基于車間底層設(shè)備信息化的制造執(zhí)行系統(tǒng)

1、基于車間底層設(shè)備信息化的制造執(zhí)行系統(tǒng)——基于機(jī)械加工車間物聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)任務(wù)的實(shí)時(shí)控制1.概述企業(yè)的底層生產(chǎn)設(shè)備的信息化對(duì)提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、強(qiáng)化企業(yè)的內(nèi)部管理有重大意義，但是這項(xiàng)工作又面臨難以克服的困難而很少真正得到實(shí)現(xiàn)。首先，生產(chǎn)車間有大量的傳統(tǒng)設(shè)備，不具備信息化的基本條件，其次部分新型自動(dòng)化設(shè)備，有數(shù)據(jù)交換的接口，但是標(biāo)準(zhǔn)不一，集成困難，連網(wǎng)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(méi)有根基的信息化。底層設(shè)備的信息形

2、式多樣，來(lái)源各異。車間管理人員和檢驗(yàn)人員每天用大量的時(shí)間填寫報(bào)表，再輸入到計(jì)算機(jī)中。由于數(shù)據(jù)太多，只能對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，而有關(guān)開完工時(shí)間、檢驗(yàn)調(diào)試過(guò)程、設(shè)備的狀態(tài)等等極具分析價(jià)值的數(shù)據(jù)無(wú)暇記錄。底層數(shù)據(jù)的采集困難使得ERP的生產(chǎn)計(jì)劃只能離線產(chǎn)生而不具備操作性，質(zhì)量分析難以深入。本成果針對(duì)數(shù)控設(shè)備和普通設(shè)備采取不同的數(shù)據(jù)感知方法，做到自動(dòng)的雙向無(wú)縫的傳輸數(shù)據(jù)，不僅使生產(chǎn)狀態(tài)信息及時(shí)傳輸給管理層，而且將管理層的調(diào)整和控制指令下傳到每臺(tái)設(shè)備

3、上，將全部設(shè)備的程序傳輸、狀態(tài)監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、優(yōu)化排產(chǎn)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(wǎng)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(shí)和獲取機(jī)床的加工狀態(tài)信息，不受數(shù)控系統(tǒng)或廠家型號(hào)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)，將每個(gè)加工任務(wù)綁定在RFID卡上，無(wú)線數(shù)據(jù)終端綁定在設(shè)備上，自動(dòng)記錄加工、檢驗(yàn)、調(diào)試發(fā)

4、生的時(shí)間和所在的設(shè)備并在現(xiàn)場(chǎng)輸入加工的質(zhì)量數(shù)據(jù)，顯示本臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)指令等信息。根據(jù)采集到的實(shí)際加工時(shí)間、設(shè)備狀態(tài)等信息，自適應(yīng)地重構(gòu)生產(chǎn)計(jì)劃，保證生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，根據(jù)實(shí)際加工工時(shí)更新原來(lái)安排的工時(shí)定額。建立了生產(chǎn)在制定能力計(jì)劃時(shí)根據(jù)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀況來(lái)選擇設(shè)備，將并行異質(zhì)等效設(shè)備列入選擇范圍。通過(guò)四維算法進(jìn)行計(jì)劃的優(yōu)化重構(gòu)。進(jìn)一步挖掘現(xiàn)有設(shè)備的潛力。2.功能模塊生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)包括車間生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、生產(chǎn)任務(wù)查詢、數(shù)據(jù)采集、

5、質(zhì)量檢測(cè)與控制、物料跟蹤、原輔料消耗控制、成本管理、統(tǒng)計(jì)分析、人力資源管理、Web服務(wù)等功能：生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度：根據(jù)生產(chǎn)的現(xiàn)狀將上層的生產(chǎn)計(jì)劃轉(zhuǎn)化為車間的作業(yè)計(jì)劃，制定各個(gè)工作中心的任務(wù)作業(yè)順序、開工和完工時(shí)間、生產(chǎn)準(zhǔn)備要求等，對(duì)設(shè)備能力進(jìn)行平衡。生產(chǎn)過(guò)程控制：根據(jù)生產(chǎn)工藝控制生產(chǎn)過(guò)程，可通過(guò)連接設(shè)備控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投料控制，監(jiān)控在制品、成品和物料的生產(chǎn)狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài)，并支持訂單取消、產(chǎn)品改制、加裝、分批、返工、補(bǔ)料等事務(wù)的處理，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)

6、車間采集數(shù)據(jù)。該模塊還包括通過(guò)數(shù)據(jù)終端雙向提醒和報(bào)警功能，提醒管理者和操作者及時(shí)處理緊急事務(wù)。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(dòng)識(shí)別技術(shù)（RFID、BarCode）的數(shù)據(jù)采集，主要應(yīng)用于離散行業(yè)的裝配數(shù)據(jù)采集，另一類是基于設(shè)備的自身數(shù)據(jù)采集，主要應(yīng)用于自動(dòng)控制設(shè)備如數(shù)控機(jī)床或流程自動(dòng)化設(shè)備的物料信息采集。該功能在于設(shè)置參數(shù)，管理數(shù)據(jù)傳輸，查看設(shè)備狀態(tài)等。明確產(chǎn)品的成本狀況，有改進(jìn)的目標(biāo)，成本數(shù)據(jù)來(lái)源于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程和材料的領(lǐng)

7、用。本系統(tǒng)自動(dòng)記錄和輸入實(shí)際制造成本的所有要素，所采集的數(shù)據(jù)包含時(shí)間、加工者、設(shè)備、材料，并依此分?jǐn)側(cè)块g接費(fèi)用。產(chǎn)品的成本還包括車間的非直接生產(chǎn)因素，如培訓(xùn)，設(shè)備維護(hù)，工裝制造調(diào)試，現(xiàn)場(chǎng)管理等，用本系統(tǒng)可以將這些任務(wù)以發(fā)卡的形式作為類似于生產(chǎn)任務(wù)的形式布置下去，統(tǒng)計(jì)其實(shí)際的成本。產(chǎn)品的總成本還包括質(zhì)量成本，以前的生產(chǎn)不容易得到完整的質(zhì)量成本數(shù)據(jù)，也無(wú)法將每批任務(wù)的檢驗(yàn)費(fèi)用、廢品損失真正統(tǒng)計(jì)出來(lái)，但在這套系統(tǒng)中，每次檢驗(yàn)都通過(guò)數(shù)據(jù)終端輸

8、入檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，批號(hào)，數(shù)量，缺陷類型，檢驗(yàn)時(shí)間，檢驗(yàn)者等全部自動(dòng)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，且按照產(chǎn)品、批次、加工者等分類統(tǒng)計(jì)分析。至此生產(chǎn)成本問(wèn)題才能真正得到解決。2）產(chǎn)品領(lǐng)先當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后如何盡快試制定型投放市場(chǎng)，是每個(gè)企業(yè)必須面對(duì)的問(wèn)題，傳統(tǒng)做法的困惑在于：生產(chǎn)和新品開發(fā)爭(zhēng)資源，兩頭都很緊迫，但人力和設(shè)備有限；新品開發(fā)工藝不成熟，沒(méi)有定額記錄，生產(chǎn)檢驗(yàn)人員不愿做，加重了管理負(fù)擔(dān)。在這套系統(tǒng)中，由于所有生產(chǎn)過(guò)程均實(shí)時(shí)記錄，通過(guò)ERP的調(diào)度排產(chǎn)功能模塊

9、，很快就能找到最佳調(diào)度方案，提高設(shè)備利用率20%以上，相當(dāng)于不購(gòu)買設(shè)備而擴(kuò)大了生產(chǎn)能力。同時(shí)照實(shí)際記錄新品開發(fā)的加工時(shí)間，也使合理評(píng)估生產(chǎn)者的績(jī)效有了科學(xué)依據(jù)，管理者的指揮比較容易。3）顧客親密度領(lǐng)先冠云公司的客戶群是企業(yè)，客戶也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的參與者，對(duì)供貨時(shí)間和數(shù)量，品種和質(zhì)量的要求很高，希望供應(yīng)商的計(jì)劃與主機(jī)廠的計(jì)劃高度匹配，信息透明，具備充分的可預(yù)測(cè)性和可調(diào)性。本系統(tǒng)具備雙運(yùn)行模式，即可在廠內(nèi)局域網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行，也能夠在互連網(wǎng)上登錄查看，

10、輸入信息，客戶可知道每批任務(wù)的進(jìn)展情況，可與客戶交流溝通，甚至可賦予客戶一定的調(diào)整權(quán)限。按照產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化的理論，構(gòu)建虛擬企業(yè)、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，要解決快和廉的問(wèn)題，只有將生產(chǎn)過(guò)程透明了（在安全前提下），才能面對(duì)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)環(huán)境，做出及時(shí)的調(diào)整，這樣在遙遠(yuǎn)地理位置的企業(yè)，可以身臨其境般感受計(jì)劃的一步步實(shí)現(xiàn)，才可以放心購(gòu)買本公司的產(chǎn)品。（二）優(yōu)化企業(yè)管理1）全面評(píng)估車間管理水平，創(chuàng)造更高的生產(chǎn)效益本系統(tǒng)可以采集的數(shù)據(jù)不僅有生產(chǎn)進(jìn)程的全部數(shù)據(jù)，也包括

11、成本、質(zhì)量、輔料、設(shè)備維護(hù)、培訓(xùn)等等實(shí)際數(shù)據(jù)，能夠全方位地分析管理狀況，鼓勵(lì)車間管理者向可持續(xù)發(fā)展的方向進(jìn)行全面管理。2）為ERP提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持解決了ERP在生產(chǎn)管理方面的數(shù)據(jù)瓶頸，形成了生產(chǎn)計(jì)劃和執(zhí)行的閉環(huán)，消除了巨大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集壓力，使ERP的投資價(jià)值得到體現(xiàn)。應(yīng)用情況：在4家企業(yè)運(yùn)行了多年，在基本不增加資源的情況下生產(chǎn)效率提高10%~20%，按時(shí)交貨率從63％左右提高到85％以上。近三年企業(yè)總計(jì)新增利潤(rùn)3089萬(wàn)元，稅收