您现在的位置:e-works > 百味书屋 > 书籍列表 > 《制造执行系统(MES)选型与实施指南》(第二版) > MES系统数据采集业务需求

第二章 企业对MES系统的功能需求

第五节 MES系统数据采集业务需求

    1. 概述

    制造型企业广泛应用了DCS和PLC控制系统。但是,这些控制系统由多家厂商提供,相互独立且信息各自封闭,造成在实现了生产自动化的同时却不能共享数据,各工区、分厂和部门的生产信息无法及时交流,极大地阻碍了企业生产信息化的建设进程。实现生产管理信息的现场采集,实时存储,统一管理,科学的统计分析是制造企业生产信息化建设的迫切需要。

    MES最大的价值就是数据和信息的转换。如果把MES比喻为人,那么生产数据就相当于人的血液系统。数据采集和通讯功能保证了信息集成化的实施。MES不单是面向生产现场的系统,而是作为上、下两个层次之间双方信息的传递系统,连结现场层和经营层,通过实时数据库传输基本信息系统的理论数据和工厂的实际数据,并提供企业计划系统与过程控制系统之间的通信功能,是应用于企业的重要信息系统。离开生产数据采集,生产管理部门不能及时、准确地得到工件生产数量;不能准确分析设备利用率等瓶颈问题;无法准确、科学地制定生产计划;无法实现生产管理协同。可见,只有有效地实现生产数据的采集,才能使得MES系统从根本上解决车间管理中计划跟踪迟滞、设备利用率低、产品质量难以提升等问题。

    2. 制造企业MES中的生产数据采集的特点

    由于流程型制造与离散型制造在设备、物料和产品特点的差异,导致了两种类型的企业在制造管理中存在诸多差异,进而决定了MES应用的不同。相比流程制造业,离散制造业中MES的生产数据采集更加复杂与困难:

    (1)随着企业竞争加剧,越来越多的离散制造企业实现多品种小批量订单生产方式。如航天制造企业,产品品种多达上千种,每种产品的批量较小,这给企业的生产数据采集带来挑战。

    (2)离散制造企业多品种、多型号的机床并存,导致难以预先设定较为准确的设备产能。许多企业员工的能力参差不齐,缺乏一批稳定的技工。生产计划在各种因素的影响下,插单现象频繁(如大型发动机制造),突发事件多,这加剧了生产数据采集的复杂性。

    (3)相对流程制造企业,离散型制造企业设备功能冗余度大,往往拥有大量的机床和数控设备。这些机床和数控设备种类多、品牌杂、新老并存。设备的协议与接口种类差别很大,通讯接口之间兼容性差,因此数据采集难度大。

    (4)由于每个操作可能涉及不同的物料、设备、工具及文档等资源,这些资源离散地分布在企业中。因此在异步、并发的离散流程中,需要采集的生产数据种类多,彼此之间关联性高。

    (5)许多离散制造企业产品零部件的加工工艺复杂、质量要求高。如机械类产品,质检工作是生产的重要组成部分,需要对质量过程进行全面管理。质量数据采集是数踞采集的重要组成部分。

    因此,离散制造企业的生产数据采集实施不同于一般的信息化软件系统的实施,它是一件工程实践性很强的工作。它不仅与MES应用模块需要的数据类型相关,还与车间设备配置、产品类型、实施成本等因素相关。此外,在实施过程中,还需要涉及设备选型、布线、安装调试、整合PLC控制设备、连接电子看板等诸多细节。

    3. 制造企业MES中数据采集内容

    MES的数据采集功能是通过数据采集接口来获取并更新与生产管理功能相关的各种数据和参数,包括产品跟踪、维护产品历史记录以及其它参数;带有时标的生产过程数据;带有时标的报警、消息、生产事件信息;手工实验数据(如果各种理化检测指标);计量数据(如称重数据);批次信息(如批次号码,批次执行状态等)。概括起来包括连续数据的采集和离散的数据采集。

    4. 制造企业MES中典型的离散数据采集方式

    现场数据,可以从车间手工方式录入或由各种自动方式获取。具体的数据采集方式如下:

    *DNC网卡方式。可采集到机床各类实时信息,包括:操作信息、设备运行状态、故障报告、数控设备的开机时间、机床使用效率、零件加工工时等所需要的各类机床信息。

    *PLC通信方式。利用PLC通过RS232/485与机床通信,可以用从PLC直接读取机床加工日志文件的形式,采集各种所需的机床数据及其机床参数。然后再通过PLC的以太网络接口转换信息给数据库。

    *PLC采集方式。利用PLC直接采集机床的I/O点,然后将信息传递给数据库。这种方法信息集成的内容非常有限。

    *RFID采集方式。利用射频自动识别技术(RFlD)采集手工实验数据、计量数据、物料批次数据等。

    *手工方式。操作员或编程员在控制面板上,输入特定的触发程序,经DNC服务器的自动翻译,就可得到机床端的任意信息,从而实现机床的监控。

    *手持终端方式。利用专用的手持终端,根据机床运行以及生产的状态利用该终端输入信息,并通过以太网络传递给数据库,该种方式可以用在没有数控系统的老旧的设备上。

    *条码扫描方式。将常用的信息(操作员、产品种类、设备起停等)打印在信息卡上,现场的操作工需要输入信息时候,利用条码扫描器就可以直接读取。

 图2 离散制造企业数据采集应用方案

图2 离散制造企业数据采集应用方案