• 關鍵詞： MES 電力設備制造業(yè)
• 摘要：當前電力設備制造業(yè)面臨市場的激烈競爭，改變了從前以計劃為主的生產(chǎn)方式，改為以客戶需求為中心來指導生產(chǎn)，企業(yè)按客戶訂單來安排生產(chǎn)計劃。在這種情況下，將MES引入電力設備制造業(yè)具有重要的意義。

1 課題研究的意義

當前電力設備制造業(yè)面臨市場的激烈競爭，改變了從前以計劃為主的生產(chǎn)方式，改為以客戶需求為中心來指導生產(chǎn)，企業(yè)按客戶訂單來安排生產(chǎn)計劃。在這種情況下，將MES引入電力設備制造業(yè)具有重要的意義：

(1)電力設備制造業(yè)企業(yè)的運營部門能夠了解車間生產(chǎn)線的情況，實時掌握生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)。生產(chǎn)過程發(fā)生任何異常問題如：生產(chǎn)物料缺失、人員怠工、設備故障、質量問題等，管理層將能夠實時獲取異常狀況，并在第一時間針對異常進行處理。這樣確保生產(chǎn)的順利進行，并提高原材料、設備、人員利用率，從而大大減低生產(chǎn)成本。

(2)可以使銷售部門實時了解車間生產(chǎn)狀況，讓客戶實時了解訂單的進度。利用MES系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)統(tǒng)計，方便銷售團隊更準確預測市場從而可以更針對性制定銷售計劃。

(3)對生產(chǎn)過程的電力設備進行集成管理，通過系統(tǒng)自動控制電力設備，從而提升生產(chǎn)線自動化水平。

(4)可以實現(xiàn)文檔管理、人員管理、生產(chǎn)過程與產(chǎn)品管理信息化。集中各方面數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，避免信息孤島發(fā)生。

2 系統(tǒng)設計原則

制造執(zhí)行系統(tǒng)開發(fā)的最終目的是使系統(tǒng)應用到實際的生產(chǎn)管理中去，使其服務于生產(chǎn)、方便管理，使全廠的生產(chǎn)在信息化管理的方式下更加趨于合理化，最終提高整個企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，在系統(tǒng)設計階段應遵循以下原則：

2.1 易用性原則

MES系統(tǒng)是為解決當前生產(chǎn)管理中存在的問題而開發(fā)實施的一個應用系統(tǒng)。不同行業(yè)之間的MES存在著很大的差距，因此能否很好的滿足生產(chǎn)業(yè)務的需要、充分解決工作中的實際問題，取得高投資回報是檢驗系統(tǒng)質量的主要因素。電力設備制造企業(yè)MES系統(tǒng)是用于生產(chǎn)車間層面的一個執(zhí)行系統(tǒng)，它面對的用戶主要是在車間作業(yè)的操作者。這些操作普的特點是普遍受教育程度比較低、對電腦應用不是太熟悉，如果設計出來的系統(tǒng)讓使用者感覺到難用，他們不會積極地使用系統(tǒng)。這將導致使用者對日常系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護產(chǎn)生反感甚至將導致系統(tǒng)被棄用的風險。因此這個MES系統(tǒng)的設計應該遵循易用性的原則。

2.2 系統(tǒng)先進性

系統(tǒng)的設計應該使用當前IT流行以及當前業(yè)界認可的先進技術。本電力設備制造金業(yè)MES系統(tǒng)以.NET為平臺，利用WCF-Windows Comnlunkation Framework技術使前端與后臺可以進行有效數(shù)據(jù)通訊，后臺使用微軟的SQL Server 2008作為數(shù)據(jù)庫存儲、系統(tǒng)提供大量的對象模型、屬性、事件充分滿足客戶定制功能模塊的無縫集成。

2.3 系統(tǒng)開放性

電力設備制造企業(yè)MES將面臨ERP、PDM以及諸多現(xiàn)場設備的集成，因此平臺開放性尤其重要。本系統(tǒng)提供豐富的接口集成如SAP，Access，PLC，Modbus，Modhus TCP，RS232/RS485等常用接口方式。

2.4 數(shù)據(jù)可靠性和完整性

本采用目前業(yè)界廣泛應用的企業(yè)級事物管理框架。無論業(yè)務怎樣復雜，數(shù)據(jù)的準確性和一致性均可得到保證。系統(tǒng)采取其獨特的歷史數(shù)據(jù)信息流技術，對某特定生產(chǎn)事件的數(shù)據(jù)記錄集合采取緩存、填充、完成、更新等一系列處理，可以保證大滯后的數(shù)據(jù)，如遠程數(shù)據(jù)和質量數(shù)據(jù)等能確保數(shù)據(jù)完整性且集成到正確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)集合中。

3 需求分析

本文以某電力設備制造廠為依托，對其生產(chǎn)現(xiàn)狀進行需求分析，設計并實現(xiàn)與該廠運作相符合的制造執(zhí)行系統(tǒng)。

3.1 生產(chǎn)線簡介

某公司斷路器生產(chǎn)線是一條由國外知名廠家以及國內(nèi)專業(yè)廠家共同開發(fā)的先進的斷路器生產(chǎn)線。最高年產(chǎn)能可達到6萬臺，并且還具有擴張到年產(chǎn)8萬臺的能力，滿足用戶和日益增長的市場需求。

整個生產(chǎn)線主要由控制系統(tǒng)、電動滾筒傳送線、專用夾具、移栽小車、提升機、空板返回線等組成一個整體?？刂葡到y(tǒng)采用現(xiàn)場總線及PLC進行自動化控制，包括了生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)和產(chǎn)品流程控制兩部分，實現(xiàn)了生產(chǎn)線的設備和產(chǎn)品流程的自動化。極大地減輕了勞動強度、簡化了生產(chǎn)流程、提高了生產(chǎn)線的運行效率。具有自動化程度高、可靠性和安全性好等特點。自動專用裝配、檢驗夾具及德國進口的斷路器測試設備確保輸出高質量的產(chǎn)品。

3.2 車間布局

某公司當前舍有12kV斷路器生產(chǎn)線3條，40kV與KAT斷路器生產(chǎn)線給一條、從左向右排列：前面三條為12kV斷路器生產(chǎn)線，然后為40kV斷路器生產(chǎn)、KAT斷路器生產(chǎn)線。

4 系統(tǒng)物理結構

由于計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展以及一些地理上分散經(jīng)營的商業(yè)集團、公司對數(shù)據(jù)庫應用的要求，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的運行環(huán)境從單機擴辰到網(wǎng)絡，對數(shù)據(jù)的處理由集中式走向分布式。分布式的含義主要體現(xiàn)在三點：處理的分布、數(shù)據(jù)的分布和功能的分布。分布式環(huán)境要求企業(yè)信息系統(tǒng)采用具備分布處理信息功能的結構?？蛻舳?服務器結構便是這樣一種數(shù)據(jù)庫體系結構。客戶機/服務器結構由客戶端和服務器組成?？蛻舳送瓿蓴?shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)表示、用戶接口等功能：服務器端完成DBMS的核心功能，包括對數(shù)據(jù)的處理和將結果返回到客戶端等。本系統(tǒng)物理結構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)物理結構

5 系統(tǒng)的總體架構設計

針對系統(tǒng)需要與用戶交互較多而且多數(shù)用戶文化層次較低等的特點，從易用性、友好性等方面考慮，因此選用C/S模式、總體架構設計如圖1所示。從架構層次視角來看：在客戶端分三層分別為：客戶端UI層、客戶端邏輯處理層、底層IO接口：在服務器端也分三層：分別為遠程數(shù)據(jù)IO接口、服務器端業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層。通過WCF技術，客戶端可以調(diào)用服務器端所提供的服務。具體如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體架構設計圖

6 系統(tǒng)的功能設計

本系統(tǒng)的功能模塊由兩大部分組成，分別為生產(chǎn)控制管理模塊和報表查詢模塊。生產(chǎn)控制管理模塊又分為工單管理、在制品實時監(jiān)控、質量管理、流程管理、工藝文件管理、員工管理、圖紙查看七個功能模塊。報表查詢查詢子系統(tǒng)分為FPY報表、質量缺陷統(tǒng)計報表、生產(chǎn)產(chǎn)能報表、工人產(chǎn)出報表、交貨周期報表五個功能模塊。各個模塊實現(xiàn)自己功能的同時相互關聯(lián)相互制約，本系統(tǒng)的功能結構框圖如圖3所示。

圖3 MES功能結構框圖

生產(chǎn)控制與管理模塊：

(1)工單管理模塊：可以把SAP里面已經(jīng)釋放的生產(chǎn)訂單下載到MES數(shù)據(jù)庫，然后在各個工位有序的顯示。

(2)在制品實時監(jiān)控模塊：可以實時跟蹤在生產(chǎn)線上在制品的生產(chǎn)過程。

(3)質量管理：對生產(chǎn)的各個工序的各種質量等級標準進行錄入，生成質量等級列表。對各工序生產(chǎn)出的不舍格半成品或成品以及不舍格原因和解決辦法進行錄入，生成故障診斷列表，供以后查詢參考，進而提高產(chǎn)品質量。

(4)流程管理：可以按設計好的產(chǎn)品工藝動態(tài)設置產(chǎn)品的流程。

(5)工藝文件管理：可以針對產(chǎn)品類型與生產(chǎn)工序進行工藝文件的配置，方便工人在各自工序生產(chǎn)時查閱工藝文件，提高生產(chǎn)效率，以便實現(xiàn)車間的無紙化目標。

(6)用戶管理：可以對用戶的基本信息進行管理，將用戶的登錄信息作成條碼，當用戶登錄系統(tǒng)時通過掃描條碼信息將可以方便登錄系統(tǒng)，省去繁瑣鍵盤錄入工作。系統(tǒng)通過角色設置權限。如系統(tǒng)管理員具有最的管理權限，可以對本系統(tǒng)的所有用戶進行管理，如添加用戶、刪除用戶、修用戶權限等：工頭具有超級用戶的權限，可以從SAP下載工單、更改工單優(yōu)先級、質量缺陷原因配置維護等。

(7)圖紙查看：實現(xiàn)與Smarteam數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)集成，在生產(chǎn)過程中可實時在線查看裝配零件的二維或三維圖紙。

7 系統(tǒng)分層設計

基于第5節(jié)系統(tǒng)的整體架構分析以及第6節(jié)功能設計分析，系統(tǒng)分層設計如圖4所示。系統(tǒng)按組件化的方式進行設計，把功能相對對立的模塊包裝為組件。最后系統(tǒng)整體再由各組件統(tǒng)一拼裝而成。

圖4 系統(tǒng)分層

8 總結

通過這套電力設備制造企業(yè)MES系統(tǒng)彌舍了企業(yè)計劃層和生產(chǎn)車間過程控制系統(tǒng)之間的間隙，幫助企業(yè)降低成本，按期交貨，提高產(chǎn)品及服務質量，使企業(yè)能在全球化的競爭中立于不敗之地。堅于筆者水平，本系統(tǒng)還存在諸多不足，比如SAP與MES數(shù)據(jù)同步性，系統(tǒng)性能等方面還有諸多要提高的地方。這將激勵我以后工作中不斷努力，積極尋找問題解決辦法，希望再下一個項目中可以設計車更完善的系統(tǒng)。