部需求，旨在加強MRP計劃的執(zhí)行功能同時對所生產(chǎn)的產(chǎn)品進行信息追溯。它的應用能解決上層生產(chǎn)計劃管理與底層生產(chǎn)過程之間脫節(jié)的矛盾，使現(xiàn)代制造企業(yè)不僅有很好的計劃系統(tǒng)，而且有能使計劃落實到實處的執(zhí)行系統(tǒng)[2]。同時產(chǎn)品的可追溯性也為日后產(chǎn)品的質量追溯、售后維護等工作奠定了基礎。

根據(jù)特變電工西安電氣科技有限公司生產(chǎn)過程需求特點和管理思想的內在要求，基于公司ERP數(shù)據(jù)，嘗試運用成熟的工業(yè)條碼技術及數(shù)據(jù)采集技術，對產(chǎn)品的整個生產(chǎn)過程進行控制，完成對生產(chǎn)過程監(jiān)控、質量追溯以及關鍵物料的追溯。

2 系統(tǒng)架構及設計

通過對生產(chǎn)流程的分析，結合生產(chǎn)管理系統(tǒng)的特點，將MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)進行信息交互，包括物料、生產(chǎn)訂單等信息，形成統(tǒng)一的信息基礎，以支持MES系統(tǒng)的運行。

3 太陽能光伏逆變器制造過程的MES解決方案

生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)功能模塊包括7個管理模塊(或子模塊)，如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)功能模塊

3.1產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理

3.2制造工藝管理

此部分主要用于對產(chǎn)品的工藝路線進行維護，在工藝路線中維護需要裝配的物料。在裝配時，工人完成物料的裝配后對物料的條碼進行掃描，若物料條碼與系統(tǒng)中維護的物料條碼匹配，則該部分裝配通過。在通過后，MES系統(tǒng)會記錄裝配數(shù)據(jù)、裝配人員等信息。若物料條碼匹配失敗，則說明該物料不屬于這個產(chǎn)品，提示該物料裝配失敗。在逆變器生產(chǎn)制造這種客戶對產(chǎn)品主要材料需求變化較多的行業(yè)里，通過MES系統(tǒng)對物料進行把控，有效地減少了車間內物料裝配錯誤的情況。

3.3生產(chǎn)計劃管理

逆變器生產(chǎn)往往按照訂單制進行，在計劃時，可以直接導入ERP中的生產(chǎn)訂單，對訂單進行生產(chǎn)計劃的安排。

3.4產(chǎn)品信息追溯管理

逆變器生產(chǎn)過程主要以裝配為主，將各個物料(功能器件)整合在逆變器機柜中，并通過銅排連接，各個物料(功能器件)通過軟件的控制來實現(xiàn)逆變功能，所以生產(chǎn)過程中，需要對重點物料進行管控，并實施控制計劃，確保過程質量，降低物料損失和質量損失。通過對直接或間接影響產(chǎn)品質量的物料和裝配過程進行監(jiān)控，來保證逆變器產(chǎn)品的生產(chǎn)過程處于受控狀態(tài)，比如對裝配物料、裝配時間和裝配員工的可追溯性，使整個光伏逆變器產(chǎn)品的生產(chǎn)過程有跡可尋，實現(xiàn)生產(chǎn)過程可視化和透明化。通過MES系統(tǒng)的實施，使工廠實現(xiàn)了以下功能：

a.產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所使用物料的可追溯性。

1.3.1農(nóng)藝性狀隆兩優(yōu)1377株型松散，葉色青綠，莖稈粗壯，分蘗力強，穗粒數(shù)多，結實率高，后期葉片清秀不早衰，熟相好。由表1可見，該組合株高120.5～122.9厘米，有效穗250.5～273.0萬穗/公頃，穗長25.2厘米，每穗總粒數(shù)205.3粒，結實率86.0%，千粒重24.8克。

對生產(chǎn)過程中所使用物料的型號、批號、供應商等進行記錄，為今后產(chǎn)品的質量問題追溯提供數(shù)據(jù)基礎。

b.現(xiàn)場生產(chǎn)進度的實時管理。

通過MES系統(tǒng)對車間裝配進度的實時監(jiān)控，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場裝配進度的實時調度，以保證生產(chǎn)高效、順暢地進行。

c.生產(chǎn)物料的及時準備。

MES系統(tǒng)對裝配物料的追蹤，也可利用在生產(chǎn)物料準備的工作中。傳統(tǒng)的備料只能根據(jù)各個班組的需求去庫房領取。這種模式下庫房的備料十分被動，缺料的狀況經(jīng)常出現(xiàn)。而使用MES系統(tǒng)后，通過系統(tǒng)將產(chǎn)品所需裝配的物料和已經(jīng)裝配的物料進行比對，并且計算出車間剩余工序所需的物料，將數(shù)據(jù)提供給庫房管理人員，便于員工準備第二天生產(chǎn)所需要的物料。

d.車間現(xiàn)場管理的提升。

逆變器的裝配方式采用組立式的生產(chǎn)方式，全部作業(yè)在機柜上完成。當車間在制品機柜數(shù)量達到一定規(guī)模的時候，在車間內擺滿了機柜，這時尋找某個特定的機柜就變得十分困難。但依靠MES系統(tǒng)對生產(chǎn)現(xiàn)場的管理功能，筆者在建立MES系統(tǒng)時創(chuàng)造性地提出了給每個機柜增加4位儲位編碼的想法，利用4位儲位代碼來定位機柜在車間內的位置。當需要尋找某個機柜時，只需在MES系統(tǒng)輸入產(chǎn)品編碼，即可找到其儲位編碼，同時精確地找到機柜所在的位置。通過這種方式，在對某些機柜進行更改，或者返工的時候，使機柜的查找變得十分容易，提高了生產(chǎn)的效率。

3.5訂單進度管理

訂單進度管理用于各個訂單從訂單下達到訂單執(zhí)行，直至訂單完成的過程管理。

3.6工時效率管理

此部分主要用來統(tǒng)計生產(chǎn)工時，并對異常工時進行記錄，用于對生產(chǎn)過程中的工時進行分析。

3.7設備工具管理

設備工具工裝管理模塊主要是對車間所有工具的領用、借用和維修管理。將車間內所使用的所有設備、工具、工裝等錄入系統(tǒng)，通過系統(tǒng)管理設備、工具、工裝的領用及借用，并根據(jù)設備、工具和工裝等使用時間進行記錄，對到期需要保養(yǎng)的設備、工具和工裝，系統(tǒng)會自動提醒，防止設備超期服務，影響產(chǎn)品質量。

4 MES實施的效果

現(xiàn)階段，特變電工西安電氣科技有限公司的MES系統(tǒng)已經(jīng)全面上線，進入到正式運行階段，其效果顯著，大大提升了車間的信息化程度。主要效果如下：

a.通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，梳理了車間的在制產(chǎn)品。生產(chǎn)流程的標準化，促進了生產(chǎn)班組按章操作，保證了生產(chǎn)的安全可控。

b.通過工藝管理，明確了不同產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝及裝配物料，實現(xiàn)了生產(chǎn)管理的可視化和實時性。

c.MES系統(tǒng)對車間的裝配進度進行了實時的監(jiān)控，能夠使管理人員迅速發(fā)現(xiàn)車間生產(chǎn)進度的偏差，并可以及時進行糾正，確保了生產(chǎn)車間的穩(wěn)定運轉。

d.通過MES系統(tǒng)實現(xiàn)了產(chǎn)品的可追溯性，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中某個物料出現(xiàn)問題時，能夠迅速查出出現(xiàn)問題的物料的品牌、型號、供應商，裝配時間、裝配人等信息，便于解決出現(xiàn)的問題。

e.在對車間內某個機柜進行作業(yè)時，可以通過儲位信息迅速地找到機柜所在位置，減少了找機柜所浪費的時間。

5 結束語

通過MES的實施，將車間內原先零散的“信息”全部集中在MES中，使信息公開化，避免各個工作崗位人員信息不對稱，導致影響生產(chǎn)效率。同時生產(chǎn)信息的可追溯性，對提高生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質量都有著重要的意義。

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TheApplicationofMESinPVInvertersManufactureProcess

WU Huanhuan1, BAI Jiangpeng1, MA Honggang1, YANG feng2, WANG Xiaogang2

(1.TBEA Xi'an Electric Technology Co. LTD., Shaanxi Xi'an, 710119, China)(2.TBEA Sunoasis Co., LTD., Xinjiang Urumqi, 830011, China)

This paper presents a project for application of ERP in PV inverters manufacturing process, shows its effectiveness. It realizes the joined cabinet position information in the MES system, and provides a typical role in the industry.

MES; PV Inverter; Manufacture

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.07.018

2014-06-03

武歡歡(1983—)，男，陜西西安人，特變電工西安電氣科技有限公司工程師，碩士，主要研究方向為逆變器生產(chǎn)工藝。

TP319

B

2095-509X(2014)07-0076-03