MES技术及其应用-5西门子MES剖析

COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/20191/55MES技术及应用饶运清ManufacturingExecutionSystem华中科技大学机械学院西门子MES系统剖析COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/20192/55提纲SIMATICITMES概述SIMATICIT系统架构SIMATICITFrameworkSIMATICIT组件简介SIMATICITLibraries(库)SIMATICITMES应用步骤SIMATICITProductionSuiteCOPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/20193/55一、概述SIMATICIT是西门子的MES解决方案，它可以完整的集成在全集成自动化(TIA)解决方案中。SIMATICITProductionSuite是西门子SIMATICIT产品的核心,它由SIMATICITFramework和SIMATICITComponents组成。COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/20194/55SIMATICITFramework(框架)SIMATICITFramework是图形化MES建模工具，它在保证制造管理灵活性的基础上，使得制造流程标准化。COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/20195/55SIMATICITComponents(组件)SIMATICITComponents提供了各种制造业务功能，每个组件都是针对具体的制造问题而建置的(例如，订单管理、物料管理、人员管理、报表管理等)，保证MES解决方案的完整和标准化。SIMATICIT组件与SIMATICITFramework紧密集成在一起。SIMATICIT组件的所有特征和功能都作为SIMATICITFramework的方法进行显示，SIMATICITFramework可以在生产作业内使用这些方法。COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/20196/55二、SIMATICIT的系统架构SIMATICIT的功能和系统架构是建立在ISA-95的基础上的(ISA-95是业已形成的MES国际标准)。COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/20197/55SIMATICIT体系结构SIMATICIT3rdPartyComponentSimaticITProductionSuiteComponentsSimaticITOptionalComponentsSIMATICITComponentsSimaticITHistorianSimaticITUnilabSimaticITInterspecApplicationsSIMATICITFrameworkCustomerSpecificLibraries&ConfigurationIndustrySuiteLibrariesSimaticITLibraries——基于COM组件标准的分布式对象架构COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/20198/55三、SIMATICITFrameworkSIMATICITFramework是一个建模环境，可以在图形环境中对各种不同的工厂的生产流程、设备、设施等资源进行建模。SIMATICITFramework通过图形的方式将不同的SIMATICITComponents功能组合在一起来定义执行逻辑。COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/20199/55基于Framework的系统配置与集成SIMATICITFramework是根据物理对象(实际的装置和设备)和逻辑对象(软件包及应用程序)来完成对工厂模型的创建。这些对生产执行逻辑的显式定义，以及对工厂模型中不同对象之间相互作用的定义，都是根据实际的生产作业来实现的。因此，SIMATICITProductionSuite可以在标准产品和功能的基础上，进行灵活配置，来实现各种业务的具体问题和系统应用（这在传统应用系统中几乎不可能实现）。SIMATICITProductionSuite还可对第三方组件和已有应用程序进行集成。在这样的集成中，这些第三方组件和已有的应用程序在整个系统中就和SIMATICITProductionSuite自己的标准组件一样来完成相应的功能，并按照SIMATICITFramework中定义的逻辑进行协调和调用。这样一来，SIMATICITFramework可以协同整个生产流程以及所有涉及的应用程序。这样就实现了不同系统间的高效集成，提高了生产制造系统的效率。COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/201910/55COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/201911/55四、SIMATICIT组件简介生产订单管理(Ordermanager)物料管理(MaterialManager)人员管理(PersonnelManager)报告管理(ReportManager)手动操作(MessagingManager)COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/201912/55生产订单管理概述生产订单管理是MES解决方案的关键主题之一，因为它重在解决要做什么，什么时候做以及如何做等问题。一个高效的订单管理系统应该可以：在需要时精确分派生产订单；为用户在系统中显示所有订单的当前状态，并进行实时刷新；在历史数据库中保存所有数据，以便进行检索和分析；对订单进行分解以便有效利用生产资源；……一套好的MES系统应能提供灵活的解决方案。客户化应该更多地通过系统配置来完成而不是通过编写程序代码。西门子MES系统拥有所有这些特点，从而可以以最高的效率，优化订单管理。SIMATICITProductionSuite的生产订单管理是由SIMATICITOrderManager组件来实现的。COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/201913/55生产订单管理功能工厂模型共享：在SIMATICITFramework内定义的工厂模型与OrderManager自动共享。这样就可以管理模型中不同地点的不同类型的生产订单。这样还可以跟踪若干区域和设备上生产订单的执行情况。订单导入：来自ERP的生产订单可以通过XML标准接口导入到OrderManager中。即便数据结构比较复杂的生产订单也可以通过这种灵活的方式导入。这种在不同系统之间进行信息交换的策略，正在越来越广泛地在实际中应用。订单分解：订单可以基于不同的方式进行分解，比如基于执行操作的设备的能力而进行分解。在批量必须以灵活的方式进行处理的行业中，这是一种非常重要的功能。订单链接：可以指定不同订单之间的链接。在运行时，将考虑这些链接，例如，在一个订单完成后自动启动另一个订单。订单排序：可以定义订单列表：根据估计的订单持续时间计算订单列表中每个订单的开始时间。COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/201914/55生产订单内的物料管理：每个订单都附有一个物料清单。这样就可以对每个订单需要的物料进行适当的更改。物料检查和预留逻辑可以与生产订单关联起来。可以对现有物料是否可以满足订单需要进行强制检查。实际物料使用量将会和与订单执行有关的其他数据保存在一起。订单分派：生产订单会被分派到指定的设备上，分派可以手动也可以自动进行。手动分派是由操作员通过GUI(图形化用户界面)完成的。自动分派是根据订单预计的日期和时间执行的。订单执行：在订单执行过程中，所有与订单有关的数据都处在运行中的“生产作业”中。所有用来生产成品所需的物料的数量(来自物料清单)以及特征，都可以从系统中得到。所有这些数值都可以用作设定值，并下载到现场设备中，或者可以通过消息显示给操作员，来驱动操作员完成任务。COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/201915/55运行过程中的订单监控：每个订单的监控和跟踪都是通过用户界面进行的。在订单分派完后，订单状态显示为“进行中”(IN-PROGRESS)；当执行过程完成后，如果相关生产作业取得了成功，则其状态变为“完成”(COMPLETE),如果发生了某些意外情况，则其状态显示为“异常中止”(ABORTED)。历史生产订单数据的归档：历史数据库包含有关订单执行的所有数据。对OrderManager所分派的订单，其执行是通过在SIMATICITFramework中的生产作业所定义的一系列步骤实现的。每一个步骤的执行都可以通过配置来确定信息的归档，这样就为日志记录和故障查找与排除创造了很好的条件。可配置用户界面：提供了一个专门的用户界面来处理生产订单。对于和生产订单相关的操作(诸如创建、修改、手动分派等)都可以依据当前登录用户的权限而启用或停用。用户界面还具有客户化功能。例如，用户可以定义过滤器,以查看订单的子集，或者决定仅查看为该订单所定义的某些客户字段。COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/201916/55物料管理概述许多与物料管理有关的问题必须在MES解决方案中加以解决.企业需要实时了解这些信息：对于每个生产订单，必须采用哪些物料；在开始生产之前，是否具有足够的物料，以及所使用的物料是否具有所需要的所有特征；任意物料的当前数量；每种物料位于什么位置；……通过跟踪物料在工厂流动的情况，可以分析并解决与物料废品及返工相关的问题。物料跟踪信息的收集使得每种物料拥有一个完整的族系图：利用该族系图，可以识别出并立即准确回答任何质量问题。SIMATICITMaterialManager是SIMATICITProductionSuite中的物料管理组件。COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/201917/55物料管理功能物料模型：SIMATICITMaterialManager中的物料模型符合ISA-95标准。物料通过类(Class)和定义(Definition)进行建模。在工厂(Plant)中物理流动的物料以批(Lot)和小批(Sublot)的方式配置。物料属性定义：与SIMATICITProductionOrderManager一样，物料主数据结构可以通过添加指定的字段(物料属性)而加强。物料清单(BOM)定义：物料清单的使用通过下述功能具有很大的灵活性：版本控制，有效性清单，物料属性可能与物料清单相关联，每个物料清单都具有一个模块化或嵌套式结构。物料主数据导入：来自ERP的物料数据可以导入到SIMATICITProductionSuite(物料类、定义、批、属性、物料清单等)中。COPYRIGHT©HUSTMES技术及其应用·华中科技大学机械学院10/15/201918/55物料作业的跟踪：对于各种与物料变化的生产作业，比如：物料移动、物料消耗、一个或多个物料批向另一批的转换、新物料批的创建、分解和结合等都会被实时跟踪。用户可以自由地选择如何进行建模，以及如何使用批及小批等。物料属性的跟踪：任何批或小批物料属性的变化都得到跟踪，并与其他相关信息保存在一起。物料位置跟踪：每种物料都有它在工厂的存放位置。所有在SIMATICITFramework的工厂模型中定义的位置，都以同样的结构存在于MaterialManager中。此外，即使没有在SIMATICITFramework中定义的位置，也可以在MaterialManager中添加新的位置。物料可以保存在搬运单位(H