基于P-MES2.0系统的智能车间实施方案

邵振荣，曹镇游，朱 霖

(扬力集团股份有限公司，江苏 扬州225002)

基于P-MES2.0系统的智能车间实施方案

邵振荣，曹镇游，朱 霖

(扬力集团股份有限公司，江苏 扬州225002)

随着国内工业自动化的高速发展，打造可视化车间，实时监控现场生产和设备状态，使管理者远程了解和控制物料、设备、人员等工厂资源，已被众多大型企业提上公司管理议程。此外，MES系统还可与ERP/DCS系统全面集成，为企业搭建一个生产制造平台，实现对生产全过程的管理。

MES；智能车间；P-MES；数据；控制

该方案是在工业4.0以及中国制造2025等环境背景下，以SAP-MII软件为平台，企业级私有云为依托，结合设备管理、生产管理以及生产业务看板、管理驾驶舱等管理需求进行快速部署的智能制造解决方案。

本方案包含以下3点内容：实施过程及范围、系统架构及部署、其他内容及总结。

1 实施过程及范围

本方案为扬力集团P-MES2.0标准实施方案，将实施过程分为4个阶段从而达到模块化部署、快速见效，同时满足客户某些定制需求的实施方案。以下阐述方案实施过程。

1.1 车间设备部署

1.1.1 车间硬件改造

该单元分为网络改造及设备改造。

网络改造主要包含：

(1)骨干网络建设。客户需要单独申请一条20M以上光纤宽带，需要上下行速率对称并有固定IP地址。骨干通信网络由工业以太网交换机通过光纤接入组成工业以太环网，该网络环境不存在传输距离、传输速率、温度变化、电气干扰、线路老化、信号衰减等影响因素。每个车间配置一台环网骨干交换机用于光纤接入。

(2)车间网络建设。客户车间由若干个普通型非网管工业交换机相连，通过星型、链型或环形拓扑的方式接入环网骨干交换机。

(3)数据安全建设。客户需统一安装一台相同品牌的VPN一体化网关，由VPN网关通过Internet VPN与扬力总部MII服务器进行数据交互，采用IPsec协议进行通道加密，以达到数据传输的安全性。

(4)数据采集服务器建设。由于客户现场数据采用互联网络进行传输，可能会存在不稳定因素，所以数据采集和存储都在客户当地进行，并把数据实时发送到扬力总部MII服务器，建议每个客户的厂区部署一台数据采集服务器，自带历史数据存储功能，可同时进行实时数据与历史数据的查询。数据采集服务器最低配置要求Xeon至强处理器，8G内存，500G硬盘，2个千兆网口，运行景同数据采集系统。

(5)车间报工及看板展示建设。客户每条产线配一台落地式工业平板电脑以及智能电视(或者通过55寸x4液晶拼接屏显示，自带Android系统和以太网口)接入最近的工业以太网交换机。其中，电脑用于生产现场上班签到、任务接收、任务报工、设备停机原因维护等业务应用操作，智能电视用于产线看板展示。同时，条码枪可连接到平板电脑上。由于大型设备不易搬运，所以条码枪应具备无线扫码并自带存贮功能。

(6)其他硬件设施建设。车间视频监控设备建设，主要用于生产现场的视频监控。监控设备为IP高清摄像头，采用H.265压缩技术，1080P占用带宽为2Mbits/s，直接接到工业以太网交换机(同时为实现数据信号以及视频信号分流还需配置单独的网络环境、硬盘录像机及数据服务器)。

设备改造主要包含：客户车间生产设备PLC和智能数据设备通过景同数据采集终端JT602就地采集，经工业以太网交换机传输至景同数据采集服务器MES202，对数据进行梳理之后传送至MII服务器，由MES系统对数据进行处理；各类RS485端口的单一型数据设备如温湿度计、称重计等通过景同JT602设备就地采集，然后通过工业以太网传输到景同数据采集服务器MES202上。

1.1.2 设备管理模块

该模块是为了满足第一阶段的主要实施设备管理的基础模块。

(1)设备台账管理。针对客户生产设备的台账管理，包含设备名称、厂商、购置日期、规格参数等信息管理。

(2)设备维修管理。维修管理记录具体的维修故障代码、故障描述、解决方案、更换零部件，维修人员，维修工时等。

(3)设备检修计划、停机管理。提供检修计划作为对需在停机时完成的维修任务进行计划安排。相关管理人员通过对当前任务项目的判断，确定检修计划明细项目。

1.1.3 车间看板

该单元包含生产管理看板及设备看板，PMES2.0系统提供标准的看板样式，同时可根据客户实际的使用需求再次进行定制开发。

1.2 生产管理实施

1.2.1 系统管理

系统管理内容主要包括用户管理、角色管理、组管理、权限管理和菜单管理。其中用户管理主要对用户添加、删除、修改进行管理，以及对用户的停用、启用进行管理；角色管理主要对角色添加、删除、修改进行管理；组管理主要对用户进行划分组别；权限管理主要对用户按角色进行权限划分；菜单管理主要对系统的菜单进行添加、删除、修改管理。

1.2.2 资源分配和状态管理

该模块管理机器设备、工具、人员、物料、其他设备以及其他生产实体(例如进行加工必须准备的工艺文件、加工程序等文档资料)，用以保证生产的正常进行。它还要提供资源使用情况的历史记录，确保设备能够正确安装和运转，同时提供资源的实时状态信息。对这些资源的管理，还包括为满足生产计划的要求对其所作的预定和调度。

1.2.3 生产单元工序级调度

接收EXCEL导入或其他信息系统集成的工序级工单，在编制生产作业计划中，该模块提供与指定生产单元相关的优先级属性、特征的作业排序功能。其目标是通过良好的作业顺序最大限度减少生产过程中的准备时间。这种调度，是基于有限能力的调度并通过考虑生产中的交错、重叠和并行操作来准确计算出设备上下料和调整时间。

1.2.4 生产任务接收、报工及工时核算

车间生产人员通过刷IC卡读取并接收所在生产线/设备/班组的工序级生产任务，在任务完成后进行数量/时间报工，最终由管理人员审核任务的完成情况并对其本次工作任务的工资进行核算。

1.2.5 质量追溯

根据工程目标来实时记录、跟踪和分析产品和加工过程的质量，以保证产品的质量控制和确定生产中需要注意的问题。质量追溯是为了发现在制造环节产生的质量问题及根源，实时纠正制造系统中的故障。可按批号、设备、工序、日期、订单号、加工人员或检验人员等条件进行查询。系统数据库结合该产品质量BOM，可以追溯到产品原材料信息、设备信息、工装信息、操作人、检验人、检验设备、加工数据和不合格品处置单号等信息。通过对这些数据的可视化处理，以直观交互的界面呈现追溯报告。

1.2.6 文档控制

此模块控制、管理并传递与生产单元有关的信息文档，包括工作指令、配方、工程图纸、标准工艺规程、工艺参数、批量加工记录、工程更改通知以及各种转换操作间的通讯记录，并提供信息编辑功能。文档控制模块将各种指令下达给操作层，包括向操作者提供操作数据或向设备控制层提供生产配方。此外，它还包括对其他重要数据的控制与完整性维护。当然，还有存储历史数据功能。

1.3 管理驾驶舱实施

1.3.1 透明化车间

通过LAMP指示面板显示当前生产线设备运转情况，采用不同的颜色区分当前设备正常与异常。提供各类业务电子看板，可以采用PC/PDA/LED大屏幕等方式展现，根据业务角色不同，实时提醒相关人员，如QC任务看板、入出库任务看板等。维持企业生产运行过程中的生产设备、工具和仪器仪表的正常运行是企业生产运行最重要的功能。如果这些生产工具不是被集中在一个企业中，就可以考虑作为一种智能MES功能。维护管理保证工厂的设备处在良好的状态，正常完成工作任务。

1.3.2 设备运行分析及状态监控

根据系统中设备运行状态等数据，对设备的开停次数、净运行时间、运行负载分布(设备空转、低负载、正常负载、超负载的累计时长)进行统计，实现生产能力分析、设备故障率分析、设备OEE分析、设备运行记录统计分析、设备维修统计分析等。实现远程监控设备状态，包括设备运行状态、关键参数变化趋势、设备安全、润滑、温度等，统计设备运行效率、运行成本，计算易损件更换时间等功能。

1.3.3 手机APP功能

设备的开关机、设备运行情况等信息推送手机APP，用户通过手机APP即可查看设备开关机以及设备运行情况信息，以便及时了解生产情况。

1.4 其他定制需求实施

1.4.1 系统集成

主要包括P-MES2.0系统与客户其他信息系统之间的数据集成工作，通过多系统之间的数据集成以实现数据共享，进一步提高数据利用率，减少不必要的重复录入工作，消除信息孤岛。

1.4.2 定制需求

主要针对客户提出的除P-MES2.0标准功能以外的其他功能的开发需求。

2 系统架构及部署

系统整体架构如图1所示，其业务功能主要包含生产管控及设备管理两大模块。

系统部署方案如图2所示，按照扬力集团P-MES 2.0标准的智能工厂建设模板进行快速部署。

3 其他内容及总结

智能车间建设是一个循序渐进、逐步深化的过程，系统各应用模块的正常运维需要一定的应用环境。因此，为降低系统建设风险，实现快速部署、迅速见效，需要充分做好前期准备，采取“总体规划、分步实施、先试点、后推广”的总体实施策略。同时，P-MES 2.0系统的成功实施不是一蹴而就的，实施过程中需要企业与厂商多方参与，协调解决实施过程中的各类问题。让我们一起实现智能制造，在产业链协同中实现合作共赢。

图1 系统整体架构图

图2 系统部署方案

[1] 周 华，杨建军.基于全能体的MES构建[J].制造业自动化，2010，(11).

[2] 王成桥,乔 非.ERP与MES集成模式方法研究 [J].工业工程，2011，(3).

[3] 李文辉.制造执行系统(MES)的应用与发展[J]。兰州理工大学学报，2010，(3).

Discussion about implement solution of P-MES 2.0 system in the enterprise

SHAO Zhenrong,CAO Zhenyou,ZHU Lin
(Jiangsu Yangli Group Co.,Ltd.,Yangzhou 225002,Jiangsu China)

With the rapid development of domestic industrial automation,a visualization workshop and the real-time monitoring of field production&equipment status have been put on the agenda of many large enterprises,which can help the managers remotely understand and control material,equipment,personnel and other plant resources.Besides,the MES system can also be fully integrated with ERPDCS system to build a manufacturing platform for the enterprise,in order to achieve the administration of the whole production process.

MES;Data;Control;P-MES

TP274

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.05.025

1672-0121(2017)05-0082-04

2017-05-10；

2017-06-14

邵振荣(1984-)，男，从事电气控制、机电一体化、触摸屏和PLC 等研究。E-mail：464724058@qq.com