生产过程智能化ppt课件

生产过程智能化 主要内容 现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势制造执行系统 MES 集散控制系统 DCS 在线监测和自动化系统 一 现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势 目前制造业在生产制造过程中面临的挑战 知识管理和重用捕捉工艺知识 通过可配置的工艺规划实现知识重用 协同需要更好的工艺规划 工艺验证 工艺文档编制与管理 制造过程管理和服务的平台 质量提升和六希格玛控制避免质量隐患和下游的错误 减少无价值活动造成的浪费 提高生产能力不断改进生产效率 提高制造的敏捷性和灵活性 什么是数字化制造 数字化制造是采用先进的IT技术支持制造过程规划 工艺过程仿真与验证 制造过程优化的业务手段 用来构造灵活和创新的生产制造系统 数字化制造贯穿了整个制造企业及制造供应链 作为产品生命周期管理 PLM 领域中的核心部分 数字化制造解决方案是制造过程工艺规划 制造工程和车间制造执行环境的中坚支柱 一 现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势 数字化制造提供的功能 完整的工艺过程数据管理 零件加工 装配过程仿真与验证 工艺过程文档管理 生产能力平衡与优化 维修服务计划和流程验证 测量数据分析 工厂布局和物流仿真 制造信息PMI管理 制造资源管理和知识的重用 一 现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势 数字化制造的范围 数字化产品开发 数字化制造 制造执行系统 一 现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势 制造过程的数字化 信息化与智能化制造过程的数字化 信息化与智能化的最终目标不仅是要快速开发出产品或装备 而且要努力实现产品或零部件一次开发成功 因此 美国提出了基于建模与仿真的可靠制造 制造装备高精度 高效与智能化信息技术的应用将大大提高制造装备的精度与效率 并实现自动化与智能化 制造的网络化与柔性化在经济全球化的格局下 基于网络的制造技术将得到广泛应用 制造装备和制造系统的柔性与可重组成为21世纪制造技术的显著特点 一 现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势 主要内容 现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势制造执行系统 MES 集散控制系统 DCS 在线监测和自动化系统生产过程智能化主要支撑软件及硬件产品介绍 二 制造执行系统 MES 1 MES的定义 定义一 AMR定义 MES是在公司的整个资源按其经营目标进行管理时 为公司提供实现执行目标的执行手段 通过实时数据库连接基本信息系统的理论数据和工厂的实际数据 并提供业务计划系统与制造控制系统之间的通信功能 定义二 MESA定义 MES能通过信息的传递 对从订单下达开始到产品完成的整个产品生产过程进行优化的管理 对工厂发生的实时事件 及时作出相应的反应和报告 并用当前准确的数据对进行相应的指导和处理 2 MES的发展历史 二 制造执行系统 MES 二 制造执行系统 MES 2 MES的发展历史 ISA 95MES的应用范围 二 制造执行系统 MES 2 MES的发展历史 ISA 95MES制造作业模型 二 制造执行系统 MES 2 MES的发展历史 3 MES的组成和结构 二 制造执行系统 MES 二 制造执行系统 MES 4 MES在我国的发展1 制造业水平的提高 不单是采用设备自动化 提高生产管理信息系统的效率显得更为重要 在我国 MRPII ERP已逐渐趋于成熟与普及 而面向制造执行层的MES软件在开发与应用方面还比较薄弱 随着企业信息化应用水平的不断提高 企业逐渐认识到实现企业计划层与车间执行层的双向信息流交互 通过连续信息流来实现企业信息全集成 是提高企业敏捷性的一个重要因素 十五 期间 国家863项目研究 将MES作为重点研究课题 流程工业领域MES成为技术研究的突破口 二 制造执行系统 MES 4 MES在我国的发展2 流程工业最突出的特点是 生产线自动化程度高 制造过程的信息已经取得 具备了信息数据基础 MES的重要性充分显现出来 企业对MES产生了迫切需求 流程工业MES实施条件基本成熟 由此 在2001年 国家863 CIMS主题将流程工业中 钢铁 石化行业的MES技术和应用的研究作为重点项目立项 下达了首批研究课题 最终目标是获得MES技术研究成果 形成系统 实现产品的工程应用 二 制造执行系统 MES 4 MES在我国的发展3 近几年我国MES的研究和产业都有了比较大的发展 但是 国内MES的研究开发和技术应用仍然与国外有相当大差距 主要表现在以下两个方面 二 制造执行系统 MES 4 MES在我国的发展4 MES中很主要的内容是生产过程管理 其中必然要涉及生产计划 包括产品的质量计划 消耗计划 成本计划等等 这些计划最终通过调度指令 生产活动 过程优化问题是我国MES研究中的弱项 MES的智能化 也是我国MES研究开发与国外有差距的一个方面 过去 生产过程管理 凭借管理人员和操作人员的经验 我国MES系统仅仅提供了一个替代经验管理方式的操作系统平台 但是 如何将生产管理者的经验固化在MES系统中 在我国MES研究开发中还没有涉及 MES智能化是未来我国MES实现跨越发展的主要方向 存在的主要问题 1 MES体系还不完整 基本功能不完善 缺乏过程管理与优化等面向典型行业的核心模块 针对离散制造业尚无完整 系统的MES解决方案和成熟的软件产品 2 缺乏MES技术标准 MES的设计 开发 实施 维护缺乏技术标准 影响了MES产品的技术性能 加大了系统开发和应用的成本 与国外同类MES产品竞争没有优势 3 集成性还没有完全解决 由于缺乏统一的工厂数据模型 MES各功能子系统之间以及MES与企业其它相关信息系统之间缺乏必要的集成 导致MES作为企业制造协同的引擎功能远未得到充分发挥 二 制造执行系统 MES 4 MES在我国的发展5 存在的主要问题 4 通用性和可配置性较差 现有系统通常针对特定需求 很难应对企业业务流程的变更或重组 由于缺乏基于工厂数据模型的数据集成技术 系统的可配置性 可重构性 可扩展性较差 严重制约MES系统的推广应用 5 实时性不强 MES作为面向制造车间的实时信息系统 实时性是实现MES功能的基础 现有系统缺乏准确 及时 完整的数据采集与信息反馈机制 在底层数据的实时采集 多源信息融合 复杂信息处理及快速决策等方面非常薄弱 6 智能化程度不高 MES中所涉及的信息及决策过程非常复杂 由于缺乏智能机制 现有MES大多只提供了一个替代经验管理方式的系统平台 通常需要大量的人工干预 难以保证生产过程的高效和优化 二 制造执行系统 MES 4 MES在我国的发展5 设计面向对象的MES模型以支持应用集成 设计分布式MES对象网络以支持实时活动 设计MES工作流模型以支持各种控制策略 加强过程管理 设计基于知识的规则以支持管理基于MES的产品 集成CORBA STEP以实现与PDM的无缝集成 设计MES智能代理以支持虚拟企业中MES应用 二 制造执行系统 MES 5 MES的发展趋势 二 制造执行系统 MES 6 MES的功能作用 二 制造执行系统 MES 调查企业中 75 为离散制造企业 16 为批量 流程制造企业 9 为混合型企业 它们平均应用MES的时间为2 3年 7 MES可量化的直接经济效益 MESA调查 目前 我国MES开发的产品主要是软件供应商 企业自主开发 企业与科研院所共同开发几种主要的研究开发途径 而且行业的需求对于国产MES有着很大的促进作用 譬如 在对MES需求最迫切的钢铁和石化行业 催生了国产MES系统做得比较理想的宝信和石化盈科公司 除了他们 国内还有华铁海兴 灵蛙等等 六支力量 AspenTech公司的AspenTechMfg Suite GEFanuc公司的CimplicityAdvantage Honeywell公司的POMS RockwellAutomation公司的RSBizware Camstar公司的InSiteMES Siemens公司的SIMATICITProductionSuite Wonderware公司的Factorysuite2000 EMS公司的TCM MES CIMNET的Factelligence 二 制造执行系统 MES 8 MES的主要供应商 MES供应商 北美55 欧洲42 澳洲3 二 制造执行系统 MES 8 MES的主要供应商 MES应用案例介绍 组织范围 MES应用案例介绍 部品范围 部品范围主要原材料不可数材料 电磁钢板 漆包线可数材料 储液器 购买的机加工毛坯件 滑块半成品机加工完工品 上下轴承 汽缸 活塞 曲轴马达 定子铁芯 转子铁芯 热处理完成品 转子压铸件 转子组件 定子组件板金 上盖 壳体 前板 后板组立 泵体组件成品组立 成品压缩机 MES应用案例介绍 业务范围 制造 物流 车间加工和装配 质量状态控制 产品条码生成 交付 附件包装 产品包装 车间配送 退料 返工 维修 供应商送货 物料条码生成 IQC 物料接收 接收入库及退回 物料的发放和退回 物料的转移 发运和退货 工序报工 废 生产入 退库 热处理和清洗 MES应用案例介绍 可实现目标 工厂成果的可视化材料受入的及时反馈生产材料投入的及时反馈重要零部件的加工情况订单的装配进度品质控制和追溯产品追溯链的构建材料或半成品质量状态控制重点工序质量数据的及时反馈 MES应用案例介绍 实施方案 采集方式条形码IC卡RFIDPLC集成采集手段PC ScannerPDA采集地点现场采集网络有线网络和无线网络 数据采集条码设计业务处理供应商送货资材仓库管理机加工业务处理马达业务处理组立业务处理压缩机捆包业务处理执行控制质量控制 MES应用案例介绍 实施方案 数据采集条码设计业务处理供应商送货资材仓库管理机加工业务处理马达业务处理组立业务处理压缩机捆包业务处理执行控制质量控制 设计原则一致性可视性全面性经济性一定的唯一性条码规范条码类别 物品编码 追溯号 流水号条码的可追溯设计每一个物理标签内容为追溯链的基本单位条码标签的生命周期和状态控制 数据采集条码设计业务处理供应商送货资材仓库管理机加工业务处理马达业务处理组立业务处理压缩机捆包业务处理执行控制质量控制 MES应用案例介绍 实施方案 供应商送货 创建送货单 供应商登录MES 选择采购订单 打印物料条码标签 粘贴标签 通过供应商门户 建立供应商送货平台 1 供应商选择需要送货的采购订单2 采购订单进行供应商的屏蔽3 对应紧急送货 可不选择采购订单 1 在选择采购订单后 选择采购订单行进行物品的选择2 在创建送货单上的物品时 输入供应商的制造批次 制造日期 数量等信息3 送货单号条码化4 对于无订单送货 物品只能选择该供应商为合格供应商的物品 1 根据送货单上的物品 制造批次 数量 标准包装数自动生成物料的条码标签2 不同的制造批次 标签的批次内容不同 1 将物料标签粘贴到每一个包装上2 对于大包装中的小包装 则必须将小包装的条码附在大包装上 以确保在物料的使用过程中有条码可用 注 在采购接收处设置终端 进行条码和送货单的现场补打 MES应用案例介绍 实施方案 资材仓库管理 相关业务采购接收入库资材发料和转库成本中心出入库业务物料标签补打替供应商打印标签相关部品电磁钢板漆包线购买的机加工毛坯或半成品储液器滑块 MES应用案例介绍 实施方案 资材仓库管理 采购接受 扫描送货单 1 在接收时扫描送货单上的条码标签2 根据扫描的送货单号 列出所有该张送货单所对应的所有物品和条码内容 扫描标签确认接收 1 扫描实物上粘贴的标签进行采购接收2 标签的扫描 可以通过PDA进行实时扫描 也可以在实物清点后 整段输入物品标签3 对于由大包装打包好的各小包装物品 不需扫描到每个小包装物品 扫描大包装条码即可4 对于不使用批次或序列号管理的物品 则可以扫描料号后 直接输入实物数量即可 传送ERP采购接收接口 1 传送ERP的采购接收接口 在ERP系统中形成财务信息2 无订单接收的物品 在补好采购订单后 将送货单和采购订单建立好关系后 才能传送ERP接口3 MES中的接收相对独立 不受传送ERP接口的结果限制4 ERP接口的传输由MES管理器统一控制5 对于免检物品可跳过该步骤 MES应用案例介绍 实施方案 生成送检单 1 根据接收确认结果 在MES中形成送检单2 打印送检单 单据号条码化 3 在送检单上设置送检的紧急程度 以便质检部门能够及时进行适当物品的检验 检验结果确认 1 在MES系统中根据送检单进行品质检验2 扫描送检单号 输入检验结果 完成采购接受4 不合格品则进行采购退回 传送ERP接口 1 如果质检结果合格 则传送ERP中的库存接口 实现物品的采购入库2 ERP系统的接口传送方式为汇总传送 而不是每一笔条码扫描都进行明细传送3 如果ERP系统中存在子库存和货位限制 在传送接口前需进行子库存和货位的验证 注 在ERP中的非批次控制物品 仍然可以在PTS中进行批次的管理和追溯 接收入库 1 品质检验结果为OK的 接收入库2 品质检验结果为NG的 作拒绝 退回到接收或供应商3 对于免检物品 则直接进行接收入库 资材仓库管理 采购接受 续 MES应用案例介绍 实施方案 选择发出库存地点 扫描发出货位标签 选择目的库存地点 传输ERP接口 1 在发料前 扫描货位标签2 如果在扫描货位标签时仍没有输入库存地点 则MES系统将根据货位标签 自动给出库存地点 1 根据转库和调拨要求 选择目的库存地点2 如果起用了库存地点对物料的限制功能 则目的库存地点必须能够存储该物料 否则 在进行物料扫描时将提示错误信息 1 根据物料 货位等信息的不同 MES系统定时向ERP系统汇总传送接口信息 1 选择所发物料的库存地点2 该库存地点可以以预置项的形式设定于应用程序中而不用每次均需要选择3 如果货位标签能够标示库存地点 则该步也可以略过 扫描物料标签 1 转出物料前扫描所发物料的每一个条码标签2 如果物料为标准包装 MES系统会在每次扫描时给出默认包装数量3 如果物料为非整包装发出 需要仓管人员在提交时修改默认数量 资材仓库管理 资材发料与转库 MES应用案例介绍 实施方案 选择发出库存地点 扫描发出货位标签 选择所使用的账户别名 传输ERP接口 1 在发料或收料前 扫描货位标签2 如果在扫描货位标签时仍没有输入库存地点 则MES系统将根据货位标签 自动给出子库存 1 根据业务要求 选择对应的成本中心2 成本中心的定义来源于ERP系统 1 根据物料 库存地点 成本中心等信息的不同 MES系统定时向ERP系统汇总传送接口信息 1 选择所发物料的库存地点2 该库存地点可以以预置项的形式设定于应用程序中而不用每次均需要选择3 如果货位标签能够标示库存地点 则该步也可以略过 扫描物料标签 1 收入和发出物料前扫描所发物料的每一个条码标签2 如果物料为标准包装 MES系统会在每次扫描时给出默认包装数量3 如果物料为非整包装发出 需要仓管人员在提交时修改默认数量 资材仓库管理 成本中心的出入库业务 MES应用案例介绍 实施方案 标签补打资材在向车间进行发料时 必须保证物品上贴有标签 使得下游车间可以扫描投料 因此如果贴在物品上的标签发现遗失或者损毁的情况 资材人员必须在MES系统中补打印一张标签 补打标签时要求输入物料编码 批次 满筐数量 打印张数 如果无法得知原有批次 则可输入一特殊批次号如 0000 替供应商打印标签此业务主要是指供应商无条件打印标签 送达资材后 由资材部门帮助打印标签 同时收取一定费用 打印时需要输入以下信息 送货图号 品名 采购订单号 送货订单号 制造批号 包装数量及单位 资材仓库管理 MES应用案例介绍 实施方案 机加工业务处理 相关业务生产订单投料生产订单退料生产订单入库生产订单入退库生产订单工序报废成本中心出入库业务 同资材的成本中心出入库 相关部品生产订单部品 气缸 上下轴承 活塞 曲轴生产订单投料 气缸毛坯 上下轴承毛坯 活塞毛坯 曲轴毛坯 MES应用案例介绍 实施方案 主要业务方案生产订单投料机加工所投物料都为可数件 投料时需要指定生产订单 投料库存地点 其中生产任务由计划已经安排好 生产任务的投料顺序已经确定 投料员按照既定的顺序进行投料详细操作如下 开始投料时要选择投入的生产订单扫描物料标签 执行投料 在进行扫描时 MES系统会根据所选任务和扫描物料进行校验 校验是否该物料可用于所选生产订单 是否超量投料 不允许超量投料 发料的子库是否为合法子库 标签是否重复扫描等 并且会自动带出物料投到的工序信息确认所有信息无误后 执行投料生产订单退料当发现材料有多余或是由于计划改变时 计划部门开出退料单 由资材打印退料标签 交由机加工扫描将材料从任务上退到车间堆场 再从车间堆场退往资材详细操作如下 资材打印物料标签根据退料单 输入任务 机加工业务处理 MES应用案例介绍 实施方案 主要业务方案 续 生产订单退料机加工堆场扫描物料标签 执行退库在进行退料时 MES会检查退料的数量是否大于投料数 完工数 报废数 如果大于 MES系统将不允许执行退料业务在子库存转移界面选择来源和目标子库存 输入图号 数量 批号执行子库存转移的操作生产订单入库在完工打印标签时 按照计划确定的生产任务的先后顺序 领料单打印顺序 来打印完工标签 实现生产订单入库详细操作如下 选择生产订单 输入需打印的标签张数 系统默认每个标签的数量为满框数 如需打印非满框数 不能大于满框数 标签 则需要修改 数量 栏位为非满框数进行打印在进行完工标签打印时 MES系统会根据已投料套数来限制可完工的最大数量 同时完工数量不得大于任务总量如果完工标签打印后 发现标签不合格 则需要使用补打标签功能进行标签的补打 MES系统将记录所有的标签补打记录 而补打的标签上也以 补 字予以区别 标签补打的张数不得大于已经完工的数量 机加工业务处理 MES应用案例介绍 实施方案 马达业务处理 相关业务电磁钢板 漆包线 不可数料 投料不可数投料差异分析生产订单 可数件 投料 同机加工业务 生产订单 可数件 退料 同机加工业务 生产订单入退库 同机加工业务 生产订单工序报废成本中心出入库业务相关部品生产订单部品 转子铁芯 转子压铸件 转子组件 定子铁芯 定子组件生产订单投料 电磁钢板 漆包线 转子铁芯 转子压铸件 定子铁芯 MES应用案例介绍 实施方案 主要业务方案电磁钢板 漆包线 不可数 投料电磁钢板 漆包线在上料时 需要指定生产线 机台 模具 扫描电磁钢板漆包线上的物料标签 MES系统记录每班每条生产线的投料数量 模具信息 便于进行投料完工分析 详细操作如下 电磁钢板上机台前扫描电磁钢板上的标签扫描机台条码选择机台确认数量 执行投料交接班在机台上的电磁钢板由于难以确定其准确的数量 由两个班的班长共同确定剩在机台上的电磁钢板的重量 主要是减少每个班次用量的差异 不可数投料差异分析系统按照根据每个机台实际投入材料的数量和每个机台完工的数量 进行每个机台的投入产出分析系统根据生产订单的完工数量和工艺定额计算应投料数量 然后根据应投料数量和实际投入量形成每天的投料差异和每个生产订单每天的用料差异 马达业务处理 MES应用案例介绍 实施方案 主要业务方案 续 生产订单工序报废每个班次在工废单开出后 需要打印工废标签 打印时记录以下信息 生产线 任务号 图号 报废数量 报废子库 报废工序 以上信息除任务号 数量 工序要指定外 其他的系统带出详细操作如下 进入工序报废打印标签界面 选择任务 输入报废数量 报废工序 执行打印 所打印的报废标签上以 废 字区别于正常使用标签 报废操作的数量不得大于任务已投料套数以及任务的总量将所打印标签粘贴到物料报废单上报废单交给统计员 统计员在MES中选择报废的工序 并且根据具体的报废原因选择相应的成本中心在MES系统中进行工序报废操作 马达业务处理 MES应用案例介绍 实施方案 组立业务处理 相关业务生产订单投料生产订单退料生产订单入库生产订单入退库生产订单工序报废成本中心出入库业务压缩机铭牌打印相关部品生产订单入库 压缩机成品 泵体组件 壳体组件 上下壳盖 前板 后板生产订单投料 气缸 上下轴承 活塞 曲轴 上下壳盖 壳体组件 转子组件 定子组件 储液器 滑块 MES应用案例介绍 实施方案 主要业务处理压缩机铭牌打印组立在压缩机完工时需要打印压缩机铭牌首先选择生产订单 选择打印的铭牌模板和必要信息 打印铭牌总装车间打印的铭牌数量不允许超过生产订单数量 必须保证一台压缩机只能一张铭牌对于铭牌的补打需要进行特殊记录 组立业务处理 MES应用案例介绍 实施方案 相关业务包装拆包并箱合格证打印相关部品压缩机成品 压缩机捆包业务处理 MES应用案例介绍 实施方案 主要业务处理合格证打印根据客户要求打印合格证合格证上应有可唯一标示该合格证所粘贴包装箱的包装箱号合格证打印方式可采用预先打印合格证或现场捆包后打印两种形式包装扫描压缩机铭牌上的序列号进行包装如采取现场捆包后打印合格证的方式 则在一个包装完成后 系统自动给出合格证号 如果采用预先打印合格证的方式 则扫描合格证拆包在处理实际订单时 可能遇到不能整箱发货的情况 这时需要对原来的整箱包装进行拆包扫描合格证号 然后扫描从整箱中拆出的压缩机铭牌条码 完成拆包工作并箱将两个或多个零箱进行重新包装的业务归为并箱业务扫描合格证号 然后生成新的合格证或选择扫描过的合格证中的一个进行并箱 压缩机捆包业务处理 MES应用案例介绍 实施方案 相关业务转仓发货相关部品捆包后的压缩机 销售发运业务处理 MES应用案例介绍 实施方案 主要业务处理转仓选择发出仓库和转入仓库扫描压缩机包装上的合格证提交系统 完成成品转仓销售发货选择客户选择挑库单号码扫描压缩机包装上的合格证提交系统 完成成品发货 销售发运业务处理 MES应用案例介绍 实施方案 数据采集条码设计业务处理供应商送货资材仓库管理机加工业务处理马达业务处理组立业务处理压缩机捆包业务处理执行控制质量控制 MES应用案例介绍 实施方案 执行控制 验证控制生产投料验证在进行生产订单的投料时 只能投入生产订单BOM中的材料 不能投入不属于生产订单BOM中的材料