MES设计与实践

MES设计与实践张涛云[e-mail]2015年4月第一部分业务篇业务篇——工单ERPMES销售单4S店工单工单车间成品发货单•在面向订单的制造中，制造工单来自于ERP，而ERP工单来自于销售订单。•一个工单意味着一次企业资源转移的动作，是制造行为的依据。•所有产品的成品属性均来自工单。业务篇——序列号•一个序列号代表了一件产品。•一个产品家族定义了一个序列号产生规则。•序列号有可能代表制造过程中的非成品如分装件等。•序列号最好不要体现明确的产品属性含义。•可能的话，最好包含校验码。业务篇——产品状态•产品状态用于定义产品的生命周期。•关键状态的改变应通过接口将数据发送给ERP等外部系统。工单下达已上线在制检验有缺陷维修中扣留已报废中转库已下线成品库已发运业务篇——工艺路线•工位(工作中心)的代号和作业完成后的状态，决定了可能的后续工位。•工位可以是必做的如装配，也有可能是可选的如抽检。•工艺路线同时也定义了工单所计划物料的转移路径。工位1工位2工位3工位4工位5工位6业务篇——产品历程•产品历程描述了产品在制造周期中的所有步骤，包括状态、工位、时间、作业人员等。•一件产品可能会重复地经过同一工位。•产品历程的数据可用于触发进程如回冲物料，但不应用于统计或分组排序计算。工单下达已上线工位1在制工位2检验工位3有缺陷工位4维修中工位5扣留已报废中转库已下线工位6成品库已发运业务篇——质量管理•质量模块记录产品的缺陷信息和维修方法。•缺陷和维修记录都应该事先进行分组，方便进行统计分析。•测试系统可以远程获取产品的质量状态，也可以在测试完成后远程更新产品的质量状态。在制检验有缺陷维修中已报废测试在制业务篇——工艺防错•PLM将BOM发送给MES。•MES得到每个工位的零件清单。•MES进一步配置每个零件在每个工位的防错方法。•MES将防错方法发送PLC。•PLC将防错结果发回MES。PLMPLC工艺配置零件清单防错方法防错方法防错完成防错完成业务篇——物料防错•PLM将BOM发送给MES。•MES得到每个工位的零件清单。•MES进一步配置每个零件的料架位置。•MES将料架号发送PLC。•PLC将防错结果发回MES。PLMPLC工艺配置零件清单料架号料架号防错完成防错完成业务篇——工艺参数下载•MES为每个工位定义一个工艺参数。•每个工艺参数由若干个工艺配方组成。•每个工艺配方的值可能是一个常量，也可能通过一次数据库函数运算生成。•ORACLE数据库的动态游标特性可以将多个工艺配方动态地组成工艺参数。•工艺参数经PLC传给设备。MESPLC工艺参数工艺参数工艺配方业务篇——测试数据上传•数据量不大的关键数据可以通过PLC传给MES。•MES分析数据格式后，先提取测试项名称和值，这些数据可用于SPC分析。•然后MES提取测试结果，用于判断产品的当前状态，决定后续的工艺。•MES对数据的提取和判定可通过数据库存储过程实现。MESPLC测试数据提取测试项名称和值提取测试结果业务篇——物料•PLM和ERP将BOM传给MES。•MES将工艺路线发送给ERP。•MES经过关键工位时，通知ERP根据工艺路线进行回冲。•MES经过关键工位时，通知WMS(仓库管理系统)送料。ERP工艺路线PLMMES回冲材料通知送料BOMWMS业务篇——追溯•PLM将BOM传给MES。•MES配置各工位的装配单及追溯件、追溯方法。•常见的两种追溯方法：序列号追溯、批次号追溯。•MES根据工艺配置和产品历程，在产品下线前计算是否有漏装或多装。PLM工艺配置零件清单零件追溯业务篇——包装•常见包装有CARTOON/PALLET。•包装后对应的有解除包装操作。•根据工艺的复杂程序和发生的概率，可以自行定义是否允许已包装产品进行重新包装。•包装的结构在数据库层面往往采用递归，不适合进行大数据量的分组统计。业务篇——ANDON•PLC自动采集设备的故障信息，并触发信号灯和蜂鸣器。•工人可手工拍下急停按钮，发送信息及停线。•工人可手工拍下缺料按钮进行缺料广播，缺料信息可通过系统接口发送给WMS。PLC急停按钮故障缺料按钮业务篇——看板•看板主要汇集两类数据。•一类是来自设备，通过PLC抓取的现场信息，如设备故障、急停等。•第二类是来自系统的统计信息，如一次性通过率，当天产能，故障TOP10等。MESPLC看板第二部分架构篇架构篇——服务器/客户端•核心服务器分为DatabaseServer/ApplicationServer/WebServer。•客户端与WebServer连接。•现场设备通过OPCServer接入核心服务器。客户端WebServerApplicationServerOPCServerPLCDatabaseServer网络设备控制设备架构篇——冗余•WebServer采用LoadBalance。•ApplicationServer采用Cluster。•DatabaseServer采用Cluster。•OPCServer采用双机备份，即每个PLC连接2个OPCServer。客户端WebServerLoadBalanceApplicationServerClusterOPCServerBackupPLCDatabaseServerCluster网络设备控制设备架构篇——扩展•常见有两种扩展需求：增加产能和增加工位。•增加产能的情况下，通常可以通过增强服务器的性能来实现，如增加ApplicationServer的内存，增加DatabaseServer的SGA等。•增加工位会比较复杂，一般的情况下，可能会涉及到增加WebServer和OPCServer。如果工位对应的有打印机、扫描枪等设备需要在服务器上作相应的配置，那么建议配置一或多台专用服务器来驱动工位设备，尽可能保持Application配置的简洁，因为ApplicationServer通常采用Cluster，而Cluster扩展较为困难。架构篇——接口•外部系统可以从WebServer上以报表的方式获取MES数据。•也可以通过WebService或MessageQueue从ApplicationServer上获取数据。•或者通过DBLink从DatabaseServer上共享数据。WebServerApplicationServerOPCServerPLCDatabaseServerReportWebServiceMessageQueueDBLink第三部分实施篇实施篇——计划•重要的时间节点需要和工艺、生产、质量等部门确认。•工作项的具体执行人员和支持人员需要和业务部门确认。•许多工作项受制于外部条件，如工程施工进度、硬件采购进度、IT网络准备、控制网络准备、设备就位等。•培训、现场调试等均需和业务部门协调、确认。实施篇——沟通•系统是工具，需求来自于业务部门。当业务需求和系统功能不匹配时，需要和用户沟通确认。•业务流程的设计决定了系统工艺的配置，只有业务部门用户才是最终的流程专家。•数据采集的方式、数据的格式均要由业务部门确认。