MES技术及其应用西门子MES剖析学习教案

1、会计学1MES技术技术(jsh)及其应用西门子及其应用西门子MES剖析剖析第一页，共77页。SIMATIC ITProduction Suite第1页/共76页第二页，共77页。第2页/共76页第三页，共77页。第3页/共76页第四页，共77页。第4页/共76页第五页，共77页。第5页/共76页第六页，共77页。SIMATIC IT3rd PartyComponentSimatic IT Production SuiteComponentsSimatic IT Optional ComponentsSimatic IT HistorianSimatic IT UnilabSimatic IT

2、InterspecApplicationsSIMATIC IT FrameworkCustomerSpecificLibraries &ConfigurationIndustry SuiteLibrariesSimatic IT Libraries第6页/共76页第七页，共77页。第7页/共76页第八页，共77页。能实现）。nSIMATIC IT Production Suite还可对第三方组件和已有应用程序进行集成。在这样的集成中，这些第三方组件和已有的应用程序在整个系统中就和SIMATIC IT Production Suite自己的标准组件一样来完成相应的功能，并按照SIMATI

3、C IT Framework中定义的逻辑进行协调和调用。n这样一来，SIMATIC IT Framework可以协同整个生产流程以及所有涉及的应用程序。这样就实现了不同系统间的高效集成，提高(t go)了生产制造系统的效率。第8页/共76页第九页，共77页。第9页/共76页第十页，共77页。第10页/共76页第十一页，共77页。n产资源；nn一套好的MES系统应能提供灵活的解决方案。客户化应该更多地通过系统配置来完成而不是通过编写(binxi)程序代码。西 门 子MES系统拥有所有这些特点，从而可以以最高的效率，优化订单管理。nSIMATIC IT Production Suite 的生产订单

4、管理是由SIMATIC IT Order Manager组件来实现的。第11页/共76页第十二页，共77页。n订单分解：订单可以基于不同的方式进行分解， 比如基于执行操作的设备的能力而进行分解。在批量必须以灵活的方式进行处理的行业中，这是一种非常重要的功能(gngnng)。n订单链接：可以指定不同订单之间的链接。在运行时，将考虑这些链接，例如，在一个订单完成后自动启动另一个订单。n订单排序：可以定义订单列表：根据估计的订单持续时间计算订单列表中每个订单的开始时间。第12页/共76页第十三页，共77页。会被分派到指定的设备上，分派可以手动也可以自动进行。手动分派是由操作员通过GUI(图形化用户界

5、面)完成的。自动分派是根据订单预计的日期和时间执行的。n订单执行：在订单执行过程中，所有与订单有关的数据都处在运行中的“生产(shngchn)作业”中。所有用来生产(shngchn)成品所需的物料的数量(来自物料清单)以及特征，都可以从系统中得到。所有这些数值都可以用作设定值，并下载到现场设备中，或者可以通过消息显示给操作员，来驱动操作员完成任务。第13页/共76页第十四页，共77页。数据。对Order Manager所分派的订单，其执行是通过在 SIMATIC IT Framework中的生产作业所定义的一系列步骤实现的。每一个步骤的执行都可以通过配置来确定信息的归档，这样就为日志记录和故障

6、查找与排除创造了很好的条件。n可配置用户界面：提供了一个专门的用户界面来处理生产订单。对于和生产订单相关的操作(诸如创建、修改、手动分派等)都可以依据当前登录用户的权限而启用或停用。用户界面还具有客户化功能。例如，用户可以定义过滤器,以查看订单的子集，或者决定仅查看为该订单所定义的某些客户字段。第14页/共76页第十五页，共77页。nn通过跟踪物料在工厂流动的情况，可以分析并解决与物料废品及返工相关的问题。物料跟踪信息的收集使得每种物料拥有一个完整的族系图：利用该族系图，可以识别出并立即准确回答任何质量问题。nSIMATIC IT Material Manager是SIMATIC IT Pro

7、duction Suite中的物料管理组件。第15页/共76页第十六页，共77页。的使用通过下述功能具有很大的灵活性：版本控制，有效性清单，物料属性可能与物料清单相关联，每个物料清单都具有一个模块化或嵌套式结构。n物料主数据导入：来自ERP的物料数据可以导入到SIMATIC IT Production Suite(物料类、定义、批、属性、物料清单等)中。第16页/共76页第十七页，共77页。n物料位置跟踪：每种物料都有它在工厂的存放位置。所有在SIMATIC IT Framework的工厂模型中定义的位置，都以同样的结构存在于Material Manager中。此外，即使没有在SIMATIC

8、IT Framework中定义的位置，也可以在Material Manager中添加新的位置。物料可以保存在搬运单位(Handling Unit)中。搬运单位代表的是可移动位置，诸如托盘、料箱以及各种运输车辆等。第17页/共76页第十八页，共77页。些小批使用了它。n可配置用户界面：提供了一个专门的用户界面来处理物料。对于和物料批和小批相关的操作(诸如创建、删除、消耗等)都可以依据当前登录用户的权限而启用或停用。用户界面还具有客户化功能。例如，用户可以定义过滤器，通过设置某些过滤准则而查看物料批的子集。第18页/共76页第十九页，共77页。以来自操作员输入、现场设备自动获取的数据或者其他数据采

9、集(cij)操作而推导出来的数据。nSIMATIC IT Material Manager对所有与物料相关的操作，都保存了相关的数据并且跟踪每个变换，从而建立起物料族系图。第19页/共76页第二十页，共77页。力，或者记录每人所工作的设备、物料批、批号或订单等。能够回答这些问题将大大优化生产。nSIMATIC IT Personnel Manager在SIMATCI IT Production Suite中执行人员管理的功能。第20页/共76页第二十一页，共77页。n 本配置模块n 配置周期(例如标准星期)结合班组和假期n 配置创建作业排程的规则n 生成(shn chn)作业排程n从/往ERP

10、系统导入/导出：所有上述数据都可以自动从ERP系统中导入，同时也可以导出到ERP系统。第21页/共76页第二十二页，共77页。置在运行过程中必须执行的作业活动当制约条件得到满足或者没有满足时必须执行的作业活动。n数据收集：收集每个人的实际作业时间，包括休息时间在内。利用SIMATIC IT Framework所采用的基于组件的方法,可以将Personal Manager与其它系统集成在一起，以便收集与人员作业时间有关的数据。第22页/共76页第二十三页，共77页。数据也可以被保存(bocn)：n 该人所操作的设备n 生产订单号或批号n 该人正在加工的物料批或小批n 任何与该人相关的属性数值的变

11、化第23页/共76页第二十四页，共77页。报告的配置，并且允许发布新报告。n报告的生成和打印在运行过程中可以在“生产作业”中用(zhngyng)SIMATIC IT Report Manager提供的方法进行自动触发。第24页/共76页第二十五页，共77页。现的。第25页/共76页第二十六页，共77页。五、五、SIMATIC IT Libraries库众多项目中快速推广实施。n通过对SIMATIC IT Production Suite中对象类的不断丰富，可以形成不同行业的对象库，从而更加专业、快速地满足不同行业的需求。n库可以事先预置，而且可以反复(fnf)使用缩短MES项目周期、有效降低项

12、目成本和项目风险。第26页/共76页第二十七页，共77页。第27页/共76页第二十八页，共77页。SIMATIC IT 库结构库结构(jigu)第28页/共76页第二十九页，共77页。第29页/共76页第三十页，共77页。第30页/共76页第三十一页，共77页。nSIMATIC IT库中第三个对象集为报告库(Report Library)。可以预先组建报告的模板。报告可以对来自不同(b tn)数据源的数据进行分组和显示。下面是该库中可以见到的预先组建的报告的实例：工厂配置、物料批族系图、物料类、物料清单、排程好的订单 n通过SIMATIC IT库进行的专业化可以形成解决方案库(Solution

13、 Library)。SIMATIC IT合作伙伴可以充分利用西 门 子在SIMATIC IT Library中提供的各种资源，来组合、丰富各种对象在实际项目中的应用。Solution Library由合作伙伴完全拥有，他们可以在不同(b tn)项目中使用，快速而高效地为客户提供解决方案。第31页/共76页第三十二页，共77页。第32页/共76页第三十三页，共77页。第33页/共76页第三十四页，共77页。第34页/共76页第三十五页，共77页。第35页/共76页第三十六页，共77页。第36页/共76页第三十七页，共77页。系统应具有的功能。逻辑对象表示的是必须由MES系统管理的、现有的或要求的

14、功能。在进行建模时，识别出所需要的软件功能就足够了，无须进入任何实施细节，这些是在后一阶段进行的。n通过采用SIMATIC IT Framework的开发模式，逻辑对象可以方便地添加到物理工厂模型中。物理对象上可引入一个逻辑对象与之对应，表示应完成的功能。逻辑对象可以采用与物理对象相同的方式工作。第37页/共76页第三十八页，共77页。第38页/共76页第三十九页，共77页。有描述输入和输出数据的参数。n方法(Method)：表示对象可以或者应该可以完成的系统(xtng)应用功能（一般针对逻辑对象）。例如：给搅拌器添加物料，搅拌器倒空物料，开始给加热炉加热等。方法可以具有描述输入和输出数据的参

15、数。每个方法都表示一种功能，但它只是一种表示，在此阶段无须注意实施的细节。第39页/共76页第四十页，共77页。第40页/共76页第四十一页，共77页。n功能模块的组建基于生产作业。通过简单地组合业已定义的生产作业、方法及事件形成基本功能模块，进而组装成更高级的功能，可用来在工厂中执行比较复杂的行为。由于生产作业是通过图形方式定义的，因此当需要对这些行为进行调整时，可以很方便地进行修改。第41页/共76页第四十二页，共77页。第42页/共76页第四十三页，共77页。第43页/共76页第四十四页，共77页。实例说明。n由于采用了面向对象的方法，因此在一个项目中定义的类可以很简单地重复使用。n类在

16、面板上可以进行可视化操作，当点击其中一个类时，就会生成一个实例。该实例可以在工厂的模型中出现。第44页/共76页第四十五页，共77页。义一次，并对同一个类创建(chungjin)了两个实例。在实例层来考虑两个称重单元之间的细微区别(右图) n这种方法将必须在建模阶段完成的工作量降低到了最低第45页/共76页第四十六页，共77页。第46页/共76页第四十七页，共77页。第47页/共76页第四十八页，共77页。起来。这时候SIMATIC IT Framework就可以进行配置，以便它可以与Com-wrapper的第三方组件或传统应用程序进行通讯(tngxn)。第48页/共76页第四十九页，共77页

17、。第49页/共76页第五十页，共77页。第50页/共76页第五十一页，共77页。n 为便于跟踪，执行过程用颜色区分：如果某生产作业(zuy)或生产作业(zuy)的一部分为绿色，则表示它已经成功执行；红色意味着发生了错误，褐色意味着生产作业(zuy)或生产作业(zuy)的一部分处于暂停状态，而黄色意味着当前正在执行。第51页/共76页第五十二页，共77页。第52页/共76页第五十三页，共77页。第53页/共76页第五十四页，共77页。 第54页/共76页第五十五页，共77页。第55页/共76页第五十六页，共77页。没有通用(tngyng)的用于集成的MES功能模型用户很难交流需求(生产(shng

18、chn)模式不同)即使集成也很难维持各厂商之间的集成非常困难ISA-95企业控制集成(EnterpriseControlIntegration)ISA-S95 is an International Standard Functional Specification for MES that Specifies Enterprise MES Interfaces and MES Component Functionality第56页/共76页第五十七页，共77页。时间时间标准号标准号标准名称标准名称主要内容主要内容2000(2003)ISA-95.00.01 (IEC/ISO 62264-1)

19、Part1:模型与术模型与术语语详细规定了业务经营和后勤支持系统与生产运行系统之间的接口。2001 (2004)ISA-95.00.02 (IEC/ISO 62264-2)Part2:对象模型对象模型与属性与属性对Part1所定义的内容作出详细的规定，并通过举例和图解进行进一步的解释。ISA-95.00.03 (已形成草案已形成草案)Part3:制造运作制造运作管理行为模型管理行为模型定义了集成企业/控制系统所需的制造运作管理的行为模型和术语。ISA-95.00.04 (正在制定正在制定)Part4:制造运作制造运作管理对象模型及管理对象模型及属性属性定义了支持Part 3 中制造运作管理活动

20、的相关对象模型及其属性。ISA-95.00.05 (正在制定正在制定)Part5: B2M事务事务详细说明B2M (Business to Manufacturing) 事务。未来未来ISA-95.00.06Part6:制造运作制造运作管理事务管理事务详细说明制造运作管理事务。第57页/共76页第五十八页，共77页。PlanningLevelExecutionLevelControlLevelSupervisoryLevelms seconds hours days weeks month yearsERP(Enterprise Resource Planning)DCS MES(Manufa

21、cturing Execution System)PLC(Programmable Logic Controller)(Distributed Control System)(Supervisory Control and Data Acquisition)SCADA第58页/共76页第五十九页，共77页。Level 4Level 1Level 2Level 3Business Planning & LogisticsPlant Production Scheduling,Operational Management, etcManufacturing Operations Manag

22、ementDispatching Production, Detailed ProductionScheduling, Reliability Assurance, .DiscreteControlBatchControlContinuousControlProcess EquipmentSensing the production process, manipulating the production processAutomation Functions Monitoring; Control; Diagnostics; Archiving; MMI; Reporting; Recipe

23、s; DispatchesMES Functions Scheduling; Resource Allocation; Dispatching; Maintenance Management; Documentation Management; Labor Management; Performance Analysis; Process Management; ArchivingERP FunctionsScheduling; Quality Management; Maintenance Management; Labor Management; Recipes; ReportingERP

24、/MES OverlapAuto/MES Overlap第59页/共76页第六十页，共77页。Level 4Level 1Level 2Level 3Business Planning & LogisticsPlant Production Scheduling,Operational Management, etcManufacturing Operations ManagementDispatching Production, Detailed ProductionScheduling, Reliability Assurance, .DiscreteControlBatchCon

25、trolContinuousControl1 - Sensing the production process, manipulating the production process2 - Monitoring, supervisory control and automated control of the production processTime FrameMinutes, seconds, fractions of seconds3 - Work flow / recipe control, stepping the process through states to produc

26、e the desired end products. Maintaining records and optimizing the production process. Time FrameShifts, hours, minutes, seconds4 - Establishing the basic plant schedule - production, material use, delivery, and shipping. Determining inventory levels. Time FrameMonths, weeks, days, shifts Parts 1, 2

27、 and5 define this interfaceParts 3 and 4 define these activities第60页/共76页第六十一页，共77页。Level 4Level 1Level 2Level 3Business Planning & LogisticsPlant Production Scheduling,Operational Management, etcManufacturing Operations ManagementDispatching Production, Detailed ProductionScheduling, Reliabilit

28、y Assurance, .DiscreteControlBatchControlContinuousControlS95 Parts 1, 2, and 5 Standards and B2MMLOther IEC, OPC, & OMAC Interface StandardsFuture S95 Parts 3 and 4 StandardsIEC & ISA Batch and other StandardsOther ISO Standards第61页/共76页第六十二页，共77页。Procurement(5.0)ProductionScheduling(2.0)Ma

29、terial andEnergy Control(4.0)ProductInventoryControl(7.0)Product CostAccounting(8.0)QualityAssurance(6.0)ProductShipping Admin(9.0)OrderProcessing(1.0)ProductionControl(3.0)MaintenanceManagement(10.0)ResearchDevelopment& EngineeringMarketing& SalesProcess SupportEngineering(3.1)OperationsCon

30、trol(3.2)OperationsPlanning(3.3)第62页/共76页第六十三页，共77页。生产过程中所要用到的人力资源生产过程中所要用到的设备资源生产过程中所要用到的物料资源生产过程中的业务流程n4类信息n制造(zhzo)能力n产品定义n生产调度n生产性能哪些设备可用于制造？生产某个产品需要哪些物料？打算生产什么？分配了哪些资源？生产了什么？用到了哪些资源？Product第63页/共76页第六十四页，共77页。Enterprise InformationPlant Production Scheduling,Operational Management, etcManufactu

31、ringControl InformationArea Supervision, Production Planning, Reliability, Assurance, etcProductDefinitionInformation(How to makea product)ProductionCapabilityInformation(What isavailablefor use)ProductionSchedule(What tomake anduse)ProductionPerformance(What wasmade andused)第64页/共76页第六十五页，共77页。Peop

32、leMaterialsEquipmentSegmentsProductionSchedulePer location (Site, Area, )Per week, day, shift, order, 第65页/共76页第六十六页，共77页。PeopleMaterialsEquipmentSegmentsProductionPerformance第66页/共76页第六十七页，共77页。ResourceSpecificationPropertyResourceSpecificationProductSegmentProductProductionRuleProduct SegmentDepen

33、dencyManufacturingBillProductParameterResourceSegmentCapabilityPropertyResourceSegmentCapabilityResourceCapabilityPropertyProcessSegmentCapabilityResourceCapabilityProductionCapabilityResourceRequirementPropertyResourceRequirementProductionParameterSegmentRequirementProductionRequestProductionscheduleResourceActualPropertyResourceActualProductionDataSegmentResponseProductionResponseProductionPerfor