離散型mes製造執行系統架構功能及選購要點介紹

離散型mes製造執行系統架構功能及選購要點介紹！離散型mes製造執行系統怎麼選如何用？

　1 概述

　　當前閥門工廠的運營模式是按訂單訂製生產，外購原輔料、零部件、成品等都體現出離散型製造業多品種、小批量的特點，這對生產過程中的庫存管理、排產、人員以及質量管理的實時性提出了較高的要求。目前大部分中小型工廠的管理工作都依賴於人工，這不僅制約了工作效率，也無法實現生產管理流程的數據化和透明化，急需建立基於數據驅動的智能工廠管理模式。製造執行系統(以下簡稱：MES)是將現代信息化技術應用於生產車間製造過程管理的一種解決方案，可以有效連接上層生產管理系統(比如ERP系統)與車間的現場控制。

　　本文以閥門工廠爲研究對象，首先對工廠業務的流程和管理需求進行梳理，理清內部邏輯關係，然後在微服務架構下開發各功能模塊和軟件系統。在工廠上線後，運行結果表明，該MES軟件系統的庫存、排程、看板、人員、設備和工具、質量分析等功能模塊符合生產過程管理的需求，實時性強，人機交互良好，操作簡便，爲實現智能工廠奠定了良好的信息化基礎。

　　2 MES軟件架構

　　MES作爲連接工廠計劃層和車間層執行系統的中間層，不同的企業對MES的功能要求是不同的，具有訂製性的特點。爲了讓系統能提供快速模塊化選配能力，本文採用層次化、模塊化、可插拔的體系架構，通過現有模塊的選配、替換和擴展，可以提供快速滿足用戶訂製需求的能力，同時如果客戶需求調整，軟件功能也可相應靈活調整。本文的軟件基礎平臺提供了非常好的複用性，併爲功能擴展提供插槽，可以非常低的價格獲得升級帶來的好處。基於以上提供的個性化定製層，通過基於平臺之上可複用資源庫的組件選配、系統建模、二次開發擴展，提供滿足個性需求的能力。基於微服務架構，將應用程序的不同功能單元(本文稱之爲微服務)通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯繫起來，使模塊保持良好的內聚性，模塊間鬆散相關，使得系統具有良好的複用性、集成性、可移植性。本文MES的架構如圖1所示。集羣基於通用Linux 操作系統，通過容器化實現了服務的解耦，工藝文件等公司資料存放在分佈式文件系統glusterfs中，投屏基於websoket進行數據的更新，由tomcat對外提供web的服務。

　　3 MES功能模塊開發

　　根據對閥門工廠的業務流程分析，結合該工廠的特殊需求，比如考勤、工時統計、工具管理等，本文確定MES軟件的功能點主要包括：用戶管理模塊、考勤模塊、基礎數據模塊、設備管理模塊、生產管理模塊、工具管理模塊、投屏模塊等。細節要求如圖2所示。

　　3.1 用戶模塊

　　用戶模塊主要分爲用戶管理和角色管理，如圖3所示。用戶管理用於維護員工的個人信息，角色管理每個員工的權限，不同角色可以根據權限來訪問MES的不同功能模塊並進行相應的操作。

圖3

　　3.2 考勤模塊

　　應用人臉識別技術，在MES中設置考勤功能。根據廠家的特別需求，配置相應字段信息，每小時考勤一次，記錄考勤結果，並在大屏上進行展示。對規定時間內未完成人臉識別考勤認證的員工，做考勤異常報警提示。通過服務器串口外接一個短信貓池設備，給管理員或者設定的用戶發送考勤異常報警短信。

　　工人從“入口考勤機”考勤進行入車間登記，從“出口考勤機”進行出車間登記。中途整點考勤可以在任一整點考勤機上進行考勤，信息在系統內共享。整點考勤人員範圍包括，在系統配置的時間段內，在入考勤機上考勤過的但沒有在出考勤機上考勤過的人員。整點考勤的時間範圍包括，系統配置的時間段內的整點時間。對在考勤時間範圍內，對需要考勤的人員進行整點考勤，對缺勤人員進行告警處理。對於考勤機中的無效的離職人員，應及時進行數據的刪除和維護。

　　3.3 基礎數據模塊

　　基礎數據模塊是定義不同型號的產品BOM表及內部零部件的裝配關係的關鍵環節。首先對產品的型號相關數據進行錄入，成品可配置多個子零件的半成品，半成品配置多個毛坯或者原材料。對產品型號進行生產工序配置，將工藝文件綁定在產品的具體工序上，並在每道工序上關聯車間屬性、設備、人員、工時等基本信息。此外，此模塊中還包括了物料庫存管理功能，可以實時反映物料流水情況。

　　3.4 設備管理模塊

　　該模塊功能主要包括：機臺設備添加，機臺設備可生產產品工序配置，機臺設備可操作員工配置以及機臺設備標準工時維護。設備標準工時維護是按每生產一件產品多少小時來統計的。

　　3.5 生產管理模塊

　　生產管理第一步是生產訂單的管理，主要通過手動的方式錄入生產訂單，其中包括生產車間、產品型號、產品特殊性說明等。也可以通過中間表的方式，從ERP系統中自動對接。第二步是訂單結果確認，主要通過掃碼方式對訂單結果確認，在條件允許的情況下對不合格訂單信息進行錄入，並對訂單生產進行跟蹤，結果顯示在大屏上。界面如圖7所示。

　　生產訂單到工單的拆分是系統自動完成的，操作人員只需要在對應的生產計劃條目上點擊拆工單，即可自動生成該計劃的工單。主要過程爲，取得生產計劃中產品信息，包括產品編碼、產品代號、計劃數量，根據產品編碼與工序管理中的產品編碼關聯，生成工單信息。整理成代碼邏輯如下：

　　for each product in productplan

　　for each product in procedure

　　{

　　if(product.valid==ture)

　　generate worksheet;

　　}

　　for each end

　　for each end;

　　工單拆分之後，就可以根據需要進行派工，其過程爲：取得工單中產品信息、計劃數量、已生成數量，根據產品編碼與機臺設備工時管理中的工時定額和操作工信息，生成派工單信息。其中零件的派工數量以當前機臺的工時定額，以及前一道工序的已完成數量和當前的派工數量之和作爲參考進行派工。對於產品的工單，完成後，需要扣除拆工單中對應零件的已使用數量。另外根據機臺工時配置和完成數據，生成員工工時數據。

　　3.6 工具管理模塊

　　工具管理包括勞動工具和工裝夾具的出借和回收流程，通過對工具進行賦碼，在使用過程中讀碼對工具進行實時管理，管理人員可以在系統中實時查詢工具使用情況。利用基礎數據模塊中的工時工具管理菜單定義工序中的各種工具。

　　3.7 智能投屏模塊

　　車間管理員投屏與機臺進行綁定，對產線的實際排產信息和機臺完成量進行顯示，同時展示產品的工序和工藝文件。

　　通過查看當前時間段的派工單，找到對應機臺信息，顯示到對應的投屏，存在多個機臺顯示在一個投屏的情況，此時通過遙控器左右鍵切換到不同機臺。

　　4 結束語

　　推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合。工業互聯網已經上升爲國家戰略。MES作爲生產管控類的工業軟件，是工業互聯網平臺重要的組成部分。滿足離散型製造業用戶大規模個性化定製和柔性生產的要求，是MES的發展趨勢。本文針對閥門工廠的實際業務需求和流程，基於微服務架構，針對性的開發出庫存管理、生產排程、電子看板、人力資源管理、設備管理、質量管理等功能模塊。系統運行狀態表明，該系統很好地滿足了生產過程所涉及的業務功能的管控需求，特別是排產、工時統計、工具管理、考勤等，提升了生產效率，實現了生產過程管理的透明化和精益化，爲建成數據驅動的智能。

　　什麼是離散型製造企業？

　　離散型製造企業的產品往往由多個零件經過一系列並不連續的工序的加工最終裝配而成。

　　離散型MES系統是怎樣的？

　　離散型MES系統，比較適合定製類產品的生產管理，從生產計劃開始到成品，全程都通過MES系統管控起來。採用離散方式製造的產品往往由多個零件經過一系列並不連續的工序的加工最終裝配而成，其生產過程中的原材料—半成品—成品物理特徵明確，容易搬運以及標識，如果產品單件價值較高，且有可追溯性以及流程控制的需求。

　　如何更好的運用離散型MES系統？

　　（1）規範原始資料：通過與上層設計系統的集成，及時更新生產數據，指導生產現場作業。管理車間各種資源，實現車間資源的規範性管理，同時提供生產排程的重要依據。

　　（2）生產追溯：建立完整的生產數據檔案，形成全面的正反向追溯體系，可隨時隨地追溯產品基本信息，物料信息，生產信息，質量信息，界定責任，減少召回損失。

　　（3）加強生產現場的管控：根據生產計劃的指導和現場設備的操控，實現對生產現場的有力監控。

　　（4）無紙化生產排程：從銷售合同開始中間涉及年計劃、月計劃、周計劃、日計劃，直至生產派工單進行管理，實現生產排程無紙化，真正做到生產排程可管理，可查詢，可追溯、可修改。

　　（5）打通企業的三級信息流：MES系統幫助離散型企業填補了上層計劃系統和底層控制系統的信息斷層，實現了企業三級信息流的通暢。

　　（6）實現車間智能化管理。離散型製造企業MES系統能夠覆蓋95%的車間管理業務，實現車間內部的信息流、財務流、控制流的協同，進一步改善生產車間的管理手段，同時也提升了生產效率。

　　MES系統是離散型製造業提高企業核心競爭力的重要手段之一。離散型製造企業通過MES系統能夠對企業車間的生產管理、物流管理、質量管理、資源管理等方面進行全程管控，提高生產效率，降低生產成本，還幫助離散型製造企業規範車間現場的管理模式，完成車間的信息化建設。