基于車間底層設備信息化的制造執(zhí)行系統(tǒng)

1、基于車間底層設備信息化的制造執(zhí)行系統(tǒng)——基于機械加工車間物聯(lián)網的生產任務的實時控制1.概述企業(yè)的底層生產設備的信息化對提高產品的市場競爭力、強化企業(yè)的內部管理有重大意義，但是這項工作又面臨難以克服的困難而很少真正得到實現(xiàn)。首先，生產車間有大量的傳統(tǒng)設備，不具備信息化的基本條件，其次部分新型自動化設備，有數(shù)據(jù)交換的接口，但是標準不一，集成困難，連網不方便。企業(yè)的信息化缺少底層數(shù)據(jù)的支持而成了殘缺的信息化，沒有根基的信息化。底層設備的信息形

2、式多樣，來源各異。車間管理人員和檢驗人員每天用大量的時間填寫報表，再輸入到計算機中。由于數(shù)據(jù)太多，只能對部分數(shù)據(jù)進行處理，而有關開完工時間、檢驗調試過程、設備的狀態(tài)等等極具分析價值的數(shù)據(jù)無暇記錄。底層數(shù)據(jù)的采集困難使得ERP的生產計劃只能離線產生而不具備操作性，質量分析難以深入。本成果針對數(shù)控設備和普通設備采取不同的數(shù)據(jù)感知方法，做到自動的雙向無縫的傳輸數(shù)據(jù)，不僅使生產狀態(tài)信息及時傳輸給管理層，而且將管理層的調整和控制指令下傳到每臺設備

3、上，將全部設備的程序傳輸、狀態(tài)監(jiān)控、生產數(shù)據(jù)采集、優(yōu)化排產等功能集成在一起，在較大程度上提高了資源的利用率。本成果開發(fā)了智能數(shù)據(jù)采集器，分別從以太網口、智能數(shù)據(jù)采集器獲取數(shù)據(jù)，利用電流模式和數(shù)控程序宏指令辨識和獲取機床的加工狀態(tài)信息，不受數(shù)控系統(tǒng)或廠家型號的限制，既可得到加工信息，又可以收發(fā)數(shù)控程序。研究成功了基于RFID和無線網絡的數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)，將每個加工任務綁定在RFID卡上，無線數(shù)據(jù)終端綁定在設備上，自動記錄加工、檢驗、調試發(fā)

4、生的時間和所在的設備并在現(xiàn)場輸入加工的質量數(shù)據(jù)，顯示本臺設備的生產指令等信息。根據(jù)采集到的實際加工時間、設備狀態(tài)等信息，自適應地重構生產計劃，保證生產目標的實現(xiàn)；同時，根據(jù)實際加工工時更新原來安排的工時定額。建立了生產在制定能力計劃時根據(jù)設備的實時狀況來選擇設備，將并行異質等效設備列入選擇范圍。通過四維算法進行計劃的優(yōu)化重構。進一步挖掘現(xiàn)有設備的潛力。2.功能模塊生產執(zhí)行系統(tǒng)包括車間生產計劃和調度、生產過程監(jiān)控、生產任務查詢、數(shù)據(jù)采集、

5、質量檢測與控制、物料跟蹤、原輔料消耗控制、成本管理、統(tǒng)計分析、人力資源管理、Web服務等功能：生產計劃和調度：根據(jù)生產的現(xiàn)狀將上層的生產計劃轉化為車間的作業(yè)計劃，制定各個工作中心的任務作業(yè)順序、開工和完工時間、生產準備要求等，對設備能力進行平衡。生產過程控制：根據(jù)生產工藝控制生產過程，可通過連接設備控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動投料控制，監(jiān)控在制品、成品和物料的生產狀態(tài)和質量狀態(tài)，并支持訂單取消、產品改制、加裝、分批、返工、補料等事務的處理，實時統(tǒng)計

6、車間采集數(shù)據(jù)。該模塊還包括通過數(shù)據(jù)終端雙向提醒和報警功能，提醒管理者和操作者及時處理緊急事務。數(shù)據(jù)采集：主要采集兩種類型的數(shù)據(jù)，一種是基于自動識別技術（RFID、BarCode）的數(shù)據(jù)采集，主要應用于離散行業(yè)的裝配數(shù)據(jù)采集，另一類是基于設備的自身數(shù)據(jù)采集，主要應用于自動控制設備如數(shù)控機床或流程自動化設備的物料信息采集。該功能在于設置參數(shù)，管理數(shù)據(jù)傳輸，查看設備狀態(tài)等。明確產品的成本狀況，有改進的目標，成本數(shù)據(jù)來源于實際生產過程和材料的領

7、用。本系統(tǒng)自動記錄和輸入實際制造成本的所有要素，所采集的數(shù)據(jù)包含時間、加工者、設備、材料，并依此分攤全部間接費用。產品的成本還包括車間的非直接生產因素，如培訓，設備維護，工裝制造調試，現(xiàn)場管理等，用本系統(tǒng)可以將這些任務以發(fā)卡的形式作為類似于生產任務的形式布置下去，統(tǒng)計其實際的成本。產品的總成本還包括質量成本，以前的生產不容易得到完整的質量成本數(shù)據(jù)，也無法將每批任務的檢驗費用、廢品損失真正統(tǒng)計出來，但在這套系統(tǒng)中，每次檢驗都通過數(shù)據(jù)終端輸

8、入檢驗數(shù)據(jù)，批號，數(shù)量，缺陷類型，檢驗時間，檢驗者等全部自動輸入數(shù)據(jù)庫，且按照產品、批次、加工者等分類統(tǒng)計分析。至此生產成本問題才能真正得到解決。2）產品領先當產品設計完成后如何盡快試制定型投放市場，是每個企業(yè)必須面對的問題，傳統(tǒng)做法的困惑在于：生產和新品開發(fā)爭資源，兩頭都很緊迫，但人力和設備有限；新品開發(fā)工藝不成熟，沒有定額記錄，生產檢驗人員不愿做，加重了管理負擔。在這套系統(tǒng)中，由于所有生產過程均實時記錄，通過ERP的調度排產功能模塊

9、，很快就能找到最佳調度方案，提高設備利用率20%以上，相當于不購買設備而擴大了生產能力。同時照實際記錄新品開發(fā)的加工時間，也使合理評估生產者的績效有了科學依據(jù)，管理者的指揮比較容易。3）顧客親密度領先冠云公司的客戶群是企業(yè)，客戶也是市場競爭的參與者，對供貨時間和數(shù)量，品種和質量的要求很高，希望供應商的計劃與主機廠的計劃高度匹配，信息透明，具備充分的可預測性和可調性。本系統(tǒng)具備雙運行模式，即可在廠內局域網內運行，也能夠在互連網上登錄查看，

10、輸入信息，客戶可知道每批任務的進展情況，可與客戶交流溝通，甚至可賦予客戶一定的調整權限。按照產業(yè)鏈優(yōu)化的理論，構建虛擬企業(yè)、動態(tài)聯(lián)盟，要解決快和廉的問題，只有將生產過程透明了（在安全前提下），才能面對瞬息萬變的市場環(huán)境，做出及時的調整，這樣在遙遠地理位置的企業(yè)，可以身臨其境般感受計劃的一步步實現(xiàn)，才可以放心購買本公司的產品。（二）優(yōu)化企業(yè)管理1）全面評估車間管理水平，創(chuàng)造更高的生產效益本系統(tǒng)可以采集的數(shù)據(jù)不僅有生產進程的全部數(shù)據(jù)，也包括

11、成本、質量、輔料、設備維護、培訓等等實際數(shù)據(jù)，能夠全方位地分析管理狀況，鼓勵車間管理者向可持續(xù)發(fā)展的方向進行全面管理。2）為ERP提供強有力的數(shù)據(jù)支持解決了ERP在生產管理方面的數(shù)據(jù)瓶頸，形成了生產計劃和執(zhí)行的閉環(huán)，消除了巨大的實時數(shù)據(jù)的采集壓力，使ERP的投資價值得到體現(xiàn)。應用情況：在4家企業(yè)運行了多年，在基本不增加資源的情況下生產效率提高10%~20%，按時交貨率從63％左右提高到85％以上。近三年企業(yè)總計新增利潤3089萬元，稅收