日化行业数字化工厂MES系统解决方案（56页 PPT）

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日化行业 MES 系统方案 目录 项目案例 业务规划 解决方案 技术方案 四、 三、 二、 、 加入星球获取更多更全的数智化解决方案 项目 规划 业务架构 未来工厂架 构 配料流程 备料称量流 程 业务架构 未来工厂架构 SCADA 协同控制 工 作流 脚本引擎 时钟同步 报表 & 打印 数据输出 驱动 MES WMS MDM 客户 供应商 产品信息 设备 物料 BOM Routing ERP PLM SRM EMS 分析评估 主数据 主数据 主数据 主数据 APS FP FS 物料 制造 B0M 工艺数据 工序库 ECN 变更 工艺文件 生产计划 执行状态 ! t 生产实 绩 入库请料 退换数据 配料退库数据 PP SD HR FI CO MM 实时数据库 报警 & 事件 工厂建模 维修管理 物料管理 异常管理 资源管理 生产计划 品质管理 设备管理 工艺路线 人员管理 包装管理 Barcode SPC 历史数据库 工序管理 仓库管理 库龄管理 成品出入 物料出入 物料移动 位置管理 物料返还 盘点管理 配送管理 IQC/OQC 设备主数据 生产计划 设备加工程序 工序验证信息 生产实绩 生产节拍 设备状态 设备过程参数 设计变更 研发管理 BOM 管理 图管理 基础信息 产品信息 总部 / 工厂 工厂 能耗监测 节能优化 量化管理 采购执行 战略寻源 发票管理 采购计划 合同管理 履约管理 生产计划 物料主数据 设备主数据 生产业绩 物耗 / 能 耗 生产工 时 工厂 工厂 工厂 总部 总部 总部 总部 生产计 划 订单 / 预测 库存信息 排产计划 BOM 号 采购 订单 价格 信息 动态链接 驱动 弱点接入 驱动 MP DP 物流设备状态数据 MDC 驱动 物流控制指令 优化控制指令 能源数据采集 WCS 驱动 DNC 服务 OPC 驱动 视频 驱动 PLC 驱动 总部 / 收 货 通 知 能耗 数据 产量 数据 主数据 主数据 t 配料流程 配料系统运作主要包含三个系统 的协 同工作： ERP 系统，配料系统， 称量 系统 三个部分； ERP 系统用于统一基础数据源，生 产 主计划的排产，以及生产产品内 料配 方的管理。 称量系统主要用于管理各种物料 的称 量防差错。 配料系统主要用于管理内料半成 品的 工单任务，排产计划，称量计 划，配 料计划，物料数据追溯，报 产等。 备料称量流程 基础资料 原料仓库 配方管理 生产工单 称量防差 错 投料防差 错 数据采集 报表管理 解决 方案 同步 ERP( 或质量模块 ) 数据必要条件 • ERP 提供或开放标准 API 接口，需提供详细的 API 文档说明； • 开放数据库只读访问端口，且提供数据字典说明手册； 数据同步关键点 • 数据一致性： MES 系统中所有基础资料需要字段和 ERP 系统字 段 唯一关联，确保数据的一致性和完整性； • 数据同步策略：由 MES 系统定时主动读取 ERP 系统数据，同步 相 关基础资料； • 差异处理： 如不具备自动同步条件， 人工导入资料需通 过 编码 一 致性保证数据和 ERP 一致，避免后续同步数据重复； 系统基础资料 • 员工资料，供应商资料，客户资料， 原料 资 料，辅料包材资料，内料半成品资料， 成品 资料，车间资料，设备资料，配方数 据，生 产工单 ，理化指标等； 基础资料管理方式 • 人工在 MES 系统中新建导入； • 同步 ERP 系统中的数据； 基础资料 - 管理方式 数据同步分为两种方式 • MES 系统主动读取，定时自动同步 • MES 系统人工新建导入数据 需 ERP 系统提供对接方式 ( 任何一种均可 ) • 提供 ERP 系统数据库表结构，该种方式可以直接查看 数 据库的原始结构，但数据的安全性风险较高，如能 提供 结构和逻辑，所有的对接工作可全部由 MES 系统 完成； • 提供 ERP 的 API 访问接口，该种方式可以屏蔽 ERP 内 部的 逻辑以及表结构，数据安全性较高，提供 API 的 方式有 HTTP Web API模式， HTTP WebService模 式。如果 ERP 系统无现成的接口或接口不满足业务 要求，则可能 涉及到 ERP 系统的二次开发； 人工对接 • 如果 ERP 系统无法开放接口或提供相关的数据结构， 则 无法实现自动对接，可采用人工录入或者通 过 Excel 表格 导入到 MES 系统，以确保基础资料编码的一 致性 基础资料 - 数据同步 根据采购入库物料的代号，名称，批次，供应商，有效期，来料物料的唯一性。可使用标签机打印二维码标签，标识物料的信 息， 其中二维码内容在系统保证唯一性 ( 唯一性需根据物料的特性来决定 , 某些物料可以使用一物一码，某些物料不能使用一物 一码 ) 。 二维码标签包含内容如下： (1) 物料代号和物料名称 ; (2) 物料批次和有效期 ; (3) 物料的规格和来料供应商 ; (4) 物料的过期时 间和入 库时间； (5) 二维码信息可以标识物料批次的唯一性； (6) 该批次总桶数，当前第一桶 ( 视物料的性状而定 ) ； 基础资料 - 物料识别 标签设计规则： (1) 物料标签使用二维码，标签中包含物料名称 ，代号 ，批号 ，规格 ，有效期等信息 ; (2) 二维码信息始终唯一 , 用于一物一码追溯 ; (3) 规则 : { 物料代号 }|{ 物料批次 }|{ 有效期 }|{ 来料桶数 }|{ 第几桶 } 【对于无法一物一码物料默认来料数 就是 1 】 标签优势： (1) 包含物料的基础信息，能够快速人工识别 (2) 标签物料信息均使用代号或者别名，用于物料保密 (3) 二维码能够快速被 PDA 扫描识别，而且存储信息量较大 (4) 一物一码便于生产追溯物料信息 (5) 信息存储基于离线模式，避免系统之间的复杂对接 原料仓库中所有的包装物料均使用一物一码， 且每个标签数据都是用电子档方式存储。 根据标签数据可以追溯查询每件料用到那个 生产批次中。 在系统中可以实时查询当前物料的使用量， 库存量以及当前是否用完等状态。 物料使用完成之后可以自动计算物料的偏差 值。 基础资料 - 标签管理 主要流程特点：强制供应商打 印 标签之后送货 ， 减少仓库收 货环 节贴码的问题 要求：需要甲方足够强势才能 确 保供应商安装要求打印标签 操作：可开放打印标签系统到 各 个供应商，用于统一标签格 式 基础资料 - 供应商打码流程 主要流程特点：由仓库收 货 之后统一打印标签，便于内 部管控标签格式，避免出现 格式不统一无法识别的问题。 但是会导致仓库收 货 工作量 增加。 要求：要求每件物料都粘贴 标签。 操作：根据收 货 的数量， 可 以批量打印标签，然后粘贴 到物料外包装上 基础资料 - 仓库打码流程 基础资料 - 赋码流程 1. 将二维码标签粘贴于物资表面，粘贴 位 置尽可能方便扫描。 2. 标签尽可能不要褶皱，不要存放库位 内 侧，避免接触液体等污染损坏标签。 1. 物料基础信息维护。 2. 人工录入入库物资信息 , 并且打印二 维 码标签。 原料仓库 -PDA 对于标准容器物料，比如 25KG 桶， 25KG 袋等， 将 相同批次的物料放置于同一托盘，不能混批次 混物 料。 对于零头物料 ( 拆包非标准包装物料 ) 进行独立 管理， 可以重新生成相应的物料标签 原料仓库 - 物料存储 4. 搬运到线边库则补打标签相同标签粘贴 3. 将标签粘贴于托盘底部，不建议混托 2. 批量较大标准容器，则打印单批次标签，一码多物 1. 将物料标签粘贴于容器顶部或者可见侧面 原料仓库 - 收 货 入库 2. 二维码信息关联了物料的批次，有效期，生产日期，供应商信息 3. 物料二维码数据永久存储，用于物料的历史追溯 1. 根据收 货 件数生成标 签的数量，每个标签均有唯一二维码 4. 根据二维码可以进行库内物料定位处理 5. 现场可以通 过 PDA 扫描便捷操作，数据与上位系统实时关联 建立原料收 货 入库单的同 时， 所 有的物料都是待检状态，进 入库 存之后原料是被锁定状态， 不能 用于生产使用。 根据入库单入库原料打印相关 请 检单，操作审核之后该入库 单所 属的原料库存状态变为可用 状态。 在库存清单以及入库单列表中 可 以查询到先关的物料状态。 原料仓库 - 原料检验 原料仓库 - 出库管理 1. 库存扣减通 过： 领料出库，称量出库，研发领料， 损耗出库等四种模式驱动扣减 2. 库存的扣减可以在仓库 PDA 或者称量间电子秤上直 接扣减，减少人工录入 原料仓库 - 库存管理 4. 以批次的维护汇总库存 1. 可以查询每件物料的库存信息 2. 每件物料在仓库中的库龄以及过期时间预警 3. 每件物料的历史使用情况追溯 如图：左侧为配方管理系统配方截图，通 过 同种模式对产品配方 进 行管理。 配方中对每个原料的用量都做了比例的定义，对于实际生产过程 会 根据预计产量等比例扩大物料量。 数字化系统中对物料的识别均以代号识别， 前期基础资料的定义 尤 为重要。 在配方管理系统中可以新增配方 , 编辑配方 , 版本控制 , 配方审核 等， 如有保密要求可以影藏原料名称。 配方数据使用电子化永久保存，可用于后期配方对比，数据分析， 产品追溯等。 配方管理 - 配方结构 配方管理 - 配方审核 • 配方分为：待审核，审核通 过， 审核不通 过， 停用等四个状态，只有审核通 过的配方 才能 用 于生产； • 配方通 过人工的方 式导入到配方管理系统； • 配方数据有严格的审批流程； 生产指令单可以通 过 轮训 ERP 或人工新建的方式导入到 配 料系统，生产指令单主要包含工单号，生产产品，产 品名 称，生产配方代号，车间编号，车间名称，预计产 量，预 计生产时间。 通 过 轮训的方式同步指令单的同时，需要判断指令单是 否 重复以及指令单内容是否有变更。 已经排产的指令单不能再次变更，此次需要从管理上避 免 此种问题的出现。 生产指令单确认之后由车间排产为具体的生产工单，生 产 工单主要包含排产的日期，预计生产量，生产的具体设 备。 已经排产的生产工单在未生产之前可以变更配方，以及 切 换生产设备。 备注：如果系统中不需要从 ERP 中导入生产工单信息，这系统 不启用轮训策略。 生产管理 - 生产排产 生产任务单主要包含内容如下：生产工单号，生 产 指令单号，产品编号，产品名称，配方代号， 生产 车间，生产设备组，预计产量，称量时间， 配料时 间，实际产量。 生产任务单根据生产预计产量以及配方工艺，计 算 该批次所需的所有物料实际量，以及根据排产 的设 备计算称量物料进入的设备。 生产任务单状态分为：待生产，生产中，生产完 成， 取消 四个状态，状态均可通 过 扫描作业来完成。 生产任务单开始生产之后可以对称量物料进行扫 描 投料。 生产管理 - 生产任务 生产管理 - 生产任务 每个排产任务单认定为一个生产批次，便于做生产数据追溯，同时每个排产任务单均有其生产状态，以及工单执行的结果。 所有的生产数据均以一个生产批次为基准进行追溯，其中包含生产的日期，批次，车间，设备，物料的批次，实际使用量，物料的分布情况等。 关于生产任务的下发，由于考虑到后期新工厂的设 计，将预留 PLC 写入工艺参数以及读取 PLC 数据的 接口。 现有模式通 过 PDA 开始生产任务，通 过 扫描进行投 料管理。 扫描投料复核需要 生产任务单，设备，物料完全匹 配的情况下才能提示投料。 备注：左侧流程图为完成工艺控制流程图，当前车间使 用配料系统不涉及到工艺部分的管控。 预留与设备 PLC 交互模式 生产管理 - 生产任务 称量模式可以分为： 常规称量，标准量免称量，特 殊 备料免称量。而对应常规称量涉及到物料换批次， 称 量换容器等可以拆分称量任务。 称量完成物料电子秤自动打印标签，称量过程以语 音 提示的方式引导操作员作业，形成标准 SOP 流程。 称量防差错系统检验主要项：物料准确性， 物料批 号， 有效期，物料称量重量（包括拆分处理）。如果 称量 不满足配料需求则不能打印出标签。 称量标签采用一物一码方式追溯，由系统限制物料 的 流向。 称量防差错 - 作业流程 称量防差错系统分为两种模式：固定式称量，移动式称量。 固定式称量主要使用电子天平称量 3Kg 以内的小物料， 移动 式称量主要用于称量 3Kg-150Kg 以内的大物料，其中移动式称量也可以改为固定式称量。 称量系统在联网的情况下可以多个终端同时称量同一个工单，用于加快称量的速度。 称量以工单为基本作业单位，在一个物料称量完成之后可以随意切换其他的工单。 称量之后的数据均自动上传到上位系统永久保存，可以用于生产数据追溯。 称量防差错 - 操作终端 称量站采用：移动和固定式两种模式，电子天平采用固定式称量方式，大料称量采用移动式称量。 称量系统：对称量任务，称量物料，称量物料需求进行语音播报，标准 SOP 操作流程，对新手 学 习周期短，电子化数据自动上传永久保存。 兼容各种称量场景：常规称量，混批次称量 ，拆分容器称量 ，免称量 ( 水，标准包装物料 ) ， 特殊物 料称量 ( 比如金箔 ) 称量模式 : (1) 根据生产任务单称量；（ 2 ）以生产计划为基准基于物料的模式称量 ( 一次性将 当日 计划中的物料全部称量出来，避免来回切换工单 ) 关联工艺：以投料工艺为基准的称量，称量完成即可确认物料的最终流向 ( 最终投料点 ) 。 预处理物料：称量完成自动识别为预处理物料 ( 非反应釜中处理的物料 ) 。 库存扣减：提示物料所处的库存位置，控制先进先出 ，语音提示物料特性，原料代号保密处理， 自动扣减库存，自动发起差异物料的盘点。 称量防差错 - 称量站 称量防差错 - 操作视频 通 过 自动化程序将地磅的重量信号转换为电气控制的信号，控制隔 膜 泵的自动开关。 解决物料输送过程中的防呆问题，避免物料输送错误。 通 过 语音交互的方式将生产作业指令直接下达给操作人； 地磅结合控制程序自动控制隔膜泵的关闭时间，达到无人值守的目的； 通 过 自动记录和自动输送降低操作人员的劳动强度； 标准 SOP 操作流程以及操作流程电子可追溯； 称量防差错 - 减重法 u 隔膜泵：通 过 压缩空气控制隔膜泵进行物料输送 u PLC 控制点 ( 或者其他模块 ) ：控制压缩空气进入隔膜泵 u 触摸屏：获取地磅的重量，从而控制隔膜泵的启停 u 卫生级软管：用于连接隔膜泵和原料桶，隔膜泵通 过 软件连接配料罐进料口 称量防差错 - 操作视频 在后台管理系统中可以查询到所 有的 物料流通记录，从而达到物料 的追溯 目的。 物料状态包含：某个工单还未称 量的 物料，称量的物料实际量，偏 差量， 称量人，称量站，称量人， 复核人， 物料批次，消耗的时间， 是否扣减库 存以及是否投料。 系统后端自动统计每天各物料的 称量 次数，称量重量。通 过统计数 据可以 查询到每天物料的使用频次 高低，用 于线边仓物料的供应。 称量完成的物料可以取消，同 时 生成新的包装标签，可以在 称量 记录中补打称量标签 称量防差错 - 称量统计 投料防差错 - 流程图 投料防差错 - 扫描终端 投料防差错 - 物料追溯 所有的称量记录，清场记录，签收记录，投料记录都从操作终端汇总上传到服务器保存。 称量出来的物料会形成完整的追溯链，达到所有的生产物料查询，可追溯。 原料大储罐 半成品移动储罐 半成品料桶 半成品大储罐 容器分为四大类：原料大储罐，半成品大储罐，半成品移