沖壓車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)分析及設(shè)計

李淵 魏言妮 殷強 王寧 張旭

摘 要：分析了整車制造業(yè)企業(yè)沖壓車間業(yè)務(wù)點及生產(chǎn)方式，針對生產(chǎn)線之間相互獨立、缺乏數(shù)據(jù)傳遞，而導致形成信息孤島問題，設(shè)計了基于面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），設(shè)計開發(fā)了MES 實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。使用被動掃描式實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)的實時采集。用戶可以通過PC 瀏覽器遠程監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)。MES 實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)成本低、運行穩(wěn)定且維護簡便，可以替代傳統(tǒng)崗位式監(jiān)測方式，具有較高的研究和市場應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：MES PLC 實時數(shù)據(jù)采集 監(jiān)測系統(tǒng)

Abstract：The article analyzed the business attachments and production methods of the stamping workshop of the vehicle manufacturing enterprise. Aiming at the independence of production lines and the lack of data transmission， which led to the formation of information islands， the production information management based on the executive level of the manufacturing enterprise workshop was designed. The article? designed and developed an MES real-time data monitoring system. Using passive scanning to realize real-time collection of on-site equipment status， users can remotely monitor the working status of field devices through a PC browser. The MES real-time data monitoring system has low development cost， stable operation and easy maintenance， which can replace traditional post-based monitoring methods and has high research and market application value.

Key words：MES， PLC， real-time data collection， monitoring system

MES（Manufacturing Execution System）系統(tǒng)是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)[1]。隨著智能制造時代的到來，自動化技術(shù)與信息化技術(shù)融合不斷加深，MES技術(shù)發(fā)展趨向于集成化、智能化與并行。對于制造業(yè)來說，需要利用信息化手段，監(jiān)控并優(yōu)化生產(chǎn)過程管理[2]。隨著自動化水平不斷提升，使MES系統(tǒng)與企業(yè)控制層系統(tǒng)集成如RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)、PLC（Programmable Logic Controller）技術(shù)等交換方式不斷成熟[3]，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)性與準確性，進一步提升生產(chǎn)企業(yè)業(yè)務(wù)協(xié)同能力，使得MES系統(tǒng)（制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)）成為了許多大中型制造型企業(yè)的主要生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)[4]。目前，MES可以為企業(yè)提供包括效率、成本、質(zhì)量、安全、能環(huán)項目看板管理、實現(xiàn)生產(chǎn)過程監(jiān)控、底層數(shù)據(jù)采集分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等功能。

對于整車制造部沖壓車間來說，MES系統(tǒng)主要分為兩大模塊，第一部分是物料信息管理基礎(chǔ)模塊，主要涉及物料信息模塊數(shù)據(jù)管理，物料信息采集，各庫房物料管理流程。第二部分是生產(chǎn)效率管理基礎(chǔ)模塊，主要涉及設(shè)備基礎(chǔ)信息采集，設(shè)備效率分析，設(shè)備效率分析展示。從而實現(xiàn)生產(chǎn)計劃發(fā)布，沖壓目視化信息展示[5]。

卷料庫基礎(chǔ)信息及管理需求。沖壓卷料庫面積約500平方米，可以存放約200個料卷，每個料卷重10-30T左右;主要涉及信息料卷屬性包括生產(chǎn)廠家、卷號、重量、厚度、尺寸、屈服強度Re、抗拉強度Rm、斷后伸長率A80、表面粗糙度R值、N值，適用車型，鋁卷包括制造周期。MES需根據(jù)來卷情況，打印或修改出對應(yīng)屬性的卷料卡，實現(xiàn)掃碼出入庫，退庫，庫存盤點。實現(xiàn)卷料存儲位置與卷料一一對應(yīng)，并能區(qū)分合格卷料、待判定卷料、不合適卷，實現(xiàn)對單一或多個卷料屬性篩選，統(tǒng)計卷料利用率。

料片庫基礎(chǔ)信息及管理需求。料片由一條開卷落料線生產(chǎn)完畢后存放于料片庫，供兩條壓機線生產(chǎn)使用。料片庫約1500平米;現(xiàn)場存放約20000張料片，約200個料拍，料片存放于料拍上。主要涉及料垛品種，料片數(shù)量，生產(chǎn)時間，尺寸參數(shù)，料片厚度，材質(zhì)，單一重量，單一料垛重量;同時包含對應(yīng)料卷信息，卷號，屈服強度，抗拉強度，斷后伸長率，表面粗糙度等信息;鋁料片有其對應(yīng)料卷的生產(chǎn)日期。實現(xiàn)調(diào)試料片、批量生產(chǎn)料片、格料片，待判定料片，以及報廢料片區(qū)分統(tǒng)計，實現(xiàn)料片出入庫、退庫統(tǒng)計，實時料片、未使用料拍數(shù)量盤點，見圖1、圖2。

沖壓件庫基礎(chǔ)信息及管理需求。壓機線生產(chǎn)完畢的成品件存放于特定的工位器具中，一起存放于沖壓件庫;沖壓件庫房面積約14000平方米，工位器具約5100個;兩條生產(chǎn)線每天生產(chǎn)約40000個沖壓件。工位器具上的裝箱卡的屬性包括生產(chǎn)日期，生產(chǎn)班次，生產(chǎn)品種，裝箱數(shù)量等基本信息，沖壓件根據(jù)質(zhì)量分為合格件，返修件以及待判定件、測量件、工序件、焊返件、CKD件庫存管理。實現(xiàn)滿框或半框成品件入庫，成品庫體現(xiàn)整體庫存深度和每個零件品種的庫存深度統(tǒng)計，見圖3、圖4。

生產(chǎn)效率管理基礎(chǔ)模塊?，F(xiàn)狀為一天生產(chǎn)時間為1440分鐘，根據(jù)生產(chǎn)情況靈活定義班次。成品件生產(chǎn)線，一個停臺時間段內(nèi)，可能出現(xiàn)多種混合停臺，因此MES系統(tǒng)需具備停臺時間拆分功能。換模采集時間區(qū)間為上一套模具最后一個件到下一套模具第一個件超出時間記為停臺。開卷線生產(chǎn)時，對使用同一套模具生產(chǎn)（如擺剪模、弧形刀等）的多個零件，因此MES系統(tǒng)應(yīng)具備區(qū)分能力。并記錄換模、換卷、板尾處理時間、退卷時間，自動判斷訂單完成時間。通過MES系統(tǒng)主動掃描PLC的DB塊及I/O點，實現(xiàn)生產(chǎn)過程記錄，如報警停臺時間、記錄生產(chǎn)節(jié)拍、AKZ、開動率等[6]。并與生產(chǎn)排程中的信息進行比對，對生產(chǎn)準時性進行判斷，并實現(xiàn)郵件自動發(fā)送，實現(xiàn)同類停臺，如異常停臺中模具類、設(shè)備類、生產(chǎn)類篩選功能。

綜上所述，沖壓車間對于MES系統(tǒng)目視化信息主要包括：開卷線為當前卷料存儲情況，以及卷料存儲總量趨勢，待判定料卷存儲情況以及整體狀態(tài)，開卷落料線生產(chǎn)計劃;料片存儲情況以及近一周存儲趨勢，每日料片入庫和出庫情況，問題料片存儲情況。成品件生產(chǎn)線為當前生產(chǎn)品種，當前已經(jīng)生產(chǎn)數(shù)量統(tǒng)計，廢返品，當班次實時的設(shè)備效率，如AKZ，PHZ以及HPH等，設(shè)備停臺實時統(tǒng)計及庫存深度。

參考文獻：

[1]陳勇，蘭衛(wèi)華.基于MES的生產(chǎn)管理研究與應(yīng)用[J].計算機產(chǎn)品與流通，2019（01）：164-165.

[2]陳剛良，郝平.制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）在染色車間的應(yīng)用[J].浙江工業(yè)大學學報，2007，35（2）：132-135.

[3]劉陽，雷鳴宇，李娜等.一種具有關(guān)聯(lián)性感知的RFID網(wǎng)絡(luò)追溯服務(wù)[J].小型微型計算機系統(tǒng)，2017，38（4）：766-771.

[4]毛明杰，王萬良，劉鋒光等.基于WEB 的伺服平臺遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].浙江工業(yè)大學學報，2006，34（1）：105-109.

[5]盛步云，蘇佳奇，盧其兵等.面向MES 的生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[J].計算機測量與控制，2015，23（9）：3162-3164.

[6]李慧，張偉.MES系統(tǒng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2019（01）：21-22.

作者簡介

李 淵：（1991.03—），男，漢族，山西省新絳縣人，碩士研究生，汽車沖壓，工程師，初級工程師。

魏言妮：（1993.11—），女，漢族，山東省高密市人，碩士研究生，管理科學與工程，決策分析與運作管理，初級工程師。

殷 強：（1986.11—），男，漢族，山西省高平市人，碩士研究生，汽車沖壓，區(qū)域主管，中級工程師。

王 寧：（1983.08—），男族，漢族，河北滄州人，碩士研究生，汽車模具與制造，工程師，中級。

張 旭：（1986.05—），男，漢族，江蘇省豐縣，大專，汽車沖壓，職工。