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制造执行管理系统MES FOR机器人

日期: 2017-01-04
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1.背景与需求

作为衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志,机器人产业发展越来越受到世界各国的高度关注。中国已经成为工业机器人的最大市场,但未来发展空间依然巨大。当前,各大企业都在加快传统产业转型升级,采用机器换人,加快机器人产业发展。

随着语音、图像识别、人工智能技术的突破,新材料的发展,全球机器人市场从最早的工业机器人,到现在各种先进自动化机器人在各行业的生产流程中得到大规模使用。例如3C制造、医疗健康、零售、军事等领域。还涌现出了诸多服务机器人和虚拟机器人的产品形式,如幼儿教育机器人、扫地机器人等。

据相关数据显示,2013年至2015年,我国工业机器人销量分别为36560台、57096台、66000台,全球占比分别达20.52%、24.9%、26.66%。其中,我国自主品牌工业机器人销量分别为9597台、17000台和22257台,全国销量占比分别为26%、30%和34%,自主品牌工业机器人市场已逐步打开。

然而,目前中国还处于工业智能化的初期发展阶段,相关数据显示,目前中国3C制造业密度仅11台/万人,比起欧美发达国家来说未来仍有几倍以上的提升空间。目前国内机器人企业发展迅速,国产机器人厂家在控制器、伺服系统和减速器上自主研发生产逐步实现,预计未来核心零部件进口替代速度会加快,进口替代空间巨大。

要实现机器人企业的快速发展,传统的管理方式已经跟不上企业的发展速度,需要通过一套生产管理系统将先进IT技术快速融入企业核心管理思想和先进制造理念,帮助企业迅速措建起柔性化、集成化、智能化的车间数字化综合集成应用环境,帮助企业切实解决生产计划管理、作业跟踪、现场管理和控制等问题,快速提升制造车间响应能力和制造柔性,在合理控制成本的同时,大幅度提高生产效率和效益,从而有力提升企业综合制造竞争力。

2.建设目标

机器人是一个涉及机械、自动化、控制、人机交互等多方面复杂的系统。

 

制造执行管理系统MES FOR机器人


对于机器人各部件的生产制造涉及的内容重多,但是减速器、伺服电机与控制器被认为是三大核心零部件,这三大核心零部件构成了机器人成本的七成以上,也是影响机器人本体性能的关键因素。因此对于这三大部件的生产制造管理尤为重要。MES系统主要实现如下功能:

计划管理:实现从ERP系统接收生产计划、调整生产顺序、生成物料需求计划、物流计划、指导生产等。

高级计划排程(APS):通过基于规则的选择器、基于线性混合规划的优化器,实现自动排程优化,达到设定的排程目标,优化计划结果。

数据采集和传输:实现数控机床联网,对NC代码进行安全管理和传输;对设备数据采集,采集生产进度、设备运行状态、质量数据以及异常呼叫反馈等信息。

现场看板:在加工工位引入触摸屏看板,操作者根据当前加工的批次信息和工序,调取相关的工艺文件和图纸资料;

生产现场可视化:实施工序报工的电子化,建立生产计划、派工、报工一体化机制,实时监控生产进度;车间现场电子看板实时显示产品生产进度和客户订单情况;

质量作业管理:实现产品生产过程中的质量检验、监控和贯彻的管理,并能够最终形成单台的电子质量档案。

产品溯源管理:通过查询产品条码可以追溯到组成产品的零件的加工信息,原材料的批次、供应商信息等,通过查询零件、原材料的条码可以追溯到零件、原材料装到哪些产品上。

与其他系统集成:与ERP的生产计划、投料、库存、采购等接口功能,与PDM的工艺文件和工艺数据的接口功能,与生产控制层的机床、设备等实时数据的接口功能。

3.系统方案

天河智造MES系统针对企业的生产工艺特点和生产组织情况,搭建统一的MES系统的平台,量身订做具有各生产线特点的差异化功能,实现企业级生产计划下达和反馈、各车间计划管理、生产作业、数据采集、质量管理、数据统计等主要功能,控制和指挥现场生产执行。


3.1生产计划管理

MES系统接收ERP下达的车间订单,将其分解为工序作业计划,将作业任务派工到现场。计划管理基于下发-反馈-调整的闭环、持续优化,计划动态调度思路。


制造执行管理系统MES FOR机器人

图:基于下发-反馈-调整的闭环、持续作业计划动态调度思路


3.2高级计划排程

高级排程模块,针对不同企业在计划中遇到问题和干扰因素,提供可定制的算法,解决不同的问题。

图形化界面:设备作业排产甘特图,支持时间轴缩放;

综合调度约束处理:订单工艺路线、工序配作关系、设备日制、指定人员/刀具附加约束下的自动调度排产;

可以按照天、小时、分钟的单位进行调度;


制造执行管理系统MES FOR机器人

提供多种排程算法供客户选择:


3.3现场管理

操作者在现场终端上,可以接收生产任务所对应的工作指导书(尤其是可视化工艺)和三维数模,在终端计算机上能够进行三维数模动画演示,便于操作者准确快速的进行生产作业,提高生产效率。


3.4数据采集

该模块将监视生产的节拍时间、设备的正常运行时间、故障停机时间以及生产设备的故障。系统通过工业以太网与现场PLC 进行通讯获取数据。系统还将生产信息和报警信息记录到数据库,供今后生成报表使用。

主要是通过与设备的控制系统进行数据交换,实时采集控制系统针对设备的运行控制信号、故障信号、运行参数通过以太网的形式采集到服务器中。服务器通过专用的数据接口将信号转换成数字信号按要求显示在画面中,方便用户对设备监控。


3.5设备管理

实现管理设备以及其他生产载体,满足生产计划的要求对设备做预定和调度,用以保证生产的正常进行;提供资源使用情况的历史记录和实时状态信息,确保设备能够正常安装和运转。

对各类设备的维修管理,包括记录的设备编号、代码、类型、型号、规格以及维修部位、维修时间、维修人员和维修结果等信息,后期可提供维修信息统计。当设备发生故障或处于维修状态时,车间管理层及相关人员能够尽快获知设备异常信息,以便对生产计划以及工序任务做出及时调整。


3.6质量管理:

质量管理模块是为了满足质量体系管理要求,完成产品质量标准化,实现可控、可追溯效果的重要管理系统,对深化企业改革,实现生产管理高效发展有着重要的意义。企业用户对于质量管理的要求不同,质量管理系统的各个部分也是不同的。根据不同企业用户的质量管理要求所开发的具有针对性功能的系统。


3.6.1质检信息实时采集

对于质量问题的确定、原因、波及的范围实现快速准确定位并实现产品隐患的追溯和分析,对工艺过程的稳定性,产品良率、不良缺陷分布的波动状况进行实时监控并预警,对生产问题进行了有效预防,并将检验不合格的产品按批次或条码进行返工,记录返工的原因、返工工艺、工位、操作员、时间和返工结果等。


3.6.2生产过程质量管理

对生产过程中的工序进行开工检验、工序检验、总检等,基于条码扫描和数据采集手段实现检验结果、检验数据的实时采集和分析、预警提示等。对生产检验不合格的产品触发质量管理系统中的质量审理流程,记录不合格品的产品型号、数量及其他特征、返工的日期和完成时间等关键信息。


3.7现场看板管理

通过现场看板,管理人员可以一目了然的了解该产线生产中发生的问题, 可以及时了解生产进度,人员配给和生产品质以及生产效率等情况。可以宏观了解整个生产车间的每条产线的生产情况,还可以看到车间的生产进度,和生产中发生的不良原因等。


制造执行管理系统MES FOR机器人


3.8产品全程追溯体系

从原材料的供应商,生产批号,到生产中的人员设备, 生产测试记录,维修记录,数量等信息,MES系统都会进行记录以建立完整的追溯档案。

制造执行管理系统MES FOR机器人


3.9统计分析

对企业海量数据进行深入挖掘,并结合企业的实际需要,为公司管理人员、各类使用人员提供各类统计分析报告,以便对生产计划执行情况、工段作业情况、物料、质量、成本、设备等几乎所有的生产信息进行综合分析,为公司管理与决策提供可靠的量化数据。


制造执行管理系统MES FOR机器人


4.预期实施效果

MES系统建设完成后,可有效提高制造效率和质量,降低制造成本,减少产品制造周期,促进数字化制造技术在各环节中的推广应用,从而带动产品设计、工艺和制造方法与工具的创新,管理模式的创新、单位间协作关系的创新。实现传统研制模式向先进的数字化研制模式的转变。为全面实现产品设计、制造和管理的信息化、生产过程控制的智能化、协作的网络化奠定基础。

提高车间的生产运营效率10-30%

MES系统通过计划编制、制定、执行、监控、质量跟踪、库存管理和资源管理等环节集成建立一个高效的信息管理系统,实现各个环节中的数据的信息共享,减少传统的纸张传递过程、降低了出错率。将生产计划、车间执行、质量检验、仓库管理、采购管理间数据流转成为一个闭环。快速响应计划变更、及时追溯产品制造过程信息,做到了生产管理最大化的透明,大大减轻了管理人员及员工的工作量,提高了工作效率。

提高生产车间生产效率10-30%

MES系统先进的车间生产调度算法将根据生产能力进行详细能力平衡,在生产之前就对生产计划有全方位的了解。经过一段时间的磨合期,系统将有助于计调人员更合理的安排生产任务,提高生产效率。

平衡供需、降低成本、降低库存、减少库存占用资金 20%以上

MES系统通过计划管理、产品流程卡管理、库存管理,快捷、准确的跟踪作业任务执行情况、在制量查看、产品质量追溯、工装管理等。为供需平衡提供了一手准确信息,缩短采购周期,降低了库存占用资金。

为企业领导提供决策支持,决策准确度提升30-50%

MES系统通过对计划、库存、质量、机床运行情况等信息的统计分析及查询功能,并能提供丰富的图表,为企业领导的决策提供重要依据。

提高统计效率,降低管理成本,减少日常报表,丰富企业各级人员对信息化的认识,促进企业管理优化意识,提高人员素质。


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