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MES在汽车制造中的应用之业务篇(1)—冲压与PMC

发布时间:2018-01-07 作者:张涛云  来源:e-works
关键字:MES 汽车制造 
本章节将分为13部分,全面介绍MES在汽车制造中的应用之业务篇,通过将MES的功能从业务需求的角度予以拆解,并重点介绍汽车制造业务所特有的功能。在具体介绍业务功能点的同时,结合工艺和架构进行分析。本节为第1部分:MES在汽车制造中的应用之业务篇——冲压与PMC。
    在上一章节,介绍了乘用车、商用车、发动机、变速器的关键制造工艺,并结合各业务需求与MES的应用进行分析。本章节将分为13部分,全面介绍MES在汽车制造中的应用之业务篇。汽车制造MES涵盖了计划、生产、质量、物流、设备等诸多职能领域,它和ERP、WMS、PLM等应用系统有高度集成,和PLC、RFID等自动化设备高度集成,功能繁多,涉及的流程也非常复杂。
 
    为了帮助读者从整体上理解,我将这些功能从业务需求的角度予以拆解,从业务入手,结合流程分析和架构解析,当读者对这些逻辑较为独立的功能点有了理解,慢慢地对整个系统的总体功能就有了综合的印象。
 
    同时,为了突出汽车制造MES的特殊性,本部分将不介绍MES的一般功能,而重点介绍汽车制造业务所特有的功能。在具体介绍业务功能点时,同时结合工艺和架构进行分析。本节主要介绍MES在汽车制造冲压与PMC中的应用。
 
    汽车制造是一个资金密集型的行业。
 
    比如全新开发一款乘用车,约需要投入5亿的研发费用和20亿的生产费用。
 
    研发费用大项主要包括:造型设计、工程设计、整车标定、整车试验、零件试验、样车试制、零件开发。
 
    生产费用主要包括:厂房基建、设备及安装、投产准备。
 
    在生产费用中,设备及安装约占3/4,而冲压车间占用了约35%的设备安装费用。
 
    在冲压车间费用中,设备相关费用约占1/3,模具相关费用约占2/3。
 
    假设某款车投产后非常畅销,销量超出了工厂的设计产能,那么能否通过扩建厂房及增加设备来实现呢?
 
    从冲压车间的角度来看,是相当困难的。
 
    首先由于冲压机对地面的平整度及抗压性要求极高,因此厂房建设时间较长。此外,模具的加工、修整也需要较长的时间。
 
    因此,充分利用现有设备、三班倒全天候生产是提高产能的关键。
 
    冲压车间的分段工艺包括:拆垛、抓料、送料、对中、上料、清洗、涂油、冲压、检验,多数工艺自动化完成,工人主要做一些辅助的操作。
 
    因此,生产、设备、系统都要围绕着设备为中心,服务好设备:
 
    -工人要配合好设备,确保作业连续;
 
    -设备工程师要维护好设备,出现问题要及时解决;
 
    -系统要及时发现故障及报警,通知相关工程师。
 
    因此,在冲压车间,MES的主要功能是PMC设备监控。
 
    PMC全称是Production Monitoring and Control,即生产监视及控制,但在MES领域,PMC模块主要关心设备的监视。
 
    PMC主要采集以下几类信息:
 
    1)设备的运行状态;
 
    2)设备的异常,如报警代码、故障代码;
 
    3)计数类的统计信息,如当班产量、缓冲区数量;
 
    4)计时类的统计信息,如累计停线时间;
 
    5)设备的关键工艺参数;
 
    6)正在加工的产品信息,如序列号、料号、机型;
 
    7)生产节拍信息,如装配时间、等待时间、堵塞时间;
 
    8)线体运行速度、节拍。
 
    从技术上来说,MES主要通过PLC采取设备数据。
 
    PLC全称是Programmable Logic Controller,即可编程逻辑控制器,是设备的逻辑层和应用接口层。
 
    PLC按照和MES的接口约定,把PMC对应的业务数据存储在指定的数据块中,然后MES通过OPC从PLC获取数据。
 
    OPC即OLE for Process Control,即面向过程控制的对象链接与嵌入,能够把PLC数据块中的数据映射成OPC服务器上的内存变量。MES通过OPC客户端或物联网网关实现和OPC的通信,下图显示了PMC数据数:
 
PMC数据流
    图2.1-1:PMC数据流
 
    我们可以看到,OPC从PLC收集到设备数据后,对数据有2个用途:
 
    1)OPC将数据传输给SCADA服务器,再通过SCADA客户端输出实时数据。
 
    2)OPC将数据传输给MES服务器,归档到数据库,再通过报表输出统计数据。
   
    在车间现场,工人和工程师看的主要是实时数据。
 
    SCADA全称是Supervisory Control And Data Acquisition,即监控和数据采集。制造工程部门可以通过SCADA软件实现远程监视和控制操作,而IT主要通过SCADA采集和显示数据。
 
    目前应用较为广泛的SCADA产品为:Siemens WinCC,Rockwell FTView,GE Cimplicity。
 
    SCADA服务器可以从OPC服务器上快速同步数据,通常刷新频率为250ms~1000ms,然后SCADA客户端从SCADA服务器上同步数据,再输出到现场的大屏电视机或LED屏上。
 
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