基于MES的智能制造建设应用方案

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基于 MES 的 智能制造建设应用方案 目录 CONTENTE 01 制造业现状与趋势 02 智能制造解决方案 03 案例介绍 《中德合作行动纲要》包含工业 4.0 合作内容： ① 明确提出 " 工业 4.0" 对于未来中德经济发展具有重 大 意义。两国政府应为企业参与该进程提供政策支持 ② 将 " 工业 4.0" 议题纳入中德标准化合作委员会，双 方 一致决定更多关注未来领域，如电动汽车、高能效 智慧 能源控制 / 智慧家居、供水及污水处理 ③ 以中国担任 2015 年德国汉诺威博览会合作伙伴国为 契 机，进一步深化两国在移动互联网、物联网、云计 算、 大数据等领域合作。 《中国制造 2025 》 中国 制 造 Madein China ① 工信部编制《中国制造 2025 规划》 ,2015 年初正 式发 布 ② 数字化、网络化、智能化是新科技革命和产业变革的 核心技术，是信息化和工业化融合的主要方面，是对 传统产业进行转型升级的主要技术手段 ③ 借助工业技术和以物联网和互联网为代表的信息技术 深度融合，实现智能制造，从而推动制造业的结构调 整和产业升级，进而让中国在 2025 年跻身现代工业 强 国之列。 工业 4.0 与中国制造 2025 工业 4.0 引领变革 当全球的制造业在谈论大数据、智能制造、智能 物流以及智慧工厂的时候，一个全新的工业 4.0 时 代已经强势来袭，它正在引领全球制造业新的革 命浪潮 制造业现在及改革出路 · 由于自动化设备、 ERP 系统、互联网、物联网的快速发 展 应用需要企业对生产的协同资源、生产要求及生产实 际 状况及时反馈和传递，信息化和信息化系统集成已为大 势所趋 · 由于用户的个性消费升级，产品生命周期大大缩短 · 以往的少产品大批量向多产品小批量的生产模式转变 · 从按库存生产向按需生产转变，及时反映市场变化 · 制造成本不断上升、过程浪费、库存和周转精细化管理 不足；信息协同、降低成本、提升生产管理过程的精细 化管理 · 对产品质量更高的追求，制造环节更加重要 · 对产品制造过程中的质量主动性管理和预防、对质量问 题进行统计分析，指导质量的持续改善 生产协同 增强 制造质量 提升 生产模式 转变 生产管理 提升 自动化 信息化 数字化 智能化 状态感知 实时分析 自主决策 智能学习 连续加工 柔性控制 精准执行 智能控制 智慧工厂是融入了自动化设备、信息化系统、数字化决策以及人工智能形成人、机、物深度整合 的新一代系统工程 不要在落后的工艺流程上搞自动化 不 要 在 落 后 的 管 理 模 式 上 搞 信 息 化 智慧工厂升级路线 ● MRP( 资材所需量计划 ) - 根据产品构成标准信息 BOM ( 资材明细表 ) 和生产计划，在库信 息 等，为生产资材供需计划的系统 ● MRPⅡ( 生产资源计划 ) - 为达成生产计划，对所需的资源，即工作中心，生产率，可用设备， 可用人力等的计划功能等对 MRP 补充的系统 ● 通 过 ERP 信息的集成的全公司资源管理 - 实物信息，会计信息及资金的流动等重要公司内信息实时掌握 ● ERP - 整合 ERP 到 CRM,SCM,OA,WMS 等的领域 ● ERP II - 在企业内部业务领域，针对焦点而产生的 ERP 的范围扩散到外部 用 户，顾客的企业外部工艺领域，可以做到‘协同商务 ' 的 'ERP II' 概 念 登 场 初 期 MES · 1992 美国 MES 定义 ·MESA 11 个功能定义 · 半导体领域初期使用 expanded-MES · 半导体， FPD, 电子，航空， 化学，医疗 .. 整个制造领域 ·ERP 等的活用极大化必需 系统 e-Manufacturing · 供应商和合作伙伴相互协力，协作 · 信息共有及交换，计划及决定协作 ·Supply Chain Integration -Value Chain Integration 制造型企业管理演进 ◎ 计划系统和生产现场的实际信息的差异 ◎ 在生产现场作业中必要的信息提供及收集的界 限 ◎ 对现场的瞬间性变化，弹性应对能力的需要 ◎ 多品种少量生产体制的适用系统需要 为生产活动把资材 / 资源投入效率化 为企业活动把经营资源活用效率化 企业内 / 外部的资源活用极大化 1970 1980 1990 2000 2005 to the future ERP Ⅱ Extended ERP FRP MRPII MRP Extended ERP ERP MRPI Ⅱ MRP ERP MRPI Ⅱ MRP MRP IⅡ MRP MRP >ERP 构建对工作有帮助，但对生产有阻碍 >ERP 对成产现状的分析、品质管理、 schedule 功能缺乏 > 工 程 管 理 仍 然 依 赖 Excel >ERP 把工程人员与监督者变更为 Data 输入人员 >ERP 虽然有管理功能，但是使用很难 Figure 2:What's Missing After ERP (ManufacturingAnalysis Quality Management Plant Scheduling ERP 带来的负面影响 Production Sequencing Shop-Floor Control Lbe Manegmemt Maintenance Executian Work Instructions 根 据 AMR 调查， 53% 的顾客提 出， ERP 给工厂生产带来了负面的影响。 ERP ISSUE- 在制造业 ERP 构建后丢失的 是 ? Percentage of Responden ts SourceAMR Research 2000 Implementations? √ 有产品与工序的逻辑 √ 有过程半成品管理 √ 有生产工序的管理 √ 有工序关联设备管理 √ 有工序关联工种管理 √ 有工序工时资源管理 √ 有工序关联文档管理 √ 多层数据结构，易扩展 √ 产品生产工序路线清晰 √ 产品生产物料结构清晰 BOM 结 构 × 没有产品与工序的逻辑 × 没有体现半成品 × 单层数据结构，无法扩展 产品 A1 ERP 物料 1 物料 2 物料 3 物料 4 物料 5 物料 5 物料 4 物料 3 半成品 1 半成品 2 + 物料 7 物料 6 半成品 3 ERP 的问题 1-BOM 缺 陷 设备 工种 工时 文档 MES MBOM 结 构 日 产品 A1 工 序 B 工 序 c ④ -< 供应计划 采购订单 1 采购订 单 2 采购 订单 3 … 供应商 1 供应商 3 供应商 4 供应商 5 供应商 6 …… 供应链 生产计划 工序任务 B 工序任务 C 工序任务 D 物料 1 物料 2 线边库 1 物料 1 物料 2 物 料 3 物料 4 物 料 5 物料 6 …… 物料 3 线边库 2 物料计划 配送任务 1 配送任务 2 配送任 务 3 …… 库 存 升 高 …… 物 料 4 物料 5 线边库 3 ERP 的问题 2- 采购周期控制缺 陷 物料 6 线边库 4 MRP 方式采购 工序任务 A 线边库 5 2 6 能力 超出能力 2 100% 预估失真 1 时 间 ERP 的问题 3- 资源评估缺陷 √ 产能受能力约束 ( 设备、物料、工装、人员等 ) √ 能力估算相对准确 ( 大数据统计 ) √ 生产计划相对准确 ( 动态计算 ) × 产能不受能力约束 × 能力估算不准确 × 生产计划不准确 MES 有限能力排 产 ERP 无限能力排 产 MRP 计 划 5 2 3 4 5 2 4 2 1 5 4 3 4 2 0 不能动态的，滚动的计划排程 · ERP 生产任务一旦下达，日期只能手工修改 · 不能根据实际开工或完工日期来进行自动的滚动计划排程 · 车间没有按照生产订单的开工或完工日期完成，需手动调整其他计划 产品代码 产品名称 规格型号 生产批号 生产任务数量 完工数量 未完工数量 位 ( 基本 ) 数里 ( 基本 ) 单 位 ( 常 用 数里 ( 常用位 ( 基本 激里基本单位 ( 常用滋里 ( 常 用 位 ( 基本激里 基本单位 ( 常用嫩重 ( 常 用》 001.01 商用 RC 服务器 套 4.090 箱 409套 53箱 5.3 套 4,037 箱 403.7 001.02 商用 PC 办公机 套 28 箱 2.8 套 1 3 箱 1.3 套 15箱 1.5 001.04 高用 RC 学生机 唐 50 箱 5 套 50箱 S 001.05 商用 PC 学生机 abe 套 16 箱 1.6 套 1 6 箱 1.6 001.06 商用 PC 学生机 abe 套 16 箱 1.6 套 1 6 箱 1.6 001.11.0 主机 服务器 套 60 套 60 套 60套 6 0 合计 4,260 480 14 8 14.8 4,112 465.2 ERP 的问题 4- 计划管理缺陷 资源不能可视化的监控和调度 · 不能使用甘特图交互运作 · 调整的效果显示不直观和实时 · 必须重新运行计划批处理才能反映 金螺 KIS 专业版 -[ 生产任务执行情况汇总表 ] 系统 S) 文 件 D 主控台 在产品产重录入 × 出库类单据序时 簿 x 生产任务执行 ... × + 引出 印预 度 过虑 新 显示 徽列东结列关闭 / 隐D 精 s0 打 学 没有规则优化 不支持算法优化 · 定单下达规则 · 加工顺序规则 · 优化选择规则 · 资源调度规则 · 计划优化算法 生产任务执行情况汇总表 某 ERP- 生产计划管 理 起怡日期： 2012-02-01 产品代码范围：所有产品 田 Hrn+ 高 成 本 高 库 存 高 交 货 期 高 血 脂 高 血 糖 人身体长期都处于亚健康状态 制造企业存在长期亚健康状态 企业管理面临的挑战 - 三高问 题 高 血 压 企业管理面临的挑战 - 低效问题 图纸与文档 图纸与文档 图纸与文档 图纸与文档 图纸与文档 ■ 数据无法共享 ■ 造成大量的重复劳动，数据一致性无法保证 ■ 必然导致产品开发周期长，成本居高不下，质量难以保 证 生产人员 生产 订单 委外 领料 检验 检验 验收入库 天贳 工艺 工艺路线 工艺设计 材料定额 工装设计 天赏 采购 材料定额 设计要求 采购订单 供货计划 服 售后服务 维修管理 备件管理 服务管理 订单 销售订单 销售台帐 设计人员 设计 新品 开发 变型 设计 赣 物料 清单 生产 作业 产 品 设 计 方案 评审 技术 方案 目 录 CONTENTE 01 制造业现在及趋势 02 智能制造解决方案 03 案例简介 智能工厂的应用场景 设备状态 APS 4G/WIFI 生产管控 质量管控 RFID/ 条码 /PLC 客户订单 个性化订货 生产 装配 WIFI 传感器 AGV 工业云 Internet JIT 看 板 PDA 物料配送 Internet , O00 智能拣配料 测试 ZIGBEE 产品发运 立体仓库 包装 O0o RFID · 企业经营管理系统 (ERP) 面向“供需链”的管理和优化。通过对“人流、 物流、资金流”的整合，以财务控制为核心，实 现企业业务的协同和增值。 · 过程管理系统 (MES) 面向生产制造平台的管理和优化。以对过程任务 分配、业绩进行监视、统计、跟踪和分析等手段 , 实现过程的持续改进。 · 过程控制系统 (PCS) 面向企业生产工艺和动作过程的控制，以供以工 艺调节和逻辑控制为手段，保证过程输出达到预 期的目标。 (2) (1) 订 单输入 (3 生产计划排程⑤ 生产计划下达 ( ④) 生产计划接收 日(6) 生产计划 排程 oHst (7) 工序作业计划 及 参数下达 ERP 系统 ERP 接口 ERP 连接部 MES 系 统 绩效考核 (8) (1) 效率分析及过程 追 溯 (16) 质量数据分析 (15) 工单任务完成情况 mn s ras7 智能工厂的数据流向 MES 接 口 (8) 工序作业计划接收 DNC 接口 DNC/MAC 系统 4) 更新 生产过程采集数据存储 0) 生产过程数据监控及异常预警 12) 设备维护保养 T 友什亡 DD 点 主生产计划生成 路 径 程序远程下载及 生产资料无纸化管理 各 系 统 之 间 的 数 据 流 向 示 意 图 生产工单派发 (10 集团 MES 数据中心 PLM BOM 项目管理 审批管理 PMC 生产管理 制程管理 数据建模 人员管理 追溯管理 消息管理 标签管理 文档管理 安灯管理 工艺管理 物料管理 IDP 开发 工作流 DCS 集团 ERP BI 商业智能平台 ERP OA\HR … .. . 财务管理 MRP 库存管理 计划管理 ERP 接口 订单管理 LEILI 智能制造平台 ⅡOT 联网 数据采集 参数追溯 异常预警 设备 OEE 能耗管理 EMC 设备 设备档案 维修管理 点检保养 工模管理 备品管理 WMS 仓库管理 标签管理 盘点管理 出入库管理 优先规则 库存管理 配送管理 货 位管 理 物料拉动 拣货 管 理 移动终端 BOM 采购管理 运营管理 QMS 质量 IQC 检验 IPQC 检 验 OQC 检 验 SPC 分析 移动质检 报表引擎 PLC 智慧工厂功能结构 决策支持 业务管理 业务执行 智能设备 PM 看板 生产看板 呼叫看板 中控看板 移动终端 消息推送 销售协同 售服协同 供应商协同 CAD CAE 工艺仿真 生产仿真 APS 计划 计划排程 工单管理 执行监控 生产调度 BOM 管理 LEIU 智能开发平 台 LEIL 硬件集成平台 CRM 销售管理 客户管理 个性化开发 OPC 应用集成 HMI 基础服务 电脑或人机界面 PC/HMI LED 大屏 显示器 手持终端 PDA I/O VO 工作站电脑 Workstation 电脑或人机界面 PCHMI Scanner 扫描枪 1/O 数据服务器 Data Server 制造执行服务器 MES Server 路由 / 交换机 采集服务器 Collect Server HMI PLC Standard Ethemet or Ethemet/IP unicast traffic Ethernet/IP multicast traffic Device Net (Safe),etc. 以太网 1I/O 提货机 升降铲车 码垛车 智能仓储 /AGV / 物流区 ( 未来 ) 其他系统服务 企业资源管理 客户 / 分厂系统 ERP Server Other Server Sensor 传感器 Lamp 灯 生产区域 1 设备控制器 Machine Controller 机器人控制器 Robot Controller 智慧工厂网络架构 手持终端 PDA PLC 智能仓储服务器 WMS Server 工作站电脑 Wor station 主控室与办公区域 测试设备 Machine 高级计划 · 客户今后的需求有可能是什么 ? · 什么样的计划能满足客户将来求 ? · 即使生产中断我们仍然可以正常工作吗 ? · 如何调整和保证我的承诺并达到目标 ? · 在计划中作出的更改如何影响每个订单 ? 顺序排程 · 如何实现数量 / 日期承诺和的运营目标 ? · 在瓶颈上最优化的加工顺序是什么 ? · 我们需要对类似的加工需求进行