工业4.0时代MES在智慧工厂的应用方案

E$在智慧工厂的应用工业4.0智慧工厂整体解决方案企业管理运营中心企业管理运营中心决策分析集团管控战略绩效决策分析集团管控战略绩效大数据分析平台大数据分析平台一体化管理软件系统平台一体化管理软件系统平台行政人力设备安防财务行政人力设备安防财务客户协同成品物流研发工艺销售成品仓储原材料物流原材料仓储采购制造供应商协同客户协同成品物流研发工艺销售成品仓储原材料物流原材料仓储采购制造供应商协同设计设计制造采购发货入库采购结生产成品运输销售 bombom订单单单算控制仓储计划结算>云计算平台云计算平台物联网平台物联网平台互联网工业以太网工业总线3G/4G互联网工业以太网工业总线3G/4G智能设备平台智能设备平台制造设备输送设备检测设备传感设备数据采集设备显示设备制造设备输送设备检测设备传感设备数据采集设备显示设备“智能工厂”的一个特征是可重新配置生产系统，它将对相关生产系统的属性及参数进行改变。生产管理系统（如生产控制）必须考虑这一点，所以新的生产管理系统始终需要更新那些会受影响的生产系统的当前状态。受影响的系统不仅指的是本地系统，而且还包括所有生产过程中的其它各种系统。整个供应链的资源供应必须是可见的，并且在可用性方面要完全透明，要实现智能化生产，必须先实现透明化。MES（生产制造执行系统）在整个企业生产过程中扮演承上启下的角色，介于ERP与车间底层自动化之间，是企业实现精益制造、柔性生产必不可少的信息化手段。计划层计划层执执行层控制层控制层BOMSCM其它系统ERPWMSBOMSCM其它系统ERPEAI/ESBEW-MESANDONPMCAVIRCPLC、PC、打印机、扫描枪、RFID、其它终端设备PortalPortal6智慧工厂的高级排程系统APS运输物流计划物料计运输物流计划物料计划产能计划多工厂集划产品组合计划可承诺量计划供应链计划被誉为供应链优化引擎，称为高级计划与排程（AdvancedPlanningandScheduling）,在满足能力约束、原料约束、需求约束、运输约束、资金约束等各种生产资源约束的基础上，实时、同步地给出在不同生产阶段的最优生产排程计划，最大化用户优化目标，如准时交货、设备利用率、成本等。易往APS产品平台体系以“方案”为中心，方案及数据内容可同步共享，包括辅助作业系统（AuxiliaryOperationSystem，AOS）、仿真模拟系统（SimulationModelSystem，SMS）、决策评估系统（DecisionEvaluationSystem，DES）和态势监视系统（PostureMonitoringSystem，PMS并配备强大的后台支撑系统。高级计划排程供需计划横向协同优化横向协同优化车间协同车间协同纵向精细优化纵向精细优化APS2APS3APS2APS3APS...APS1精细排产精细排产精细排产精细排产生产计划生产计划生产计划生产计划生产计划生产计划生产计划生产计划车间1车间2车间3车间...MES车间1车间2车间3车间...MESMESMESMES...智慧工厂的仓储管理系统WMSEWINWMS-扩展(extend)EWINWMS-扩展(extend)e其它系统d采购计划库存交易合到货计划库存余量预入库单收货库存变更质检库存盘点上架）：e其它系统d采购计划库存交易合到货计划库存余量预入库单收货库存变更质检库存盘点上架）：）：智慧工厂的能源管理系统接口接口能源管理控制环境监测能源消耗分析实绩分析能源报表平衡分析能源趋势预测能源管理控制环境监测能源消耗分析实绩分析能源报表平衡分析能源趋势预测系统时钟同步图形化监控系统时钟同步图形化监控web系统应用报警趋势统计事件曲线报表管理画面安全事故远程计量web系统应用报警趋势统计事件曲线报表管理配电系统空压系统动力系统供气系统污MISMISMESERPPLCPLC8实时监控报警平台SPCF分析工艺分析电子看板设备2PLC设备1PLC设备3PLC实时监控报警平台SPCF分析工艺分析电子看板设备2PLC设备1PLC设备3PLC射频识别人机界面安全产品驱动系统工业机器人分布式IO过程仪表无线终端P企业信息化系统构成的三个层次管理系统控制管理系统过程管理系统控制管理系统过程管理系统不同价值链上的信息化系统订单产品设计}PDM订单产品设计工艺设计工艺设计制造/采购计划A生产制造A产品总装交付什么是MES•MES是“ManufacturingExecutionSystem”的英文缩写，中文翻译为“制造执行系统”、“生产实施系统”等。•MES是美国制造研究和生产管理界于20世纪90年代提出的关于生产组织和管理的新概念。按MESA国际联合(MESAInternational)的定义，“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MES产生的背景•在MES出现之前,车间生产管理依赖若干独立的单一功能软件，如车间数据采集等软件来完成。这些软件之间缺乏有效的集成与数据共享，难•为了提高车间生产过程管理的自动化与智能化水平，必须对车间生产过程进行集成化管理，实现信息集成与共享，从而达到车间生产过程整MES产生的背景MES产生的背景MES产生的背景）：•JIT/精益生产：对生产现场实施“零库存”控制的需求；•敏捷制造：对车间生产过程集成化、智能化、柔性化的需求。MES产生的背景•计算机网络、数据库及计算机软件技术的发展：Internet/Intranet/MES功能定位底层设备控制层底层设备控制层细调度控制指令生产什么MES填补了上层生产计划与底层工业控制之间的鸿沟上层生产计划层计划执行控制计划/执行/控制三层之间的信息流计划/执行/控制三层之间的信息流操作结果生产了什么操作状态生产了什么生产了什么？是如何生产的？MRPII/ERP要生产什么？MES生产方法指令控制层输入/输出传感器值设备操纵控制生产结果及输入/输出传感器值设备操纵控制生产结果及人员反馈人员设备MRPIIMRPII/ERP与MES之间的信息流资源分配/状态操作调度生产分派文档控制数据采集在制品状态/跟踪质量管理性能分析过程管理产品跟踪及谱系维护管理订单状态/完成情况资源状态/利用情况人员状况/利用情况物料状MRPII/ERP生产计划产品定MESMES与控制层之间的信息流CONTROLCONTROL机器控制调整控制实时质量控制高级过程控制过程排序机器与过程指令人员指令人机接口方法/工作指令/零件程序…方法/工作指令/零件程序…预定/预防性维护物料安全指令（文档）机器操作指令（文档）资源分配/状态操作调度生产分派文档控制数据采集在制品状态/跟踪质量管理性能分析过程管理产品跟踪及谱系维护管理MES综合效益一•业务的协同性。使传统的生产过程“黑箱”透明化，不仅提高了企业信息集成的程度，也使企业极大地改善了业务部门间的“协同性”；•计划的适应性。不仅使企业制定的生产计划具有了更明显的可操作性，使计划得到更有效的执行，同时，在计划执行可以得到保证的条件下，企业可以进一步提高计划的精确性和适应性，以便有效地配置和利用有限资源；MES综合效益二••产品成本的可降低性。在获取了大量跟为准确的分步成本数据据的基础上，不仅使企业可以更精确地核算和控制产品成本，••过程绩效的可衡量性。在获取大量过程实时数据的基础上，不仅使企业对不仅使企业对生产过程现状了如指掌，同时，也便于企业对过程作业绩效进行有依据的衡量；程作业绩效进行有依据的衡量；••过程性能的可改进性。在积累了大量过程历史数据的基础上，不仅使企业可以尽快建立过程目标，同时，也便于企业通过对不仅使企业可以尽快建立过程目标，同时，也便于企业通过对数据的分析实施过程的改进；数据的分析实施过程的改进；MES行业特点一行行业原因MES重点要实施首首要的次要的半导体医疗设备离散制造业MES行业特点二行行业原因MES重点要实施首首要的次要的医药业食食品和饮料连续(不间断)制智慧工厂的生产管理智慧工厂的生产管理智慧工厂的物流管理智慧工厂的物流管理智慧工厂的质量管理智慧工厂的质量管理智慧工厂的设备管理智慧工厂的设备管理汽车生产工艺冲压焊装涂装EW-MES功能架构订单管理流程ERP关键业务点l接口部门：生产管理部生产计划科订单发布订单发布由ERP下发删除信息至订单操作ll订单变更：在一期基础上完善订单变排产排产紧急插单ll订单冻结：为订单的临时处理紧急插单订单激活ll非ERP订单创建订单激活现场AVI高级计划与排程APSAPS是一种基于优化理论和约束理论(TOC)的先进计划与排高级计划与排程APS难点：在多种约束条件下追求资源平衡与优化。约束与优化矛排程追求时间优化APS。排程问题常被称为生产排序问题和资源分配路线、生产资源）前提下，排程达到制造时间与成本最优化。调度方法可解决方案关注微信公众号“找方案”获取更多行业解决方案滚动计划制定高级计划排程APS滚动计划制定高级计划排程APS订单执行过程监控高级计划排程APS订单执行过程监控高级计划排程APS高级计划排程高级计划排程APS总计：13大类约束，92种约束工厂级约束（2个）物理约束（3个）工单约束（16个）物料约束（7个）工艺约束（4个）工序约束（13个）设备约束（17个）人员约束（5个）工装约束（5个）其他约束（6个）作业指示单生产线上线点设置作业指示单，将关键或易错漏装零部件进行集中显示，根据AVI跟踪驱动作业指示单打印，每车一单指导工人进行装配 --工艺数据管理在生产现场关键工位，设置触摸屏电脑，实时显示作业指在生产现场关键工位，设置触摸屏电脑，实时显示作业指AVI生产跟踪AVI条码扫描处理流程界面报警提示分析不合法原因人工干预界面报警提示分析不合法原因人工干预车辆条码信息进入队列车辆条码信息保存至AVI系统数据库生产跟踪AVI生产跟踪AVI收统I计跟踪点车辆信息,从而获取各区域的车辆信息,实现全过程车辆跟踪生产订单生产跟踪与控制生产订单涂装车间焊装车间分配VIN码涂装车间焊装车间分配VIN码整车跟踪整车跟踪WBSWBS总装车间成品仓库质量控制订单完工总装车间成品仓库质量控制订单完工订单状态订单状态生产跟踪订单管理生产跟踪生产控制数据采集信息广播WBS●●内饰底盘终装PBS●●内饰底盘终装PBS●关键控制点分装合拼点AVIAVI跟踪点信息显示AVIAVI跟踪报表合格证打印合格证数据生成通过与其它系统接口，或现场数据采集，将符合品质控制要求的车辆生成合格证数据。合格证打印提供支持按特殊权限角色打印合格证功能合格证信息上传提供合格证上传功能,能够支持与公安部系统集成合格证状态查询提供合格证信息查询与下载功能合格证打印求帮助信息和故障信息。并帮助相关人员做出响应，质量人员可以通过和避免以后发生同样问题.操作员通过现场的拉绳开关或按钮寻求帮助和激活ANDON系统的闪烁灯工位前如果问题还未解决,机运线将停止。ANDON系统将记录呼叫的次数和停机的时间。通过分析潜关区域,有利于提高生产管理水平。车间生产一切活动都可寻求帮助信息：显示各工段或设备的寻求帮助一工位有报警功工位有报警ANDONANDON系统数据流呼叫信息接收信息等呼叫信息接收信息等状态信息等ANDONPLCANDON系统—呼叫含义控制方式响应及支持帮助请求操作工可以通过暗灯系统的拉线开关或按钮实现报警、寻求帮助、停止生产线操作工拉动督导工到达区域，针对问题作出决定。FPS停止。设备呼叫当设备出现故障时处理相应问题。质量呼叫出现质量问题，按钮触摸屏按钮手动处理响应问题。例行呼叫ANDON板上会显示相关的信息巡检输送线ANDON功能ANDON功能—显示切换显示方式:在此模式下,可自动按一定周期循环显示实时生产信息，质解决方案关注微信公众号“找方案”获取更多行业解决方案报表统计—呼叫统计报表统计智慧工厂的生产管理智慧工厂的生产管理智慧工厂的物流管理智慧工厂的物流管理智慧工厂的质量管理智慧工厂的质量管理智慧工厂的设备管理智慧工厂的设备管理汽车厂零部件物流模式直供上线直送直送供应商供应商直供上线直送直送供应商供应商排序指令发布排序指令发布顺序要货令看板拉动433125125Andon拉动系统记录物料呼叫开始时间按下对应的物料呼叫按钮操作工发现需要补充线边物料按下对应的物料呼叫按钮操作工发现需要补充线边物料LED屏幕显示物料呼叫信息仓储打印机打印物料备货单仓储打印机打印物料备货单系统确认备货提取备货单备货“呼叫”物料呼叫状态更新为“备货”物料呼叫状态更新为“备货”物料呼叫状态更新为“已完成”发货至线边物料呼叫状态更新为“已完成”记录复位时间LED屏幕恢复正常显示物料请求物料请求呼叫复位物料请求物料请求打印指令呼叫复位呼叫复位路由器MES服务器路由器MES服务器TTIfl看板拉动看板拉动3312124455库区的规划仓位的规划AA物物ll层越高，移动效率低人员岗位规划调度员上架员下架员（叉车司机叉车司机）拣配员-一-一转运员仓储管理业务流程质检组托上架交易历史冻结/释放移动关闭交易历史冻结/释放移动库存动态调整转移盘点退库确认分拣分拣单下架下架单发料单收货流程发货通知单到货单装箱单托盘条码下架管理拣货路线规划U型拣货法A1A1A2A3A4A5A6A7A6A7A5Z型拣货法A6A7A5A1A2A1A2B1B1ll系统支持U型及Z型拣货法,为每个货位设置拣货顺序号ll系统根据拣货号生成最优拣货路线,减少人员无谓走动nn库存周转规则先进先出先到期先出按照任意批次属性组合进行库存周转nn预配规则按照批次进行库存锁定按照不同的包装级别进行库存预配nn分配规则进行库位锁定拣选库位分配和存储库位分配拆箱或者拆托分配组箱或者组托分配库存管理多角度的灵活的库存余量查询，以满足足不同角度的管理需要•.货主／产品，库位，批次完整的库存交易历史，完整的库存交易历史，将每—一项活动的内容、时间、操作人人都详细地记录下来。可以以此作为作业统计的重要依据。为了提高高空间利用率或者方方便拣货而而对商品在仓库内进行行合理的移动可能由于种种原因需要对库存进行行冻结，例如商品损坏，保税货物，质量检验，客户通知，应收账款等原因。并在同等条件下可以对库存进行行解冻。当系统记录的库存与实际库存发生生偏差时，需要提供工工具以对系统库存进行行及时的调整。在在VMI管理模式下，伴随着出货通知是货物所有权的转移。需要系统提供功能以实现库存在不同货主之间的转移。解决方案解决方案关注微信公众号“找方案”获取更多行业库存管理盘点管理n基于流程管理的盘点模式账n不同的循环盘点机制异常盘点随机盘点差异冻结库存执行盘点盘点登记完成盘点盘点登记冻结库存误差报表维护盘点冻结库存执行盘点盘点登记完成盘点盘点登记冻结库存误差报表维护盘点取消冻结取消冻结误差误差报表智慧工厂的生产管理智慧工厂的生产管理智慧工厂的物流管理智慧工厂的物流管理智慧工厂的质量管理智慧工厂的质量管理智慧工厂的设备管理智慧工厂的设备管理质量管理EW-MES涵盖了物料质量控制化管理平台。品质源于不懈的追求质量控制质量Hold车辆－质检部门根据测试要求可以短时间的Hold车辆质量检查完成后释放车辆入库避免质量问题传递车辆状态信息车辆状态信息够同步到车辆车辆合格证车辆合格证求Hold车量做进关键件追溯•产品条码•产品批号信息缺陷代码维护系统提供缺陷树信息的定义，缺陷树结构如下：缺陷主组->缺陷部位->检测项目->位置信息->相关部位->缺陷信息->责任单位，类似下图结构树图缺陷问题处理智慧工厂的生产管理智慧工厂的生产管理智慧工厂的物流管理智慧工厂的物流管理智慧工厂的质量管理智慧工厂的质量管理智慧工厂的设备管理智慧工厂的设备管理生产监控PMCPMC系统将被用来实时地监视生产状态，测量和跟踪生产设备的工作情况，当生产设备出现生产问题时，PMC系统将向车间人员报警。该系统将监视生产的节拍时间、设备的正常运行时间、故