智能制造MES系统基础介绍

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智能制造 MES 系统基础介 绍 技术创新，变革未来 内容安排 ·MES 系统简介 · 数据采集与过程控制 · 排产调度 · 生产、物料平衡与看板 · 效率模块与 O E · 质量模块与 SPC · 批次分析 · 追踪与反追踪系统 ·SOP 介绍 · 应用演示 ©2010 GE Intelligent Platforms t质 pla 量 n 历史数据库 产品 busines 标 s 准规格 效率 原因 环境 设备 生产消耗 MES 配方 生产 工厂生产数据 实验室数据 消耗 计划 订单 财务 采购 人事 计划 ER P 生产 效率 质量 工厂运作 管理信息系统 MIS MES 定位 – 管理系统 VS 过程控 制 业务 / 公司 管理信息系统 ERP 、 MIS 实时系统 过程控制 & 工业自动 化 DCS,PLC,SCADA 秒 分钟 小时 班次 日 周 月 年 公司 业务 工厂 生产区 生产单元 生产过程 ME S 基于 ISA95 的 MES 架构 PortaDlatamar t SOA Workflow 效率 Historian 工厂系统和应用 HMI/ SCAD A MaintenanceEnterprise Gatewa y Connector Plant A p p l i c a t i o n s 生产 质量 批 次 运营管理解决方案 计划 调度 工厂运营 企业应用 业务运营 Shop Floor SPC 自动化软件解决方案 WebSpace 远程控制 Change Manageme n t C A U S E + Trou bles hoot er MES 系统软件模块功能架构—透明数字工 厂 s ©2010 GE Intel ligent All Platform Rights Reserved ME S ER P TCP / IP Local network 需求 计划协调 工单协调 工单下达 数据采集 监控信息发布 生产管理 生产实绩 处理并存贮 控制层 生产调度 设备管理 生产报表 OPC- Server 1 3 计划下达 14 4 6 7 8 12 13 15 16 质量过程控制 18 19 TCP / IP Local network 9 工单执行 10 生产控制 11 生产监控 一 车间执行层 MES 层 计划层 执行层 计划生成 2 5 5 企业连接器 17 MES 总体业务流 程 ©2010 GE Intelligent Platforms 解决方案架构图 内容安排 ·MES 系统简介 · 数据采集与过程控制 · 排产调度 · 生产、物料平衡与看板 · 效率模块与 OEE · 质量模块与 SPC · 批次分析 · 追踪与反追踪系统 ·SOP 介绍 · 应用演示 数据采集与过程监控关注点 1. 设备是由各个设备厂商提供，由于这样那样的原因，他们 都有自己的操作画面，但一个个都是控制和信息孤岛，有什么 好办法能把他们整合起来？ 2. 企业里控制设备品牌多，型号多，系统结构零散，怎么办？ 3. 不要老跟我谈数据监控，我考虑的是工厂的生产和管理， 除了 PLC 的数据，我还想整合其他诸如管理信息、视频监控等 内容，我可不想弄一堆的系统？ 4. 我的预算不够一下子把整个工厂信息化，我有什么办法能 让我每次的投资都是我整个规划中有机的一分子，而又没有过 多的拘束？ 5. 我们的领导很关心生产，不可能每次去现场，怎么样让它 们在自己电脑甚至出差时也能随时了解生产信息？ iFIX 的连接能力 -I/O 通 讯 · 业界最多的 DLL 形式驱动程序 · 2200 种主流驱动程序 · 通讯速度和可靠的数据传输 · 简单的配置 新的支持 OPC 模式的驱动程序 · 既可读取数据，同时可作为 OPC Server 供别的 OPC 客户端读取 · 通用的 OPC 驱动程序 · 支持 COM/DCOM 技术，远程 控制组态 同样兼容传统 DDE 等其它交换数据 的方式 数量众多的硬件连接驱动 数量众多的硬件连接驱动 (Cont.) OPC 产品通信能 力 Workspace F i x 内部网 络 PDB OPC Client Driver PDB OPC Server Workspace OPC Client OPC Server OPC Server DA & AE OPC Client OPC Client 本 地 远 程 iFIX • OPC 国际基金会创始成员 • OPC 标准验证平台 • DA/HDA/AE/UA 标准 • 拥有丰富 OPC 驱动程序 • 通用 OPC Develop Toolkit 标准 OPC Server 开发工具包 监控软件系统结构原理图 Driver Image Table I/O Driver(s) Scan, Alarm & Control 历史窗口 历史文件 打印机 报警汇总 配方 历史数据采集 实时数据库 数据库存取 文件 报警队列 VB A 调度器 Chart 对 象 报警 ODBC 图形对象 控件 图形界面 Workspac e Intell生 ige产 nt 过程 Platforms I/O 硬件 © 2010 GE 客户端 / 服务器结构的过程数据 库 监控软件包 = 数据库 + 监控画面 i F I X 软件包 =i F IX PDB + i F IX Workspace i F IX 数据库和监控的画面可以分开 一个数据库可供多个 i C l i e n t 连接一个 i C l i e n t 可连接多个 数据库 一个 PDB 可供多个“ Workspace 连接” iClien t TCP/IP 或 NetBios iFIX PDB 可以是各种形式的网络 过程硬件 一个“ Workspace” 可供多个 PDB 连 接 过程硬件 PDB 1 PDB 2 PDB 3 iClient TCP/IP 或 NetBios 监控系统的制作－－动态，立体图符集 ©2010 GE Intelligent AlPlatforms l Rights Reserved 开放、安全的嵌入式环境 支持第三方的安全容器技术 · 高可靠性 · 视频整合 监控信息的 WEB 发布 -- Web SCADA （ 1 ） Manage with real data Improve analytical and planning abilities Improve time to decision 监控信息的 WEB 发布 -- Web SCADA （ 2 ） 生产过程信息收集 (1) 1. WEB 监视生产流程 2. 实现对生产程序、 关键流程的实时监视 生产过程信息收集 (2) 1. 对每一个生产过程 进行详细监视 2. 生产程序批次记录 2. 每一过程的源，目标 2. 每一程序执行的模式、产 量、步骤、状态及出现 的报警信息 2. 每一过程参数的监视 2. 参数的历史趋势分析 2. 可实现多参数比较分析 内容安排 ·MES 系统简介 · 数据采集与过程控制 · 排产调度 · 生产、物料平衡与看板 · 效率模块与 O E · 质量模块与 SPC · 批次分析 · 追踪与反追踪系统 ·SOP 介绍 · 应用演示 计划排产与信息管理系统的定位 M ES ROB-EX schedule r ERP – e.g. SAP R/3 HMI/SCADA – iFIX 工单执行的图形化调整与滚动调度 生产计划执行监控 内容安排 ·MES 系统简介 · 数据采集与过程控制 · 排产调度 · 生产、物料平衡与看板 · 效率模块与 O E · 质量模块与 SPC · 批次分析 · 追踪与反追踪系统 ·SOP 介绍 · 应用演示 构建透明的数字工厂（工厂建模） 生产设备 库存设备 可行路径 ©2010 GE Intelligent Platforms 企业应用集成解决方案 - 企业连接 器 · 企业连接器提供了 MES 与企业外部商业 系统之间的双向连接， 如与 SAP 连接 · MES 企业连接器采用微软的 BizTalk ， BizTalk 技术架构，可以用于 P2B (plant- to- business) 解决方案 , workflows 工作 流和 EAI (Enterprise Application Integration) 企 业应用集成 · 通过专用的适配器与商业系统进行整合 与 ERP/ 商业系统交换的数 据 1. 所有 MES （生产管理系统）的数据均可实现与 ERP 的 交换 2. 送 ERP MES · 基础数据维护（工厂数据，主数据，代码） · 生产计划 · 库存信息 · 原料及生产资料消耗信息 · 工艺标准信息 3. 送 MES ERP · 生产计划执行状况 / 可能的重新排程（ APS ） · 原材料、生产资料消耗信息 · 生产统计信息，实时 / 在线的生产报表 · 相关质量，关键绩效指标的发布 · 关键产品批次、生产过程的追踪信息 过程数据采集 生产数据 • 自动检测的生产统计数据 • 相关计算的生产数据 • Barcode 数据 • 手动数据录入 • 文件数据 现场生产管理 现场生产操作数据 • 操作指导数据 • 生产偏差指示 • 实时告警 • 批次数据 • 缺陷数据输入 • 班次人员信息 纸卷号，产品，生 产时间，状态等 生产班次，运 行批次等信息 生产效率计算 干燥部，流浆箱等 实时过程数据 ©2010 GE Intelligent Platforms 现场生产管理 – 生产详细信息 纸卷详细物 理信息 纸卷订单信息 … “ 信息监控” 智能显示 实时流程图 在一个画面上显示每个机器 的仪表盘 层层深入的细节显示： · 库存 · 停机时间 · 消耗 · 质量 · 订单 · 报警 … 以此监视生产线状 态 … 自动加载设定值 产品规格 产品规格和配方的管理 从 MES 获 取发送到 HMI 帮助操作员生产产品而 不仅是提供信息 跟踪原材料的使用与消耗，实现物料平衡 · 确定原材料，公用设施， 能源等的成本消耗 · 自动精确的测量资源的消 耗 · 根据产品，订单，客户， 人员等测量资源消耗 · 自动更新到 ERP 生产合规 电子签名 21CFR11 标准 符合 · 跟踪改变 · 责任说明 · 安全性 · 谁在何时 做的 · 审计跟踪 · 存档 · 时间标记 跟踪订单完成状态 自动从 ERP 系统获得生 产计 划 自动关联计划订单到好的生 产 实时的生产计划适应 自动在 ERP 系统中更新 订单信息 内容安排 ·MES 系统简介 · 数据采集与过程控制 · 排产调度 · 生产、物料平衡与看板 · 效率模块与 O E · 质量模块与 SPC · 批次分析 · 追踪与反追踪系统 ·SOP 介绍 · 应用演示 生产运行管理之效率管理— OEE/KPI · 停线分析 · 设备管理 · 设备运行报告与分析 · 原因追溯、应对措施、分析与改进 · 废品、废料、能源消耗 · 原因追溯、分析与改进 · 原因树的管理，根本原因分析 · 统计分析与改进决策支持 EESESS EESESS ES ES EES ESS ES ES 什么是 OEE ？ 原因树－－管理经验的学习与累积 标准停机查询 1 、开始日期 / 时间，结束日期 / 时间，正常运转时间，停机时间，停机位置，停机类型，停 机原因（层级） 2 、显示列自主定义 3 、不同颜色代表停机处理不同状态 4 、多种原因综合处理时的原因分解 5 、原因按层次逐级分析与处理 ©2010 GE Intelligent Platforms 停机分析查询（ Excel Report1 ） ©2010 GE Intelligent Platforms 停机概要查询 (Excel Report2) ©2010 GE Intelligent Platforms Web 报 表 Web 报告 - 停机原因分析：位 置 Web 报告 - 停机原因分析： 原因 Web 报告 - 停机原因分析：组 员 Web 报告 - 设备性能分析：产 品 Web 报告 - 设备性能分析：人 员 Web 报告 - 设备性能分析：故 障 Web 报告 - 设备性能分析： 原因 Web 报告 - 设备性能分析： 位置 Web 报告 - 设备性能分 析： MTBF/MTTR OEE 计算和关键性能 指标 内容安排 ·MES 系统简介 · 数据采集与过程控制 · 排产调度 · 生产、物料平衡与看板 · 效率模块与 O E · 质量模块与 SPC · 批次分析 · 追踪与反追踪系统 ·SOP 介绍 · 应用演示 质量管理价值陈述 · 以手动和自动的方式收集各来源的数据 · 忽略用户干扰动作的实时质量评估体系 · 整合生产管理和控制的质量体系 · 工具用于最优化质量和生产过程 · 在线质量评估与统计过程分析 质量数据采集 可能的系统输入 : • 控制系统 / PLC • 其他装置 ( 天平 , 在线测量设 备 ) • HMI / SCADA 应用 • Bar 代码 / RF 设备 • 无线设备 • 直接手动输入 质量规范用于何处？ 响应检查 • 不影响收 / 发的对于核心变量的检 查 报警机制 • 包括普通报警机制和 SPC 机制 测试计划 • 决定是否进行测试及其测试频繁度 分析 • 历史数据分析 , 性能统计 客户端应用程序 在现场或实验室内采集和 输入数据 基于产品和其他商业运营 法则测试计划 将采集或输入的数据和规 范数据相比较 将过程和质量数据紧密整 合一体 即时生成 SPC 报警和 其他 报警 提供一个产品合格性和关键趋势的 全貌 SPC/SQC （ 1 ） 对数据读取的实时报警 查看报警列表 工序，文档和报警相关 联 用户可以快速检索历史 记录上的报警和采取的 相应行动 在特定报警发生时自动 以 E-MAIL 通知用户 SPC/SQC （ 2 ） 以曲线 / 图表的形式提供 报 警 提供一些标准曲线 (Xbar-R , Xbar-MR, P, U, 等 .) SPC 规则在服务器后台 进行 检查 在线质量评估（ 1 ） 1. 对即将生产的产品 进行管理（产品管理） 2. 产品可以定义到对 应的产线、设备上去生 产 3. 对产品的质量或过 程参数可以相应定义规 范和标准 在线质量评估 （ 2 ） 1. 每一个规范可分别定义 2. 规范中对每一参数 都包含目标值，上、下 报警限值，质量报废限 值、控制限值等 3. 对每一个规范均需 要进行批准生效，而且 规范可定义生效期 4. 不同的产品，不同 的生产设备单元，不同 的有效期内都可以有不 同的规范值 1. 生产或化验室数据 录入时，对应到具体的批 次，系统将自动进行质量 评估 2. 系统还将提供评估 进程的统计 3. 系统在客户端将提 供对任意有规范定义相 关的参数提供规范提示 3. 评估结果包括合格，质 量警告，报废等 在线质量评估 （ 3 ） 内容安排 ·MES 系统简介 · 数据采集与过程控制 · 排产调度 · 生产、物料平衡与看板 · 效率模块与 O E · 质量模块与 SPC · 批次分析 · 追踪与反追踪系统 ·SOP 介绍 · 应用演示 批次分析 · 对批量分析的独特需求 · 提供 S88 和非 S88 形式的分批方式 · 集成批量工序信息和实时数据的能力 · 对批量控制系统执行更高层次 KPI 计量的能 力 批次执行 & 操作员工作流 (Batch & iWorkInstruction) · 根据 S88 国际标准管理生产订单在生产单元上的生产 ( 如混合、灌装 等 ) · 对自动和手动过程步骤具有增强的顺序执行管理能力 · 对于手动操作具有灵活的电子工作指令的支持 · 电子批次记录的自动获取 批次报表示例 批次运行与分析 • 不同批量之间或特定批量的批量趋势参数 • 对特定批量或一组批量显示批量时间线 • 显示和分析细节– 产品跟踪，生产指令、生产变量 • 执行黄金批量和批量比较 ©2010 GE Intelligent Platforms ©2010 GE Intelligent Platforms 一些显著优点 通过增强即时可视性提高一等品的产出率 • 减少不合格品和次品 • 减少顾客投诉和退货 • 避免主要质量问题 • 避免产品召回 低成本，高品质 • 减少数据采集的时间 • 减少 ISO 认证时间 •投诉 / 质量调研时间减 少产品 / 生产进程最优化 更快的市场推广 内容安排 ·MES 系统简介 · 数据采集与过程控制 · 排产调度 · 生产、物料平衡与看板 · 效率模块与 O E · 质量模块与 SPC · 批次分析 · 追踪与反追踪系统 ·SOP 介绍 · 应用演示 · 原料批次去向追踪监视 · 中间或最终产品来历谱系反追踪 · 生产任一过程的具体流程信息 · 批次流转信息特殊批注信息的管理与调阅 产品谱系及批次生产追踪与反追踪 生产批次过程记录 1. 唯一标识的批次号 2. 程序运行的时间 3. 分阶段运行的过程信息 4. 各阶段相关生产参数 5. 程序运行中的状 态，布序和报警信息 ©2010 GE Intelligent Platforms 产品谱系追踪－原料流转追踪 ©2010 GE Intelligent Platforms 产品谱系追踪－－最终产品谱系反追踪 ©2010 GE Intelligent Platforms 产品谱系追踪－批次流转过程详细数据追踪 ©2010 GE Intelligent Platforms 产品谱系追踪－－批次流转批注信息 内容安排 ·MES 系统简介 · 数据采集与过程控制 · 排产调度 · 生产、物料平衡与看板 · 效率模块与 O E · 质量模块与 SPC · 批次分析 · 追踪与反追踪系统 SOP 介绍 · 应用演示 工业级的 SOA - iSOA Workflow / IBPM 运营报告 实时事件模型 ISA- 95 模型 定义 Workflow 数字化 生产 3 步简单的步骤 • 在过程中图形化定义逻辑执行 步骤和触发工作流发生的事件 • 包括与操作员、设备和机器的 手工和自动交互 • Wo