智慧工厂MES数字化一体化解决方案

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智慧工厂 MES 数字化一体化解决方案 智慧工厂整体方案 第一章 智慧工厂 MES 系统 第二章 建设和实施方案 第三章 解决方案 第四章 目录 Contents 1 智慧工厂整体方案 对项目目标的理解 • 可支撑企业现有组织架构及未来扩张的需要； • 生产过程可监控，实现透明工厂； • 为企业决策提供数据支持； • 提高企业管理效率及生产效率、提高生产质量，实现企 业效益提升； • 操作简单、快捷，不影响现有工作； • 不需要录入大量数据，数据尽量以下拉、扫描等形式输 入； • 借助系统的帮助，可以提高工作效率（如防呆）； • 与报工信息化系统能实现集成； 操作层 更高起点 更高质量 更低费用 更高效率 • 无纸化生产，自动生成统计分析所需要的数据； • 可监控生产过程中的计划执行、产品品质、设备运行、 物料使用等情况，在出现异常时，及时预警； • 作业人员、生产设备的绩效管理； • 生产品质能够追溯，可追溯出质量问题产生的原因； 管理层 • 系统运行稳定，在大数据下实现高可用； • 保证数据安全，完整； • 系统出现故障时，可快速恢复； • 完善的权限控制及日志机制； • 系统运行效率高，页面响应速度快； • 可自定义一部分业务流程及报表； 系统运维 决策层 管理层 系统运维 决策层 rol 产品设计 机电软一体化 工艺 制造执行系统 全集成自动化 数据采集与监控系统 能源管理 控制器 人机界面 工业计算机 工业通讯 运动控制 机床控制 电源 工业射频识别 分布式输入输出 驱动系统 工业控制 管理层 产品生命周期管理和企业资源计划 运营层 现场层 工程平台 全集成自动化 运营 柔性化 平台化 透明化 实现智能制造三化总目标 服务 在成都工厂研发生产一件新产品，它都会拥有 自己的数据信息。这些数据信息在研发、生产 、物流的各个环节中被不断丰富，实时保存在 一个数据平台中。而这座工厂的运行，是基于 这些数据基础， PLM （产品全生命周期管理 系统）、 NX （全三维参数字化设计和分析） 、 ERP( 人财务）、 MES （制造执行系统） 、 TIA （全集成自动化）及 WMS 供应链管理 ，全部实现了无缝的信息互联，造就出了一幅 透明的数字化工厂的画面。 智能制造的数字化成都工厂 单线产能： >2400 件 /天 ； 过程数据 > 15 万 /天； 过程质量控制点 16 点 /件 ；每年生产 1,500,000 平方 米的 PCB 板，相当于 50 个 足球场； 产品合格率 99.9988% ； 24 小时交货期； 智能断路器 PLC HMI 基于智慧工厂总结的智能制造工厂参考模板 SIMATIC HMI SIMATIC 控制器 SIMATIC IDENT 工业识别系统 SIMATIC 分布 式 I/O SIMATIC NET 工业通信 SIRIUS 工业控制系 统 SITOP 电源 SIMATIC 控制逻辑设计 Automation Designer 驱动技术 博途软件 (TIA PORTAL) 用于自动化任务 的工程框架 PROFINET PROFIBUS HART AS Interface TEAMCENTER Collaborative PDM NX Product Development TECNOMATIX Digital Manufacturing SIMATIC 过程控制系统 PCS 7 SIMATIC IT 生产套件 SIMATIC IT 智能套件 COMOS 工厂工程 SIMATIC IT 研发套件 ERP TECNOMATIX 数字化制造 Teamcenter PLM 平台 NX & Simcenter 产品开发 SIMATIC WinCC SCADA 系统 过程仪表与分 析系统 SIMATIC IT （ MES 软件） 制造执行 MOM 仓储物流 WMS 数据采集与监视控制系统 工业 网络 控制器和显示终端 PLC/CNC/MC/ HMI 识别和设备驱动系统 TIA 全集成 自动化 产品生命周期管理 (PLM) 企业资源管理 (ERP) 工厂层 现场层 控制层 操作层 执行层 服务 研发 物流 制造 数据采集 设备监控 自动化控制 人机交互 销售 供应 装备 产线 智能制造的整体规划 规划阶段 第二阶段 求全面，促创新，树典范 第一阶段 打基础，抓重点，出效益 第一阶段 2017 年末 第二阶段 2018 年末 第一阶段 可视化工厂 (2.0~2.5) 打基础，抓重点，出效益 第二阶段 数字化工厂 (2.5~3.0) 求全面，促创新，树典范 模块 1 模块 2 模块 3 模块 4 模块 5 SAP 功能优化 SAP WMS 企业运营平台 (BPM/OA 、计划平 台、 CRM 、 SRM 、 HR) MES 核心功能建设 自动化设 计 数据采集 +MES+SAP+WMS 企业运营平台 +MES+APS+PLM KPI 看板与管理驾驶舱（智能化决策支持） （ MES\ERP\WMS\Automation\PLM\QM 等系统集成） 规划阶段 高级排程 APS PLM (BOM 管理 工艺管理 成本优化 ) 第三阶段 智能化工厂 (3.0~3.5) 完善，数据分析，效益提升 第三阶段 2019 年末 BI+ 云 + 决策分析 能源 \排放管理 BI （企业现有数据有效整 合，快速提供决策分析 报表） 智能云平台 信息化设 计 自动化设备 设备远程控制 / 运维 柔性化生产 + 智能诊断 + 智能决策 设备数据采集 智能 AGV& 智能料架 智能化物流 SAP ERP 推广 智能工厂信息化规划 信息系统间数据流设计信可执行路线图息化规划 MES 多工厂推广 金星工厂 /功能性复合材料事业部 /蜂窝材料事业部 MES 深化应用 财务深化 ( 共享中心 ) 企业运营平台优 化 Andon 系统 智能工厂总体架构 10 执行层 生产计划、过程管理、 质量管理、数据分析 感知和通讯层 RFID 、传感器、设备互联、 数据采集仪、条码设备、接口集成等 设备层 切割机、冲压设备、机器人、检测设备、 打码设备、立体库、 AGV 等 决策层 L5-- 决策层 -BI 人工智能、大数据、云计算 L4-- 运营层 -ERP ( 产、供、销、人、财、物 ) L3-- 执行层 -MES ( 生产管理 /控制、系统集成 ) L2-- 感知和通讯层 L1-- 设备层 数据 仓库 关系 数据库 实时 数据库 关系 数据库 PLC 智能工厂系统总体架构 11 智能服务 个性化定制 智能运营 管理流程 智能化 智能车间 设备智能化 定制化平台 智能服务平台 云制造 工业云 服务大数据 运营大数据 制造大数据 设备大数据 数字化设计 数字化工艺 数字化作业指导 智能研发 虚拟制造 工厂三维仿真 物流仿真 三维工艺仿真 信息共享 发货管理 供应商平台 SRM 订单发布确认 发票管理 计划协同 销售管理 供应链管理 SCM 采购计划 仓储管理 产品数据 物流管理 制造执行系统 MES 目视化管理 数据采集 过程控制 在制品管理 质量追溯 物料管理 计划排程 生产派工 能源分析 能源调度 能源监控 智慧能源 规则管理 计划仿真 高级排程 APS 工厂排程 车间排程 CCR 中央监控 集团监控 生产调度 控制系统 设备控制管理 M2M 通信 数据集成与转换 采集信息关联 数据采集管理 设备配置部署 信息转换 协议转换 智能生产设备 智能物流设备 智能检测设备 智能数据采集设备 智能工厂建设 · 信息化产品 12  设备状态实时监控预警  设备效率自动统计分析  加工产量自动计数  加工过程参数异常预警  质量在线分析及预警  人员绩效考核分析  制造数据全面管理  生产计划及过程管理  全面质量及全过程追溯管理  成品、在制品、模具、工装库 存管理  生产系统可视化管理  支持园区级物流规划及仿真  物料出入库及库存管理  支持多种灵活策略的应用  支持手持上架、下架、盘点  智能化拣选及配送管理  KPI 绩效考核分析  支持集团化、精细化排程  支持多种约束条件及突发事件 管理  计划动态仿真及预警  计划闭环及交期回复管理  图形化排程计划展示  基于大数据，实现设备的预测 性维护以及预测性生产  支持多维度的绩效考核分析  打通各系统的数据通道，实现 1 个平台化的数据分析呈现  支持自定义设定预警机制，实 现动态化实时性过程管控  实现订单需求的预测  供应链全过程监控及预警  供应商绩效考核管理  实现全价值链及供应链的产供 销协同  实现信息共享化及数据分析 产品 1 - 数据采集系统（ MDC ） 产品 2 – 制造执行系统（ MES ） 产品 3 – 仓储管理系统（ WMS ） 产品 4 – 高级排程系统（ APS ） 产品 5 – 大数据分析系统 （ DES ） 产品 6 – 供应链管理系统（ SCM ） Manufacturing Data Collection Manufacturing Execution System Warehouse Management System Advanced Planning and Scheduling System Decision Evlauation System Supply Chain Management System 2 智慧工厂 MES 系统 分期实施功能 颜色说明： 系统管理 工厂建模 制造标准 生产计划 生产管理 质量管理 设备管理 仓库管理 报表管理 监控管理 数据管理 权限管理 用户管理 事件管理 规则管理 人员组织 生产工艺 BOM 生产设施 物料信息 工厂布局 仓库信息 订单管理 数据回报 物料拉动 工单锁定 物料计划 交期管理 工单维护 维修管理 检验管理 点检管理 检验管理 检验标准 入库管理 保养管理 盘点管理 出库管理 库存管理 设备监控 物料监控 图形化报表 工艺质量监控 比较分析 生产进度监控 统计报表 生产看板 按灯监控 批序管理 质量追溯 工时监控 自定义报表 按灯管理 设备按灯 物料按灯 生产大屏显示 质量按灯 模具刀具 按灯 能源管理 平衡分析 实绩分析 能耗分析 接口管理 接口监控 交互方式 交互数据 能源趋势分析 成本分析 能源报表 工具管理 寿命管理 组装管理 库存管理 出入库管理 检修管理 成本管理 绩效管理 绩效管理 薪资管理 工时管理 文档管理 文档下发 文档接收 在制品管理 线边库管理 计划跟踪 工厂日历 备品备件管理 设备工时 外协管理 外协入库 外协订单 物料拉动 外协领料 外协跟踪 数据采集 传感器 数据库对接 I/O 采集 PLC 采集 机床联网 高级排程 事件处理 方案生成 多方案对比 交期回复 预测管理 滚动计划 外协计划 MES 二期 E-S0P 信息平台 移动平台 沟通管理 问题升级 生产追溯 全过程追溯 客退管理 客诉管理 客退管理 退货处理 MES 一期 MES 三期 系统选型建议 1 ）供应商是否有智能制造工厂整体规划以及落地的经验？ 2 ）供应商是否具备各种设备的数采能力，以及是否有自己成熟的底层数据采集软件和技术团队，是否 可快速应变非标设备的接口数据读取？ 3 ）供应商是否有完善稳定的项目团队，从咨询、规划、设计、开发、实施、售后、管理等，覆盖整个 项目的生命周期？ 4 ）供应商高层是否认知该项目的重要性以及与澳克客户共同克服解决项目中可能面临的问题决心？ 5 ）供应商是否有持续的产品版本发布策略？ 6 ）是否有大量的 MES 系统实施经验以及成功案例？ 7 ）是否有完善的项目文档管理系统，来支撑整个项目所有文档的管控，以保证后续售后服务的质量？ 质量现状 质量现状 设备现状 设备现状 产线现状 产线现状 实时反馈 构建实时监控专用界面 提供制造信息 ( 实时现况 /统计 ) 提供制造信息 ( 实时现况 /统计 ) 商业报告 (Report, KPIs) 商业报告 (Report, KPIs) MOM Real-Time Summary 11 看板 工序 3 工序 4 包装 工序 2 检测 扫描枪 产线 PC 设备 实时汇总 实时数据采集 22 33 44 信息通讯 经营 层 物料准备 工序 1 2 预警 실적 설비 产线现状 WIP 信息 异常发生 设备现状 物料拉动 通过实时监控信息专用工具，能容易构成 通过实时监控信息专用工具，能容易构成 设备 生产管理 业务蓝图：建立生产追溯与监控体系 计划执行 生产管理 - 整体描述 生产管理模块，承接生产计划模块下达的详细生产任务，跟踪 一个产品从原材料到产品交付的全过程。 •连接 SOP ，指导现场作业，规范现场操作，并进行生产防呆验证 ； •接收、启动和完成生产任务，保证生产任务按预先设定工序进行 ，汇报工作进度和物料消耗、人员消耗、设备消耗； •记录生产过程中每一个步骤的制造信息（人、机、料、法、环、 测） ； •对生产过程进行监控，监控设备运行参数，质量参数，工艺参数 、在出现异常时，及时预警； •对在制品库存进行管理； •作业人员管理； 关键实施手段 方案思路 作业管理解决“如何生产？在哪里生产？由谁生产？按 什么方法生产”的问题 物料拉动 设备监控 包装 裁切 压合 组合 裁切 上胶 调胶 整体描述 生产管理 - 调胶 调胶是生产过程的关键步骤，直接影响着产品质量。 •调胶工单和胶系 BOM 等基础数据从 SAP 自动导入到 MES ，能 从 MES 看到调胶生产计划； •根据胶系 BOM 定义的基础数据， 自动计算工单的各种原料用量 ； •在投料前，操作员通过 PDA 扫描，确定用料是否与 BOM 定义的 一致，防止用错料； •记录生产时的物料使用信息，支持正反向（根据工单查物料，根 据物料查工单）物料追溯； •系统能监控到各胶罐当前的状况，包括在制的工单、胶系、数量 等； •调胶完成后， QC 人员通过仪器进行检验，在 MES 系统输入结果 ，系统自动比对标准值进行验证； •胶液库存有效期管理，设置不同胶系的有效期及预警期限，监控 调胶工单产成品批次的状态； •按工单报工给 SAP ，可依据报工数结合 SAP 的计划产量与公差 进行防错控制。 关键实施手段 方案思路 物料拉动 设备监控 包装 裁切 压合 组合 裁切 上胶 调胶 整体描述 方案思路 工单计划 胶系 BOM … … 生产计划 胶系 BOM 原料用量 物料验证 胶罐生产信息 制成品检验 各种生产 参数标准 完工信息反馈 制成品有效期预警 生产管理 - 上胶 上胶工序的功能点包括： •生产开始前自动读取设备参数，与 MES 设置的标准值比对，不 符合要求的发出警告信息； •扫描玻璃纤维等物料标签、自动获取胶系信息，与产品 BOM 进 行比对，验证通过方可上料生产； •记录生产时的物料使用信息，支持正反向（根据工单查物料，根 据物料查工单）物料追溯； •根据系统定义的抽检规则进行在线检验； •未使用完的物料，能通过 MES 退回到 SAP; •按工单报工给 SAP 。 关键实施手段 方案思路 物料拉动 设备监控 包装 裁切 压合 组合 裁切 上胶 调胶 整体描述 将玻纤布含浸胶液（树脂混合物） , 并通过烘箱烘烤（溶剂挥 发、化学反应）成为半固化状态之胶片 生产管理 - 裁切 选片工序的功能点包括： •根据产品 BOM 定义的基础数据，进行 PP 物料的种类、比例、 数量检查； •按工单整体报工给 SAP 。 关键实施手段 方案思路 无纸化 物料拉动 设备监控 包装 裁切 压合 组合 裁切 上胶 调胶 整体描述 PP 半成品库 物料验证 生产报工 领料 组合工序的功能点包括： •根据产品 BOM 定义的基础数据，进行组合物料的种类、比例、 数量检查； •按工单整体报工给 SAP ； •在 MES 将未使用完的物料退回 SAP 系统，并自动计算铜箔余料 ：发物料料卷重量 - 工单产出 × 单件重量。 关键实施手段 方案思路 无纸化 设备监控 包装 裁切 压合 组合 裁切 上胶 调胶 整体描述 依厚度规格按不同结构组合堆栈之胶片（ BS ） , 单面或双面 覆盖铜箔夹于上下钢板之间准备热压的过程 生产管理 - 组合 生产管理 - 压合 方案思路 关键实施手段 压合工序的功能点包括： •能在 MES 设置产品的压合程序，包括多产品同缸生产时的程序 规则； •实现设备程式自动调用，降低人为选错程序带来的各种隐患； •读取压合机设备参数值，生产前比对标准值，符合要求方可生 产。 MES 的追溯功能可获知工单生产时的设备参数值； •按工单整体报工给 SAP 。 无纸化 物料拉动 设备监控 包装 裁切 压合 组合 裁切 上胶 调胶 整体描述 以高温高压抽真空的方法使半固化之胶片完全固化，并使铜箔 与胶片接着密实 , 成为铜箔基板 生产管理 - 裁切 关键实施手段 方案思路 裁切工序的功能点包括： •与测厚仪对接，自动获取厚度数据，规划每片成品上蚀刻编号， 根据记录厚度的前后顺序与编号进行关联； •能在 MES 依据产品维护厚度标准及上下限，针对超出标准的可实 时进行报警。所采集的厚度数据可做为后期报表或 SPC 分析的依据 ； •按工单整体报工给 SAP 。 无纸化 物料拉动 设备监控 包装 裁切 压合 组合 裁切 上胶 调胶 整体描述 自动测厚 裁切 生产管理 - 包装 关键实施手段 方案思路  正向追溯：可通过材料、人员、设备、作业方法、批次等信 息，查询到与这些要素相关联的所有问题产品及工单，实现 快速召回和问题处理；  反向追溯：当产品发生质量问题时， 通过产品或包装条码 可查询出物料生产商、批次、序列号，质量、工艺、超差等 数据，返工报废信息； 无纸化 设备监控 包装