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1. re: 一颗螺栓的旅程
好文章,简洁明了,期待博主对于工厂其他系统的介绍,比如PPS等,期待中--shufeng437
2. re: 美国公路系统对IT系统的借鉴
分析的不错&nbsp;谢谢!--xixihahahehe

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1.       任脉:系统集成

关键词:制造、系统

MES作为一个IT系统,与ERP/PLM/WMS等其它系统有着高度集成。

这是因为,制造不是一个孤立的生产活动。

首先,从产品生命周期来看,立项、研发、制造、销售、售后组成完整的产品生命周期,而产品的特性需要在整个产品周期的各个环节中进行传递,这其中最重要的特性就是来自于PLM的产品BOM,因为BOM决定了产品的成本、加工流程、工艺设备等生产因素。

其次,从一次制造活动来看,典型的生产过程由订单触发,完整的制造流程包括:销售订单à采购订单à生产工单à发运单。这些单据对应于ERP中的现金流动和物料流动,而对于MES来说,来自于ERP的生产工单成为关键的生产因素。

因此,MES非常重要的两个集成需求是:与PLM集成BOM,与ERP集成工单。

下面我们举一个例子予以说明。

汽车行业,通常通过配置和颜色区分车型,如白色低配、红色高配等。汽车制造厂为每个颜色+配置组合分配一个总成件物料号,然后将对应的零件、配置件挂在总成件下面,形成制造BOM。工厂按照标准的配置制造产品,然后发往4S店。但是4S店通常会额外储备一些配置件,并在交付给用户时安装一些额外的配置件。

比如说某款车,低配版没有全景影像,只有高配版有。那么通常的做法是:制造厂按照低配版造车,然后发给4S店;4S店安装全景影像并刷软件。这是因为制造厂的BOM里面没有低配+全景影像的结构,因为无法按照这种订制方式进行生产。而4S店做了一些额外的工作,相当于在原BOM的结构上额外增加了一层选配件,因而可以更加灵活。4S店等同于一个虚拟的辅件装配车间,作业内容对应于选配件材料的虚拟BOM。因此这种模式,在某种程度上对4S店形成了依赖。

这是因为传统的做法,把物料BOM、工程BOM、工艺BOM都挂在总成件下面。

这种制造模式对应的物料BOM结构形式类似下表:

层级

物料号

消耗工位

物料描述

1

Z10010010

 

XX运动型低配红色手动版轿车

2

C40010011

T050

仪表盘

2

C40010016

T080

中控屏

2

C40020021

T120

左前座椅

2

C40030021

T250

1.8T发动机

2

C40040021

T340

ECU软件,版本V1.01

 

4S选装件对应的BOM为:

层级

物料号

物料描述

1

C40010018

全景影像

1

C40040021

ECU软件,版本V1.02

 

4S店下订单时,根据车型、颜色等信息锁定了车辆的总成件号,并作为订单的属性予以绑定。

ERP把订单传递给MES时,同时也把车辆总成件料号传给MES

由于MES中的物料BOM和工艺都是定义在总成件料号下的,因此订单下发的时候已经决定了车辆的生产工艺。

 

假如某汽车厂想要抛开4S店系统,希望客户直接在网上下单、选择配置,然后在制造完成后直接从汽车厂发给客户,那么传统的BOM结构和加工流程就不适用了。

新的流程,要求为每个订单生成一个总成件号,其对应的物料BOM、工程BOM、工艺BOM是基于订单的临时组合,其结构类似下表:

层级

物料号

消耗工位

物料描述

1

S1008601

 

订单号S1008601XX运动型轿车

2

P401207

 

低配手动仪表盘选配件

3

C40010011

T050

运动型仪表盘

2

P402402

 

低配手动中控屏选配件

3

C40010016

T080

中控10’高清屏

2

P410201

 

低配运动型座椅选配件

3

C40020021

T120

左前座椅无纺布

2

P420103

 

1.8T L4发动机

3

C40030021

T250

1.8T发动机

3

C40030021

T280

1.8T涡轮增压器

2

P430320

 

低配运动型含全影影像ECU

3

C40040021

T340

ECU软件,版本V1.02

 

当客户下达订单时,ERP把订单及选配件清单发给MES

MES的工艺基于选配件定义,因此MES在接收到订单的时候,也知道了工艺过程也就是所有选配件的加工的组合。

这种BOM结构可以允许工厂完全按照客户的订制进行生产,而无须4S店的额外订制作业。

 

2.       督脉:控制集成

关键词:执行

MES与其它IT应用系统的一个重大区别是,MES与现场设备关系紧密。

根据ISA95的定义,MES介于ERP等企业业务系统与现场作业层之间:

级别

典型系统/设备

核心业务

作业范围

响应时间

4

ERP

现金流、物流

集团/工厂/车间

//

3

MES

工艺流

工厂/车间/工位

/班次/小时//

0/1/2

电机/机器人/PLC

机械、电气、逻辑控制

区域/工位/设备

//毫秒

 



 

近几年来随着智能设备和工业物联网的兴起,似乎设备和IT系统联网是轻而易举的事情,但仔细分析的话,其实和工业现场的需求还是有很大距离。

象大家所熟悉的智能家电设备,采用安卓、树莓派等轻量型操作系统,通过互联网协议进行数据传输,但是这种方式的最大缺点是:速度慢(响应时间在秒级)、数据安全无法保证。

而象无人驾驶汽车的激光雷达等设备,由于算法都封装在芯片,采用专有数据传输协议,因此稳定可靠,但是价格昂贵,因此没有被广泛使用。

在车间现场,多年来被广泛应用的形式是采用PLC作为设备的逻辑控制中间层,然后通过OPC实现与MES的数据交换。

有了PLC/OPC的逻辑通道,MES能够向车间现场设备下发工单、BOM、工艺指令、防错指令等,此外也能够从设备收集状态信息、异常信息、操作结果、过程数据等。

这样一来,能够使工艺的执行更加灵活,同时也能够更快地对问题进行响应处理。

举例来说,一个较传统的汽车工厂,MES与设备没有深入集成,这样的话,工厂通常会按照车型进行小批量生产,每次换车型时,则需要集中在设备上进行相应的切换操作。

这种方式的工单顺序类似下表:

工单序号

车型

1

XX运动型低配红色手动版轿车

2

XX运动型低配红色手动版轿车

3

XX运动型低配红色手动版轿车

4

XX运动型低配红色手动版轿车

 

21

XX运动型高配银色自动版轿车

22

XX运动型高配银色自动版轿车

23

XX运动型高配银色自动版轿车

 

 

而如果MES实现了与设备的深入集成,则可以将工单混排,当车辆到达工位时,设备会根据车型信息自动进行运动、取料、加工、测量。

这种方式允许计划员尽可能按照客户订单的顺序安排生产,工单顺序类似下表:

工单序号

车型

1

XX运动型低配红色手动版轿车

2

XX运动型高配银色自动版轿车

3

XX舒适型中配灰色自动版轿车

4

XX精英型高配黑色自动版轿车

5

XX运动型高配红色自动版轿车

6

XX舒适型高配蓝色自动版轿车

7

XX运动型中配蓝色自动版轿车

8

XX运动型中配红色自动版轿车

 

前文描述了MES2个关键集成点:应用系统集成,与控制系统集成。

其实从一流MES供应商的分布,我们也可以看出这一点。

比如达索公司开始的核心业务是CAD设计,产品主要是应用于汽车和航空业的CATIA/SOLIDWORKS,后来从IBM收购了PLM产品,又从APRISO收购了MES产品,从而实现了CAD/CAM/CAE/PLM/MES的系统整合。

而象西门子/洛克威尔/GE是做电气产品(PLC/传感器/伺服系统)起家的,后来又从HMI/SCADA开始慢慢与应用系统集成,再辅以收购,实现较全面的MES方案,再通过PLM实现与CAD/ERP的集成。

简单地总结一下,MESERP/PLM/WMS等应用系统中起到承前启后的作用,并在应用系统与现场设备之间起到承上启下的作用。

 

 

发表于: 2017-05-10 23:29 阅读(114) 评论(0) 收藏 好文推荐

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