應(yīng)用背景
發(fā)動機裝配車間MES系統(tǒng)功能需求
發(fā)動機裝配線是一個比較復(fù)雜精密的順序裝配流水線工藝過程，一般包括：總裝線、分裝線、冷試區(qū)、熱試區(qū)、返修區(qū)等區(qū)域，其中分裝線主要有：活塞連桿裝配線、缸蓋分裝線。裝配線工位主要有自動工位、半自動工位、手動工位、測試工位及返修工位等組成。發(fā)動機在總裝線及分裝線的輸送多采用輥道輸送，發(fā)動機放在托盤上，到工位時由停止器擋住，操作工開始裝配工作，完成裝配后停止器放行至下一工位。
MES主要功能包括：
1．計劃、訂單管理
主要包括從上層ERP系統(tǒng)接收生產(chǎn)計劃、訂單以及裝配BOM，進行訂單的分解、下發(fā)，生產(chǎn)計劃及訂單狀態(tài)跟蹤、完工匯報，班次作息管理。
2．自動識別與跟蹤
建立發(fā)動機裝配跟蹤隊列，跟蹤信息可以實時顯示在監(jiān)控界面上，同時支持查詢功能能夠跟蹤監(jiān)控具體發(fā)動機的裝配過程。
3．質(zhì)量與物料ANDON系統(tǒng)
通過質(zhì)量ANDON系統(tǒng)，工位當(dāng)發(fā)生質(zhì)量問題或者設(shè)備故障等情況時，操作工觸發(fā)ANDON呼叫，響起ANDON音樂，ANDON板顯示呼叫信息及呼叫工位，班組長、維護人員及時到現(xiàn)場解決問題，降低故障率，提高生產(chǎn)效率及質(zhì)量。通過物料ANDON，操作工在缺料的情況下及時通知倉庫補料，送料工通過ANDON提示信息進行送料。
4．設(shè)備接口及數(shù)據(jù)采集
MES系統(tǒng)需要對設(shè)備進行聯(lián)網(wǎng)，對每種設(shè)備定義數(shù)據(jù)接口方式，通過車間級的數(shù)據(jù)采集站(PDU)，采集設(shè)備的狀態(tài)信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)等。設(shè)備的接口主要包括如：PLC接口、RFID接口、掃描站接口、電槍及擰緊機接口、泄漏測試儀、測量機、打號機等設(shè)備接口
5．生產(chǎn)過程監(jiān)控
通過生產(chǎn)過程監(jiān)控（PMC）系統(tǒng)對車間設(shè)備進行實時監(jiān)控，在第一時間將底層設(shè)備的必要信息顯示在企業(yè)服務(wù)器和所有瀏覽工作站上，用戶可以非常準(zhǔn)確的知道該條生產(chǎn)線的的生產(chǎn)狀況，例如產(chǎn)量，以及各條機運鏈、操作工位、關(guān)鍵設(shè)備的運行狀態(tài)和運行參數(shù)等，如設(shè)備狀態(tài)、故障信息、停機時間等，以便其快速解決問題，從而達到減少停線時間，提高生產(chǎn)效率的目的。
6．裝配防錯
包括工藝參數(shù)防錯以及零部件裝配防錯。工藝參數(shù)防錯是指將系統(tǒng)實時采集到的裝配數(shù)據(jù)與系統(tǒng)針對每種機型預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)合格工藝參數(shù)進行比對，如發(fā)現(xiàn)裝配數(shù)據(jù)不符合工藝要求則報警，如擰緊機擰緊力矩防錯等。對于有條碼的關(guān)鍵零部件在裝配時掃描條碼，系統(tǒng)獲得零部件信息后會與系統(tǒng)BOM比對，如發(fā)現(xiàn)零部件的型號或批次不符合裝配工藝要求則彈出報警提示信息。
7．質(zhì)量管理與質(zhì)量追溯
系統(tǒng)將采集到的發(fā)動機質(zhì)量數(shù)據(jù)與發(fā)動機號進行綁定，建立產(chǎn)品質(zhì)量檔案，便于當(dāng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題時進行追溯，查詢到不合格發(fā)動機的裝配歷史記錄、不合格零部件信息（批次、供應(yīng)商、裝配時間...）、不合格裝配工位及人員信息。同時可以生成統(tǒng)計報表便于生產(chǎn)線質(zhì)量優(yōu)化改進。
系統(tǒng)對關(guān)鍵工藝參數(shù)進行SPC質(zhì)量統(tǒng)計與分析，通過各種SPC圖表反映工藝參數(shù)的質(zhì)量過程控制，自動生成質(zhì)量問題報告。
在裝配線關(guān)鍵工位和下線點設(shè)置質(zhì)檢站，合格發(fā)動機放行下線，不合格發(fā)動機可以查看具體質(zhì)量問題，以及控制流轉(zhuǎn)到返修區(qū)返修。
8．關(guān)鍵零部件管理
關(guān)鍵零部件需要掃描具體零部件信息，并與發(fā)動機號綁定，系統(tǒng)判斷零部件與發(fā)動機機型匹配，不匹配則報警。系統(tǒng)中還可以設(shè)置某些批次的零部件禁用，系統(tǒng)自動判斷避免裝配了被拒絕的零部件批次。
關(guān)鍵零部件管理還能做到售后的質(zhì)量追溯，為產(chǎn)品召回管理提供方便。系統(tǒng)還可以生成關(guān)鍵零部件的使用報表，記錄關(guān)鍵零部件的使用數(shù)量。
9．設(shè)備效率、停機管理
系統(tǒng)中自動記錄各種生產(chǎn)事件，建立停機原因樹，按不同的停機原因以及按班次計算停機時間，計算設(shè)備總體效率OEE、MTTR、MTBF、FTT、JPH和進行KPI關(guān)鍵指標(biāo)分析。并提供根據(jù)各種圖表分析工具，找出生產(chǎn)瓶頸，提高生產(chǎn)線運行效率。
10．返修管理
發(fā)動機裝配線返修管理一般分為線上返修和線下返修，在關(guān)鍵的質(zhì)量檢查工位，系統(tǒng)通過自動判斷以及質(zhì)檢人員手動選擇錄入的方式，發(fā)現(xiàn)并歸類裝配不合格的質(zhì)量問題，并自動根據(jù)返修工作流將發(fā)動機流轉(zhuǎn)到返修區(qū)或在生產(chǎn)線上進入下一輪循環(huán)，通過自動的工作流軟件采用標(biāo)準(zhǔn)的返修管理流程來規(guī)范管理，返修人員能夠通過系統(tǒng)界面提示了解到所需進行的返修步驟以及返修后自動流轉(zhuǎn)到指定工位上線。
通過系統(tǒng)的自動工作流軟件自動記錄返修工作內(nèi)容，并記錄返修數(shù)據(jù)，作為產(chǎn)品檔案信息與發(fā)動機綁定存儲在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫里。
11．物料配送及倉庫管理
裝配線物料配送及倉庫管理主要為了能否及時的將發(fā)動機裝配所需的物料配送到相應(yīng)的工位，實時統(tǒng)計線邊物料消耗情況，及時補料，并將物料信息上傳給ERP系統(tǒng)。
12．報表系統(tǒng)
MES系統(tǒng)提供豐富的圖標(biāo)工具，靈活的報表形式，通過WEB方式使得經(jīng)過授權(quán)的管理人員能夠及時的了解各種生產(chǎn)信息、質(zhì)量信息、效率信息、統(tǒng)計信息。
解決方案
一、GE發(fā)動機裝配車間MES系統(tǒng)解決方案
系統(tǒng)實現(xiàn)分為幾個層次，包括：底層自動化層、數(shù)據(jù)采集層、系統(tǒng)服務(wù)器層。
首先在現(xiàn)場自動化層面由PLC通過現(xiàn)場總線（Profibus DP)連接RFID讀寫站讀寫RFID TAG，并與設(shè)備PLC及機運PLC通信，PLC通過傳感器及RFID判斷發(fā)動機托盤到位，通過控制工位指示燈按鈕盒提示操作狀態(tài)，并可通過手動按鈕強制放行，通過控制停止器電磁閥放行托盤。
掃描站觸摸屏連接條碼掃描槍，并通過現(xiàn)場總線與PLC通信，將讀取到的條碼信息通過PLC發(fā)送給ETS系統(tǒng)。
MES系統(tǒng)建立跟蹤隊列，同時在PLC里保存基本隊列信息，當(dāng)MES系統(tǒng)故障的情況下不影響生產(chǎn)繼續(xù)運行。
裝配線數(shù)據(jù)由同一的數(shù)據(jù)采集站(PDU)來采集設(shè)備數(shù)據(jù)，采集站采用GE 智能平臺Proficy Cimplicity HMI軟件，為了使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更加可靠，也可以采用冗余的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器架構(gòu)。在跟上層服務(wù)器通信中斷的情況下，PDU可以暫存系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通訊恢復(fù)后自動上傳至服務(wù)器，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠性、完整性。
在系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器層面采用GE Proficy MES軟件架構(gòu)，分為監(jiān)控服務(wù)器、報表信息系統(tǒng)服務(wù)器、生產(chǎn)管理及工作流服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
具體服務(wù)器架構(gòu)見下圖：
系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)器發(fā)布監(jiān)控畫面，客戶端可以為C/S架構(gòu)或B/S架構(gòu)，通過GE智能平臺新版本的CIMPLICITY GlobalView軟件可以提供基于瀏覽器訪問的全功能HMI監(jiān)控界面，通過平臺化的GlobalView軟件，無需做網(wǎng)頁編程，無需程序開發(fā)工作。
報表及信息系統(tǒng)服務(wù)器采用GE Real-time Information Portal軟件作為生產(chǎn)管理信息的實時門戶，提供基于WEB的訪問方式，提供豐富的圖表庫，通過組態(tài)的方式將所需的功能拖拽到界面上，能發(fā)布各種類型的圖形、報表，內(nèi)置計算公式。
生產(chǎn)管理及工作流服務(wù)器采用GE Plant Application Server基于S95的工廠MES管理軟件，提供工廠建模、產(chǎn)品建模、譜系追蹤、生產(chǎn)追蹤、質(zhì)量管理、效率管理等一些列模塊化功能。采用GE Workflow標(biāo)準(zhǔn)工作流軟件，采用電子SOP，強制各個角色的人員按照標(biāo)準(zhǔn)的工作流程進行管理操作便于系統(tǒng)自動記錄，人員自動響應(yīng)。
采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫存儲業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)備份以及查詢的工作。
二、南京長安福特馬自達發(fā)動機ETS系統(tǒng)應(yīng)用
GE智能平臺與南京長安福特馬自達發(fā)動機有限公司于2010年簽訂合同并由GE Professional Service team先后設(shè)計并實施了發(fā)動機裝配線ETS系統(tǒng)和機加線的MTS系統(tǒng)。
裝配線系統(tǒng)由柯馬(COMAU)總包生產(chǎn)線設(shè)備，由GE智能平臺負責(zé)設(shè)計實施ETS系統(tǒng)，主要功能包括：生產(chǎn)監(jiān)控、發(fā)動機跟蹤、裝配防錯、質(zhì)量管理、SPC、質(zhì)量追溯、關(guān)鍵零部件管理、設(shè)備效率、停機管理以及返修管理，客戶端通過WEB方式能訪問到全部監(jiān)控界面及信息界面，通過GE智能平臺的報表工具提供了豐富的報表功能。
實施結(jié)果
系統(tǒng)目前已經(jīng)通過測試運行，取得了良好的運行效果和客戶滿意度。
