MES系統(tǒng)在電池生產(chǎn)線的應(yīng)用研究

黃 輝

（廣東利元亨智能裝備股份有限公司，廣東惠州 516000）

在新能源汽車持續(xù)發(fā)展以及國(guó)家各項(xiàng)政策積極支持的大環(huán)境下，新能源汽車在市場(chǎng)中占據(jù)的份額日益增加。電池作為新能源汽車非常重要的動(dòng)力來源，保障其生產(chǎn)質(zhì)量和品質(zhì)，是電池企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要目標(biāo)，而打造智能化工廠和數(shù)字化生產(chǎn)線，對(duì)帶動(dòng)電池企業(yè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，提升電池生產(chǎn)效率有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。MES 系統(tǒng)是一種連接頂層ERP 系統(tǒng)與制造設(shè)備的非常重要的紐帶，其能夠?qū)Ω黜?xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，為廣大管理人員提供切實(shí)可靠的決策支持信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的改善和生產(chǎn)資源的有效調(diào)配，幫助整體生產(chǎn)工藝或者產(chǎn)品的合格率等得到快速提升。本研究結(jié)合電池生產(chǎn)線的特點(diǎn)，對(duì)MES 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)施探討。

1 電池生產(chǎn)線MES系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）其能夠形成包含整個(gè)電池生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的信息采集管理系統(tǒng)，提高整個(gè)生產(chǎn)線的管理實(shí)時(shí)性與精準(zhǔn)度。

（2）配合條形碼的運(yùn)作模式，幫助電池生產(chǎn)在進(jìn)入到第一個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)就能夠形成閉環(huán)管控體系，切實(shí)有效地打造起一個(gè)更為完整的電池追溯體系。

（3）能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況的有效監(jiān)督管控，促使設(shè)備的管控質(zhì)量得到全面提升。在系統(tǒng)運(yùn)作期間，其能夠及時(shí)對(duì)存在故障問題的設(shè)備進(jìn)行預(yù)警，若為嚴(yán)重故障則能夠自動(dòng)停止設(shè)備運(yùn)作，并在前一道工序就進(jìn)行暫停處理，最大程度上避免了在前一道工序中出現(xiàn)電池積壓的情況，從而使得后續(xù)工序在解除故障之后，進(jìn)入到死循環(huán)中。

（4）能夠生成相應(yīng)的分析報(bào)表，為管理人員提供強(qiáng)而有力的信息支撐。

（5）具備相應(yīng)的庫(kù)存功能模塊，能夠就庫(kù)存量進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新。

（6）能夠進(jìn)行個(gè)性化工廠信息門戶的設(shè)計(jì)，并且能夠經(jīng)由瀏覽器進(jìn)行相關(guān)信息搜索，隨時(shí)隨地掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況。

2 MES系統(tǒng)在電池生產(chǎn)線的應(yīng)用

2.1 整體架構(gòu)

引入MES 系統(tǒng)構(gòu)建起全新的信息化、數(shù)字化、智能化生產(chǎn)車間，促使信息技術(shù)與工廠的生產(chǎn)信息實(shí)現(xiàn)深度融合，形成生命周期管理模式，具體架構(gòu)見圖1。

2.1.1 設(shè)備層

該層最主要的功能是能夠?yàn)樵O(shè)備數(shù)據(jù)提供信息交互和數(shù)據(jù)采集，主要是經(jīng)由各種不同類型傳感器元件來實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度、溫度以及相關(guān)工況信息的采集處理，借助數(shù)據(jù)信息來達(dá)到對(duì)設(shè)備運(yùn)作情況的監(jiān)督管控，搭載掃碼器等構(gòu)建起產(chǎn)品追溯體系。設(shè)備層主要是對(duì)各種信息化設(shè)備進(jìn)行集成運(yùn)作，確保MES 層能夠獲得生產(chǎn)環(huán)節(jié)各種信息數(shù)據(jù)，確保其能夠結(jié)合生產(chǎn)環(huán)節(jié)給出明確的運(yùn)作指令，從而保障整個(gè)車間的正常運(yùn)作。

2.1.2 MES層

作為生產(chǎn)車間的核心部位，其同時(shí)涉及到了車間管理、質(zhì)量控制、設(shè)備調(diào)控等各個(gè)要點(diǎn)。MES 層在實(shí)際運(yùn)作過程中，主要是發(fā)揮連接外部設(shè)備數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)的橋梁作用，其能夠完成對(duì)設(shè)備層中各種信息數(shù)據(jù)、計(jì)劃安排等數(shù)據(jù)信息的快速接收，從而最大程度上完成系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)參數(shù)的調(diào)整，與此同時(shí)，還能夠基于安排和指令將設(shè)備層的參數(shù)實(shí)施收集整理，為管理人員提供客觀的數(shù)據(jù)支撐。

2.1.3 業(yè)務(wù)層

該層包含產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)等，其最主要的作用是能夠結(jié)合產(chǎn)品訂單為MES 系統(tǒng)發(fā)布生產(chǎn)指令，并為MES 系統(tǒng)提供相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)與文檔信息。

2.1.4 系統(tǒng)層系統(tǒng)層是整個(gè)車間非常關(guān)鍵的硬件層，其能夠?yàn)橄到y(tǒng)的正常運(yùn)作提供數(shù)據(jù)庫(kù)和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)支撐等。

2.1.5 用戶層

該層最主要的作用是能夠促使管理人員通過系統(tǒng)完成對(duì)各方面信息的交互處理，具體包括監(jiān)控屏幕、終端等交互手段，并在這些手段中快速掌握生產(chǎn)車間的具體運(yùn)作情況，客觀準(zhǔn)確地了解生產(chǎn)計(jì)劃、參數(shù)信息等，為下一步安排提供數(shù)據(jù)支撐。

2.2 MES系統(tǒng)功能模塊

通過對(duì)MES 系統(tǒng)車間的各層運(yùn)作特性來看，其實(shí)際上就是基于電池生產(chǎn)線路置入一個(gè)智慧“大腦”，形成一個(gè)圍繞各個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)、智慧、數(shù)字化的跟蹤系統(tǒng)，其能夠?yàn)樯a(chǎn)運(yùn)作提供合理的安排，還能夠?qū)ιa(chǎn)中產(chǎn)生的各方面信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和信息的處理，并基于工藝情況進(jìn)行生產(chǎn)優(yōu)化處理。

2.2.1 生產(chǎn)排產(chǎn)管理

MES 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)頂層ERP 所下發(fā)生產(chǎn)計(jì)劃的快速接收，并且能夠經(jīng)由排產(chǎn)算法來做好相應(yīng)的排產(chǎn)安排，生成與工位相對(duì)應(yīng)且較為詳細(xì)的工藝設(shè)備生產(chǎn)計(jì)劃。

2.2.2 生產(chǎn)追溯

該模塊是整個(gè)系統(tǒng)中信息錄入非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)模塊，在生產(chǎn)期間，其能夠基于條碼和掃描器下完成全面追溯，不僅能夠獲得供貨商信息，還能夠查找到相對(duì)應(yīng)的工位號(hào)信息和在進(jìn)行制作的電池產(chǎn)品信息等。

2.2.3 質(zhì)量管理

根據(jù)預(yù)定義的產(chǎn)品分選標(biāo)準(zhǔn)來明確具體的產(chǎn)品，明確不同電池類型所屬具體區(qū)域，MES 工藝管理人員能夠根據(jù)具體情況來做好相應(yīng)的分布，并能夠結(jié)合原材料實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝參數(shù)的合理優(yōu)化處理。

2.2.4 數(shù)據(jù)采集

MES 系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)主要包含了生產(chǎn)過程相關(guān)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)參數(shù)信息、物料信息以及I 藝參數(shù)等數(shù)據(jù)來完成對(duì)具體信息的采集與存儲(chǔ)。

2.2.5 數(shù)據(jù)分析

就電池生產(chǎn)的特點(diǎn)來看，其針對(duì)不同環(huán)節(jié)、不同崗位、不同需求，能夠給出不同的數(shù)據(jù)支撐。例如：針對(duì)車間管理層而言，其能夠?yàn)槠涮峁﹦?dòng)態(tài)的員工、生產(chǎn)計(jì)劃安排等信息，針對(duì)設(shè)備維護(hù)管理人員而言，則能夠動(dòng)態(tài)掌握設(shè)備的運(yùn)作參數(shù)，以便做好相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)管理計(jì)劃，同時(shí)及時(shí)掌握故障設(shè)備的故障信息，制定快速有效的調(diào)整方案，保證車間穩(wěn)定正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 電池生產(chǎn)線使用MES系統(tǒng)的具體操作

3.1 物料管理

通過MES 系統(tǒng)的運(yùn)用，通過數(shù)據(jù)信息的收集整理與處理，生產(chǎn)管理人員能夠在系統(tǒng)中調(diào)取生產(chǎn)信息，并基于產(chǎn)品物料信息和等級(jí)要求等各方面數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，制定明確的物料管控方案。同時(shí)還能夠結(jié)合物料信息來制定客觀的生產(chǎn)調(diào)度安排方案，在車間內(nèi)部形成一個(gè)良性的物料與生產(chǎn)的協(xié)調(diào)管理方案，最大程度上保障生產(chǎn)計(jì)劃得到更為合理的安排。MES 系統(tǒng)中所搭載的物料管控模塊，除了發(fā)揮上述功能之外，還能夠結(jié)合計(jì)劃安排進(jìn)行相關(guān)指令發(fā)布，配合IQC來完成取樣檢測(cè)處理，收料工在接收到指令要求后，可通過相應(yīng)模塊操作完成入工位庫(kù)信息的采集，確保物料各方面信息能夠準(zhǔn)確錄入到系統(tǒng)中；庫(kù)管人員在接收物料期間，則能夠根據(jù)系統(tǒng)中物料信息對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格核查，并就存放時(shí)間、位置等信息實(shí)施完善，以便后續(xù)按照先進(jìn)先出原則安排物料出庫(kù)運(yùn)作，同時(shí)還能夠迅速完成對(duì)物料的定位，做好物料出庫(kù)調(diào)度處理。此外，MES 系統(tǒng)所配置的物料代碼信息，還能夠根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)計(jì)劃，智能化制定物料數(shù)量預(yù)警，建立起更為科學(xué)的物料補(bǔ)充方案，為生產(chǎn)運(yùn)作提供最大物料保障。

3.2 設(shè)備管理

電池在進(jìn)行生產(chǎn)期間，若能夠具有較高的自動(dòng)化水平，必然能夠經(jīng)由底層平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，MES 系統(tǒng)的運(yùn)用則能夠促使各項(xiàng)數(shù)據(jù)得到更為客觀的分析，從而形成綜合效能和效率分析的集成信息，構(gòu)建起一個(gè)動(dòng)態(tài)、客觀的設(shè)備監(jiān)控體系。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理期間，MES 系統(tǒng)除了能夠形成基本信息臺(tái)賬之外，還能夠基于管理需求形成相應(yīng)的績(jī)效KPI 報(bào)告，為設(shè)備管理考核提供依據(jù)。

3.3 生產(chǎn)過程跟蹤與管理

針對(duì)電池正常生產(chǎn)運(yùn)作的整個(gè)流程，MES 系統(tǒng)能夠構(gòu)建起動(dòng)態(tài)跟蹤管控模式，即結(jié)合系統(tǒng)各個(gè)模塊功能獲取生產(chǎn)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)參數(shù)信息，配合數(shù)據(jù)信息的處理，為管理人員提供產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售整個(gè)流程的信息查詢。在電池生產(chǎn)期間，配合MES系統(tǒng)軟件即可完成對(duì)電池流程、數(shù)據(jù)、文檔等各方面內(nèi)容的跟蹤生成，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品成本的控制和生產(chǎn)能力的提升，幫助整體品質(zhì)得到顯著改善。在對(duì)電池涂布以及分切等操作期間，通過自動(dòng)化運(yùn)作模式的載入，可完成電池生產(chǎn)質(zhì)量的同質(zhì)化提升，促使大批量生產(chǎn)效率和質(zhì)量的迅速提升，例如：在進(jìn)行制漿攪拌處理期間，MES 系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)采集，并完成物料批號(hào)等相據(jù)的記錄處理；在完成相關(guān)測(cè)試操作之后，可將測(cè)試結(jié)果對(duì)接到系統(tǒng)中，后續(xù)人員和銷售環(huán)節(jié)均能夠通過內(nèi)部系統(tǒng)調(diào)取查詢；車間管理人員在進(jìn)入到MES 系統(tǒng)之后，可配合相應(yīng)模塊信息的調(diào)取動(dòng)態(tài)了解每桶材料的具體攪拌情況、運(yùn)轉(zhuǎn)路線和使用情況。

MES 系統(tǒng)進(jìn)行噴碼處理時(shí)，能夠從疊片最初的位置來進(jìn)行電池生產(chǎn)關(guān)鍵信息的記錄，包括檢測(cè)短路的質(zhì)量數(shù)據(jù)、熱成型機(jī)參數(shù)以及熱封邊機(jī)參數(shù)等，在應(yīng)用MES 系統(tǒng)之后即可快速完成對(duì)這些信息的獲取和記錄。若未引入MES 系統(tǒng)，那么在電池生產(chǎn)中復(fù)檢環(huán)節(jié)才能夠進(jìn)行噴碼處理，但也只是非常簡(jiǎn)單的產(chǎn)品型號(hào)、批號(hào)等信息。經(jīng)由MES 系統(tǒng)來完成對(duì)條碼的查詢?cè)L問處理，管理人員就能夠隨時(shí)掌握生產(chǎn)期間各項(xiàng)生產(chǎn)產(chǎn)量、設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)和質(zhì)量狀況等相關(guān)信息，為質(zhì)量和生產(chǎn)的保障提供客觀的信息支撐。

MES 系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)作過程中，能夠?qū)ψ⒁汗ば虻臄?shù)據(jù)做好相應(yīng)的采集處理，具體包含了實(shí)際的注液量等相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種化成設(shè)備的有效監(jiān)督管控，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)監(jiān)督管理的效果，并結(jié)合實(shí)際需求完成預(yù)警信息保護(hù)、批量處理以及異常信息的篩查等相關(guān)工作，例如：在化成運(yùn)作期間，能夠明確具體的循環(huán)工作次數(shù)等，同時(shí)還能夠確定不良電芯等相關(guān)信息，在對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)收集期間能夠非常客觀地體現(xiàn)出充電與放電操作中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。

終檢之后即可進(jìn)行出貨，電池在實(shí)施復(fù)檢操作時(shí)，通常需要配合AQL 水平來做好相應(yīng)的抽檢處理，MES 系統(tǒng)在與檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行連接處理之后，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的收集整理，系統(tǒng)也能夠自動(dòng)根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的AQL 檢測(cè)方案來做好對(duì)應(yīng)的批退或者接收處理。MES 系統(tǒng)也能夠?qū)⑺鶛z測(cè)到的條形碼數(shù)據(jù)與檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施連接。MES 還能夠?qū)﹄姵卦诎b過程中所匹配的對(duì)應(yīng)包裝箱等信息進(jìn)行記錄，為后期電池追溯管理提供客觀依據(jù)。

3.4 生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析

MES 系統(tǒng)引入到電池生產(chǎn)線中，其所具備的跟蹤與管理功能模塊還能夠?qū)ιa(chǎn)期間所產(chǎn)生的各方面信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，生產(chǎn)管理人員則能夠借助MES系統(tǒng)中所接收到的信息完成對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，從而獲取相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。處于生產(chǎn)線的管理人員通過對(duì)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析的查閱即可動(dòng)態(tài)掌握現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本等各方面數(shù)據(jù)信息，還能夠生成月度、季度、年度的分析報(bào)告，為產(chǎn)品質(zhì)量的提升、生成效率的提升以及產(chǎn)品管控效率等各項(xiàng)生產(chǎn)管理活動(dòng)提供客觀支持。

3.5 全面質(zhì)量管理

MES 系統(tǒng)在日常使用期間，其還具備一項(xiàng)非常關(guān)鍵的質(zhì)量管理模塊功能，其能夠結(jié)合電池生產(chǎn)線的實(shí)際情況打造起過程質(zhì)量、質(zhì)量標(biāo)注、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)、檢測(cè)數(shù)據(jù)以及質(zhì)量考核等質(zhì)量管控模式，從而保障電池生產(chǎn)線能夠形成生產(chǎn)過程的自我檢測(cè)、質(zhì)量的全面監(jiān)督檢測(cè)等。MES 系統(tǒng)全面質(zhì)量管理最主要的功能，是能夠經(jīng)由SQC、SPC 來實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量問題根源的有效分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各方面原因的綜合判定，提出更為客觀的改進(jìn)方案。MES 系統(tǒng)能夠從電池原材料檢驗(yàn)、質(zhì)量標(biāo)注和電池加工控制等各方面實(shí)施全方位的質(zhì)量管控，同時(shí)能夠結(jié)合各個(gè)功能模塊的實(shí)際需求為其提供對(duì)應(yīng)的信息支撐，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)和功能得到切實(shí)有效的運(yùn)作。生產(chǎn)管理人員則能夠基于權(quán)限范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)質(zhì)量信息數(shù)據(jù)的查閱，找出生產(chǎn)線路中存在的流程問題，分析導(dǎo)致問題的根本原因，并第一時(shí)間給出解決方案。

4 結(jié)語(yǔ)

在電池生產(chǎn)線中，MES 系統(tǒng)是推動(dòng)其實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)變的重要技術(shù)，其能夠促使生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)施動(dòng)態(tài)采集、傳輸途徑可靠性提升、生產(chǎn)質(zhì)量的管控、生產(chǎn)信息的集成化管理等多項(xiàng)功能，幫助電池生產(chǎn)線的整體生產(chǎn)成本得以下降，促使電池同質(zhì)化水平提升，最大程度上幫助企業(yè)的整體綜合競(jìng)爭(zhēng)力和制造能力的提升。MES 系統(tǒng)在電池企業(yè)實(shí)施精益化管理中必將發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用，從而更好地滿足新能源汽車對(duì)電池的各項(xiàng)高要求。