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关键词:mes系统;烟草行业;精细化管理;深化应用;研究
对于烟草工业企业而言,其精细生产过程中若通过对MES系统的深化应用,可有效提升企业的管理水平;通过对系统管控功能设计促使管理制度与系统运行维护管理的有机结合,提高数据精准度;通过对生产过程数据进行数据挖掘,建立合理的数学模型,分析产品质量、物耗成本以及环境参数的潜在关系,为领导层科学决策提供有效依据;通过理论研究,强化MES系统在促使产品质量提高、物耗成本降低、标准化制度管理建立等方面为企业精细生产提供技术和管理支撑,实现利用MES系统数据提升精细生产水平的目的。
1 基于MES系统集成的数据共享性提升
实践中可以看到,MES在现代综合自动化系统中的作用是承上启下的中间层作用,MES基于底层系统采集实时数据信息,对短期作业计划进行适时调控,以实现资源的优化配置以及生产全过程的调配。但在长期的发展过程中,烟草企业始终没有真正实现上层管理、下层PLC控制系统的无缝对接,这是中间层即MES系统出现的根据原因。从当前对MES系统所处位置特点分析可知,无论它与上层管理系统之间集成,还是与底层控制系统之间集成,均表现出极强的灵活性,而且在接到上层指令后,MES系统即开始分解任务,将作业计划信息进行准确的分解成以班时作业为基本单位;将底层控制系统传递的实时数据信息分析、整理,以报表形式供上层管理系统参考应用。正是由于EMS自身的这些应用优势,从而实现了各应用系统间的有效信息相互转化,将每个信息系统中关键信息资源准确的传递给其他系统。在此过程中,有效的提高了企业信息流通性,并且为企业管理人员提供了更快速的综合性数据信息。
2 MES系统运行控制的安全可靠性
对于烟草企业而言,生产过程中为确保MES系统的安全可靠性,通常采用了双机热备冗余机制对系统服务器架构进行搭建,同时将应用服务器分成两个配置完全相同的A、B机。两台服务机采用了CSS同步服务器实现监听目的,采用集群模式实现双机互相切换,即当A机发生网络、或者服务器硬件故障问题时,B机自动接管其所有运行服务任务,从而为连接客户提供优质的的服务。实践中可以看到,上述服务器间的切换均为毫秒级,用户根本无法察觉。实践中可以看到,该种基本架构模式是当前最为流行的一种网络服务器架构,同时也是最安全的一种网络架构模式。在此架构基础上,还要为服务器配置配套的备份系统,这主要是因为双机热备要求由两台服务机一直保持开机状态;为了有效防止设备因长时间工作而导致服务器硬件故障问题,影响系统正常运行,应当保证两台服务机都发生出现问题时,可及时恢复EMS系统的正常运行。
3 有效解决产品质量、物耗成本间的合理平衡问题
很多专业人士曾经讨论过,生产调度模块以MES为核心,手工生产调度因效率非常的低,可能会造成非常大的经济损失。目前来看,国内烟草企业已经普遍拥有了立体仓库(高架库),而且可以实现高度的自动化控制,目前需要做的就是将上述高架库信息资料收集起来,配合MES现有信息资源,比如设备能力、设备维护计划方案、制丝线生产数据以及原辅料BOM和企业人员状况,通过不断的优化算法,为卷包线机组详尽安排生产,并且可以及时通知物流系统;准备物料,结合车间反馈信息,还可在第一时间进行调整,最大的利用生产资源为生产服务。同时,这也在很大程度上有效的解决了产品质量、物耗成本间的合理平衡问题。MES系统通过点、块和面的平衡模型,横向、纵向平衡模型对烟草产品收拨存等信息数据进行全面分析;MES系统物料平衡单元可有效改变烟草企业传统的统计分摊、编制报表等管理模式,实现了产品质量、物耗成本之间的合理平衡。
4 烟草行业MES系统运行维护管理体系
通过建设和确定组织管理目标,规范运维流程管理体系,提供丰富的监管技术手段,确保烟草系统运行维护中心提供服务的连续性、安全可用性,并且保障MES系统的高效运行及其稳定性。烟草企业MES系统运行维护管理体系的主要组成部分有硬件、PC服务器、小型机、PC 机、交换机、路由器、防火墙、不间断电源以及存储设备和视频监控装置;所需要的软件包括AIX、HACMP、Oracle、Tuxedo以及MES 系统等。通过监管子系统中的装置设备拓扑自动化,可实现对设备、服务器、链路流量、PC终端、应用系统、数据库系统以及业务系统和机房环境的全面监管;同时,通过故障、性能监控,利用事件统一处理平台,可以实现故障、性能以及配置变动信息的集中监管,重要的信息资料形成工单传递至管理子系统。烟草行业MES系统运行维护管理体系的主要功能表现在以下几个方面:
首先,系统监控平台。通过监控管理,可以有效实现对网络设备、MES系统服务的集中管理。同时,还可以实现对网络设备、安全装置的在线状态监控,实现对CPU应用率、设备日志以及内存大小和路由表信息数据的有效监管。监视对AIX、Windows等操作系统的主机系统的运行状况监控,包括主机的在线状态、CPU利用率、内存大小及利用率、磁盘空间大小及利用率、所提供的关键服务状态、主机网络接口数据流、错包或丢包率等信息。
其次,可以实现运行维护服务的有效管理。运维服务管理过程中,通过采取流程化、规范化的服务管理活动,提供问题管理、事件管理、知识库管理以及变更管理和值班管理等方面的功能,并在此基础上可实现流程闭环管理,从而有效提高事故故障处理质量和效率。
再次,信息安全管理与报表系统。信息安全管理过程中,利用防火墙可确保网络的有效隔离;同时,还可以建立健全桌面管理系统,维护用户的PC机;建立全网补丁分发、病毒有效防治体系,确保系统运行的安全可靠性;通过备份系统的有效应用,确保数据信息的安全性。对于报表系统而言,针对问题、事件处理完成状况,对烟草企业部门及个人工作状况进行详细的分析研究。
最后,MES系统和管理制度相结合。烟草企业的MES系统应用,实际上是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。设备管理信息系统实现对设备手工管理的业务、文档进行计算机化处理,建立设备电子档案,实现一机一档;建立完善的设备保养、维修、体系,逐步完善预防性维护功能,减少设备故障的发生,保障设备无故障运转,提高设备有效作业率,降低故障停机率;在此过程中,还要不断的加强MES系统、管理制度之间的有机结合。通过对设备前期、中期、后期、备件清单、设备档案、附属设备的管理,实现设备动态管理,提升企业管理水平。
5 结束语
MES系统在当前国内烟草行业中的应用,仍处于初级摸索阶段,如何有效利用MES系统提高烟草行业、企业生产生产管理质量和效率,应当基于对具体的烟草企业发展现状来制定。烟草行业应用MES系统之前,应当根据现有的应用系统合理规划,不可急于求成,否则现有的MES系统也难以真正发挥其作用。
参考文献
[1]陆国强.MES系统实现精益生产[J].新技术新工艺,2012.
关键词:钢铁生产;MES;信息化
中图分类号:TF087 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 15-0000-01
Iron and Steel Enterprise MES Informatization Integration Study
Wang Qingyu
(Chongqing Iron&Steel Group Electronics Co.,Ltd.,Chongqing400081,China)
Abstract:This paper describes the background of MES,then in the analysis of the role and characteristics of MES,the MES of how to apply to iron and steel enterprise information integration,building shelves gene ERP/MES/PCS3 information integration system.
Keywords:Iron and steel production;MES;Informatization
如今,我国国内钢铁行业的信息化建设已经初具规模,个别基础较好的钢铁企业的MES信息化建设已经相当成熟,正有力的推动企业的生产、经营和业务管理。然而,我国大多数的钢铁企业是基础较为薄弱、技术尚不发达的中小型企业,所以我们需要通过企业信息化建设来推动企业生产管理效率的提高和管理模式的改进。
一、钢铁企业MES信息化概述
(一)MES的内涵。MES是美国AMR公司(Advanced Manufacturing Research,Inc.)于20世纪90年代提出的,其全文表述为:Manufacturing execution system,即制造执行系统。MES国际联合会,即MESA对MES的定义为:“MES是指能够通过信息传递整个优化生产过程系统,其涉及从订单下达一直到产品完成的整个生产过程,且当发生实时事件时,MES能对此事件及时的反应和报告,并有效的指导工厂的生产运作过程,从而使企业能够一方面能够提高交货能力,改善物料流通性能,另一方面又能提高生产回报率,同时MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”
(二)钢铁企业中钢铁生产的特点。钢铁企业的钢铁生产是一种半连续型的生产过程,这是一种介于离散生产过程与连续生产过程之间的半流程半离散状态,有些学者也将其称为混合型企业,其主要特点有:(1)物流特点。钢铁企业一般是多段生产、多段运输、多段存储,物流种类繁多、工序复杂且形式各异,整个过程中所使用的多是大型设备,成本高、操作复杂,工序连接紧密、作业连续性强、对时间及温度要求极高。(2)资金特点。一般钢铁企业投资巨大、资金流动频繁且庞大,而且整个生产过程中原材料成本占产品成本的70%-80%,故资金流动控制复杂,特别是原材料成本控制十分重要。(3)信息特点。钢铁企业的生产过程中涉及大量的特性值,其中包括财务、人事、生产管理等,而且整个生产过程中还需及时的更新信息,故应制定合理的信息管理系统。
(三)MES在钢铁企业中的作用。钢铁行业中,企业资源计划(EPR)与过程控制系统(PCS)是IT技术在钢铁企业中应用的两个不同方面。由于ERP与PCS是由不同的供应商提供的产品,且这些供应商之间提供这些产品时并未进行技术衔接,所以这两套独立发展出来的产品分别具有不同的局限性。如:ERP系统中存在的局限性:上文已说明,钢铁的生产过程是离散与连续并存的多阶段混合式生产过程,其整个生产过程从原材料的投入一直到终端产品的产生存在各不同工序,而且该过程还伴随着物理性质的变化和化学性质的变化。而整个生产过程中既要顾及资源、工序方面的限制,又要考虑温度、能耗及质量偏差调整等因素。所以ERP系统通常无法对此复杂过程进行细致实时的执行管理和获取及利用该过程中的生产实际数据。
PCS中存在的局限性:虽然部分PCS具有制造执行功能,但这只是部分来自不同厂家的产品,并没用形成完整的功能规划及数据统一。所以,PCS衍生的信息系统也很难满足工厂的信息化管理需求。
上述两者的局限性,恰好暴露出上层计划系统与地层控制系统之间生产执行领域的空白。而MES正好能够补足这一不足,其作为工厂内部的管理系统,能够在业务范围内的信息集成中发挥承上启下的作用。
二、钢铁企业中MES信息化应用
MES的信息系统由两方面组成,一方面是软件,包括操作系统,数据库,中间件,通信软件,数据备份管理软件及开发工具软件等;另一方面是硬件,包括服务器,磁盘存储阵列,磁带机等。
从服务器方面来说,各应用服务器及数据库服务器均可以由多台服务器之间的负载均衡或集群技术来执行,并实现应用服务器及数据库服务器的可用性,进而确保MES系统的连续性。
假若数据库存储层中存在单点故障,如磁盘阵列因故障而无法工作是,整个MES系统也就无法再操作下去,应如何解决该问题呢?可以在存储系统中增加一套磁盘阵列,实现两套磁盘阵列的数据同步,即可解决以上问题。虽说两套磁盘阵列能解决以上问题,然而此方案中存在以下三个难点:(1)如何保证两套磁盘阵列的数据完整性;(2)磁盘阵列切换之间的时间差产生的数据丢失问题;(3)数据同步是否会影响在线系统运行的功效。如何解决以上三个难点呢?如,我们可以采用支持异构存储系统的软件技术实现双磁盘阵列的同步,并保证数据的完整,即当我们在数据库服务层完成一项操作时,该软件会在另一磁盘阵列中完成同样的操作,以实现两套磁盘阵列的同步,由于另一磁盘阵列中的数据写入不是有数据库完成,而是由该存储管理软件完成,所以,该数据同步复制操作不会影响MES应用系统的性能。
虽然以上解决了数据写入中的问题,但如果数据库软件本身出现问题,需要打补丁或进行维护时,就需关闭系统,从而影响连续作业。所以,为了解决由数据库本身引起的问题,我们可以采用两套数据库及数据库间的数据同步技术,该技术中,除有两套磁盘阵列外,还具有两套数据服务器,并安装两套同样的数据,数据库存储同步系统。通过以上的整合之后,整个MES系统就能一直保持连续运转了。
三、结语
我国由于各钢铁企业资金状况、技术水平等的不同,各钢铁企业的MES发展状况也各异。以上本文首先探讨了MES系统的概念及其特征,之后通过分析钢铁企业中钢铁生产的特征,本文分析了MES系统在整个钢铁生产过程中的作用,进而讨论了MES在钢铁企业中的软硬件应用,并结合MES系统中经常出现的单点故障,分析了其解决方案。
参考文献:
[1]辛晖明.钢铁业MES系统整合技术[J].信息技术与标准化,2009,5
关键词:中央控制室 DCS 现场总线 I/O系统 生产管理系统(MES)
中图分类号:TP274 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)04-0142-01
DCS控制系统在一般石油化工企业中使用已经非常普及,通常都是采用中央控制室的设计方案,现场仪表设备通过电缆引进控制室的系统机柜,通过网络系统把统一放在中控室的生产管理级、控制管理级、过程控制级各级连接起来构成一套完整的控制系统。传统的控制系统设计方案已不能适应现代石油化工企业的发展需求,基于这一背景,本文通过分析把中央控制室和现场机柜室分开布置的方案,实现DCS控制系统在现代化石油化工企业中提高工作效率、节约投资成本目的。同时探讨了采用先进的过程控制系统、建立企业综合管控自动化系统的发展方向,这些研究对于石油化工企业的自动化水平改进具有一定的借鉴意义。
1 集中操作控制、分布现场设备的控制方案
本文主要提出的建立大型中央控制室,分布设置现场机柜室的实施方案主要通过以下两个方面来实现。
1.1 统一规划建设功能齐备的中央控制室
企业在安全区域建立中央控制室,中央控制室配电系统要安全可靠,中央控制室机柜间主要以服务器、控制器、网络通讯及管理系统机柜部分为主。各装置的操作站都统一按工作区域划分布置,统一规划中央控制室的各种功能,建立功能齐全便于管理的现代化企业中央控制室,便于满足企业发展过程中的各种需求。本方案优化了生产现场到中央控制室的电缆敷设距离,降低施工的难度与投资成本,短距离的信号传输使系统检测控制的可靠性得以提高,同时也方便了日常的系统维护工作,也避免了多套装置控制室的建设投资。
在实际应用中经常遇到将原有的DCS系统远程迁移到新建的中央控制室,这样便于统一的管理和操作,在原系统迁移到中央控制室时,本方案的实施会更方便,我们可以根据DCS系统的网络结构敷设光缆(需冗余配置),将要迁移的DCS系统信号传送到中央控制室,而中控制只需提供可靠的电源和配置一个网络机柜,通过这些简单的工作,我们就可以实现一套DCS系统的可靠迁移,整个系统迁移的过程变得十分简单,迁移后操作人员就可以共享中央控制室内部的各种资源了。在分控制室DCS系统迁移中,建立完善中央控制室的优势有所体现,这样的实施方案在摆脱旧控制室的落后条件的同时,又充分利用中央控制室有效资源,可以有效的提高工作效率,加强统一管理。
1.2 现场机柜间设置本安远程I/O系统,通过冗余网络实现通讯
各装置设置现场机柜间,安置本安远程I/O系统,远程I/O就是数据采集/传送模块,它具有通信功能,远程I/O系统部分不进行控制调节,只负责从现场仪表采集数据送到控制单元,接受控制单元的指令控制现场设备,各个DCS系统厂家都可以实现这个功能。DCS系统中有些部件是必须按照规定放置在现场机柜室中的,就例如控制管理级、生产管理级设备等。本安远程I/O系统可以直接放置在危险一、二区中连接本安远程I/O系统的开关量或模拟量现场设备的新型总线部件,是一种将远程I/O技术、安全栅技术与现场总线技术三种完美结合的系统。
将本安I/O系统的设置大量分散布置在现场,有效的减少了在控制时的危险性,充分发挥了DCS的系统网络功能;将仪表施工难度系数和成本减到了最低,由于设置了现场I/O系统,从设置现场接线箱,通过光纤和控制器进行数据通信,无需电缆的连接,这些复杂的步骤得到很好地解决;采用冗余光纤或Profibus-DP现场总线结构的话,信号传输的及时性和可靠性将会得到很好地保护,减低了信号的干扰;对于日常维护比较方便,维护费用也相对要低一些;增加或减少现场本安I/O站,就可以增强现场设备的可扩展性。
2 完善DCS系统上层应用,建立生产管理系统(MES)
现在石化企业的主要装置其工业自动化控制系统都采用DCS系统,但DCS系统中生产实时数据的访问因其自身的安全性、独立性,都受到了制约,这样对企业管理层了解生产流程,掌握生产数据带来了很多不便,这对DCS中采集的大量生产数据是一种浪费,现在通过DCS系统提供的OPC接口,我们可以利用生产管理系统(MES)来读取和存储生产过程中的实时数据,经过二次组态,一个工厂全部装置的工艺流程和生产实时数据,通过生产管理系统(MES)的客户端或者IE浏览器呈现在企业任意一台计算机上。
建立中央控制室更方便生产管理系统(MES)的实施。中央控制室的建立其实已经对全厂各装置的DCS数据提前做了汇聚,生产管理系统(MES)的数据采集只需在中央控制室内联网汇聚即可,避免了生产管理系统(MES)从全厂各个装置的dcs采集数据时敷设大量的光缆,这样一来即降低了生产管理系统的施工难度,也降低了建设成本。生产管理系统(MES)是一套用于生产管理的软件系统。它提供了一个信息集成和管理的平台,主要用于企业网络环境下的全厂生产数据的采集、数据存储、数据查看、数据处理和数据管理。它真正实现了办公室和生产现场的信息沟通,实现了企业网络环境下的实时数据的管理、实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生产过程报表生成、生产统计报表生成等功能,从而实现企业过程控制系统与信息系统的网络集成与综合管理,也是自动化控制系统在企业上层应用中的进一步拓展。
参考文献
[1]武学维,王育德,李凌峰,安翔.DCS控制系统在石油化工企业中的应用[J].自动化应用,2012,02:42-44.
【关键词】中小型企业;MES;探讨
1.国外现状
当前国外中小企业信息化发展主要呈现以下几大动向:强调技术应用与业务创新、管理创新相结合,利用信息网络技术进行文件管理、员工考勤和生产时间管理、需求预测、库存管理、合作设计、个性化定制,整合企业内部各种资源;以电子商务和外包切入,优化供应链。2006年以来,欧盟国家约有2/3的中小企业在网上寻找合适的供应商,在线开展询价、采购/销售确认等电子商务活动,其中,约有10%的中小企业已将公司的ICT系统与其供应商或大客户联网;ICT产品与服务厂商更加面向中小企业多层次需求,提供物美价廉、简便宜用的信息化解决方案,创新中小企业服务模式;基于移动商务和移动支付等新技术的应用,对中小企业产生示范影响;重视中小企业信息化的宣传教育和人员培训;加强对中小企业信息化绩效的测评和研究,提高中小企业信息化绩效的显示度(郭莉,2008)[1]。
2.国内现状
而我国信息化应用于企业始于20 世纪80年代,在政府的正确领导和市场的催化下,经过20 多年的发展,我国中小型企业的信息化达到了一定水平,但是信息化程度普遍较低、集成度不高(见表1)。
中小型企业作为我国国民经济信息化的重要组成部分,对整个国民经济信息化有着极大的促进作用。中小企业由于在信息化上投入相对预算小,但又要求信息化系统符合小型企业的特殊性。随着市场经济全球化的到来,信息技术不断进步,由于市场环境的变化和现代生产管理理念的不断更新,一个中小企业能否良性运营,关键是使“计划”与“生产”密切配合,企业和车间管理人员可以在最短的时间内掌握生产现场的变化,作出准确的判断和快速的应对措施,保证生产计划得到合理而快速修正。所以,ERP系统和现场自动化系统之间出现了管理信息方面的“断层”,对于用户车间层面的调度和管理要求,它们往往显得束手无策或功能薄弱。比如面对以下车间管理的典型问题,它们就难以给出完善的解决手段:
2.1出现用户产品投诉的时候,能否根据产品文字号码追溯这批产品的所有生产过程信息?能否立即查明它的:原料供应商、操作机台、操作人员、经过的工序、生产时间日期和关键的工艺参数?
2.2同一条生产线需要混合组装多种型号产品的时候,能否自动校验和操作提示以防止工人部件装配错误、产品生产流程错误、产品混装和货品交接错误?
2.3过去12小时之内生产线上出现最多的5种产品缺陷是什么?次品数量各是多少?
2.4目前仓库以及前工序、中工序、后工序线上的每种产品数量各是多少?要分别供应给哪些供应商?何时能够及时交货?
2.5生产线和加工设备有多少时间在生产,多少时间在停转和空转?影响设备生产潜能的最主要原因是:设备故障?调度失误?材料供应不及时?工人培训不够?还是工艺指标不合理?
2.6能否对产品的质量检测数据自动进行统计和分析,精确区分产品质量的随机波动与异常波动,将质量隐患消灭于萌芽之中?
2.7能否废除人工报表,自动统计每个过程的生产数量、合格率和缺陷代码?
而MES的定位,是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层,主要负责车间生产管理和调度执行。一个设计良好的MES系统可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能,使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。系统通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产,协助企业建立一体化和实时化的ERP/MES/SFC信息体系。
3.制造执行管理系统(MES)对中小企业的作用
制造执行管理系统(MES)是企业信息集成的纽带,是实施企业敏捷制造战略和实现车间生产敏捷化的基本技术手段。工厂制造执行管理系统(MES)是近10年来在国际上迅速发展、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境,帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。适用于不同行业(家电、汽车、半导体、通讯、IT、医药),能够对单一的大批量生产和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业提供良好的信息管理。
制造执行系统在企业计划管理层与车间底层控制之间架起了一座桥梁,填补了企业计划管理层和底层控制之间的“鸿沟”。在市场竞争激烈的现代生产环境下,制造执行系统成为面向车间生产管理和控制的主流技术(黄学文,2003)[3]。
在当今激烈竞争的世界经济中,要占有“最有价值”的地位,必须使企业具有最好的质量、最佳的客户服务、最低的制造成本、快速响应以及灵活性的特点。而要达到这样的水平,就必须在正确的时间提供正确的信息才可能进行最佳的决策。这就要求不断地对公用的数据库进行改善,同时让每个部门都拥有把数据转化为有用信息的工具。怎么能做到这些呢?唯有MES才能真正向企业提供以上这些功能(彭瑜,2002)[4]。
制造执行MES系统弥合了企业计划层和生产车间过程控制系统之间的间隔,是制造过程信息集成的纽带。MES通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产,同时也为敏捷制造企业的实施提供了良好的基础。MES改善了设备的回收率,准时交货率、库存周转率、边际贡献、现金流量绩效。MES提供企业与供货商之间双向沟通所需的生产信息。在许多工厂中,全厂管理的功能目前仍然由文件和人工系统进行,通常有经验的人员执掌着工厂生产效益的钥匙。在大多数运行中,人工系统和有经验运行人员的判断总是起着重要作用。但是,市场要求产品的品种和数量经常变化,靠人工和经验调整生产显然效率低、反应慢、缺乏竞争力。而且人工系统也不可能适应产品,工艺,技术和用户要求日趋加速的变化。由于生产运行变化如此迅速,MES的信息的及时性要求以分,甚至秒的速度进行反应,此时光靠人恐怕不行。因此,采用MES带来的效益不言而喻(曹江辉,2002)[6]。
通过实施MES系统,可以贯通从采购到售后服务的全制造流程,透明化生产现场运作,大大提升了生产制造各部门的管理实时性和有效性,可获得的效益及优点大致如下:(1)降低不良率,改善品质管理。实时现场信息收集与分析,有助于实时了解问题发生的原因并立即改正,降低不良率;全面、准确的数据,能使质量管控、项目有的放矢,质量事件、质量成本、缺陷定位改善、质量标准制订等方面管理水平稳步提升;(2)防错、纠错,降低生产过程中的错误率,柔性制造。关键工位操作员工得到验证上岗,考勤;备料或组装,通过系统的实时过程监控和指导,自动防错、纠错,支持同一生产线上不同产品型号的同时生产(混流生产),支持多品种、小批量的柔性生产模式;(3)降低成本,现场整洁。按需适时定点的物料配送,使生产线现场物料、在制品减少,现场整洁、干净。(4)监控生产,全程追溯,体系管理。清晰的供应商、批次、工位、操作工、产品/物料的关联记载,方便任意视角和环节的前追后溯,故障定位及责任界定明确,管理到位;(5)改善车间管理、企业整体响应速度提高。大量减少人工数据收集、统计造成的低效、差错、遗漏,车间管理时效性、针对性、效率大幅提升;制造执行过程透明化,使企业领导、各管理者能够准确及时地了解车间作业情况,方便扁平化管理、快速反应(张竹雅,2008)[7]。.
我综上所述,可以看出,中小型企业很需要MES制造执行系统,根据MESA白皮书中的统计报告表明,采用MES的企业可以平均减少制造循环时间45 %、减少数据录入时间75 %、减少生产过程的操作量17 %、减少文档转换量56 %、缩短交货周期32 %、提高质量水平15 %、减少文档/ 图纸的丢失率57 %。信息化在短短的几十年时间里有着飞越的发展,现在,在各个领域信息化建设都是人们所关注的问题,开发和应用MES制造执行系统意义更重大。
参考文献:
[1] 郭莉. 国外中小企业信息化发展现状[J]. 人民邮电报,2008(3).
[2] 邢苏平. 国外中小企业信息化建设状况及借鉴[J]. 东方企业文化,2007(6).
[3] 黄学文. 制造执行系统(MES)的研究和应用[D]. 大连:大连理工大学,2003.
[4] 彭瑜. 制造执行系统(MES)的发展和挑战[C]. 北京:第六届全国计算机应用联合学术会议论文集,2002.
摘要:通过对APS和MES的集成,加强对车间生产的管理和控制,使车间生产计划和调度活动更加快速准确。最大限度地发挥车间的生产能力,降低生产占用的库存费用。关键词:APS;MES;ERP;集成;体系结构分析中图分类号:TN431.2
文献标识码:A
文章编号:16723198(2009)190322011 APS和MES简介1.1 高级计划与排程(APS)排程就是排序,就是先做什么,后做什么的问题。你可以这样想象,大小几百台设备、几百人同时要完成各种任务,怎样才能在各种约束(设备能力、人员、时间、场地、物料等)条件下以及随时可能发生变化(动态)的,实现多个目标(交货期、设备有效使用率、最低成本等)?由于生产需求的随机性,生产需求发生变化时,人工生产排程将很困难;同时,当生产瓶颈无法预测时,人工排程很难操作,资源不能充分利用,订单不能按期交付。尤其是在小批量、多品种、工序复杂的制造型企业矛盾十分突出。这时人们可以求助强有力的精益生产解决方案:APS。APS就是高级计划排程。APS应该说本来是MES的一个模块,因为优化排产的重要性,拿出来单独作为一个功能软件使用。APS要满足资源约束,均衡生产过程中各种生产资源;要在不同的生产瓶颈阶段给出最优的生产排程计划;要实现快速排程并对需求变化做出快速反应。高级计划与排程系统是20世纪后50年发展起来的管理技术。它是一种基于供应链管理和约束理论的先进计划与排程工具,包含了大量的数学模型、优化及模拟技术,其功能优势在于实时基于约束的重计划与报警功能。在计划与排程的过程中,APS将企业内外的资源与能力约束都囊括在考虑范围之内,通过的智能化的运算法则,做常驻内存的计算。APS在提高企业经济效益方面的潜能是巨大的,它能及时响应客户要求,快速同步计划,提供精确的交货日期,减少在制品与成品库存,并发考虑供应链的所有约束,识别出潜在的瓶颈,提高企业资源的利用率,从而改善企业的整体生产管理水平。对于车间内短期的生产计划制订,如安排一台机器上的多种产品的生产次序等,APS常用约束规划CP(Constraint Programming)来解决。CP将存在的每一个资源约束表示为一个变量,然后用约束变量之间的逻辑关系找到满足所有约束的解决方案。APS根据大量精确数据的输入,对工作流程进行模拟,并提供实时监控功能。APS可将模拟的排程结果以甘特图的形式输出到可视化的计划板上,根据既定规则进行拖放式调整,以求达到最优化。1.2 制造执行系统(MES)制造执行系统是美国管理界20世纪90年代提出的新概念。中国 “十五”期间,国家863项目研究将MES作为重点研究课题,制造业领域MES成为技术研究的突破口。通过863 CIMS项目应用的研究和推广,大大提高了企业的竞争力,使中国的制造业水平上了一个崭新的台阶。MES是处于计划层和车间层操作控制系统之间的执行层,在整个企业信息系统中起着承上启下的作用。MES对生产过程进行实时监视、诊断和控制,完成生产单元整合和系统优化,在生产过程层进行物料平衡、制订生产计划、实时排程、优化调度,进而对生产过程物料、能量、质量、设备、资金,甚至人力资源统一进行监测、分析、控制和优化,实现了从订单下达到产品完成整个生产过程的优化管理。当工厂里面有实时事件发生时,MES能对此及时做出反应、报告,并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使得MES能够减少企业内部没有附加值的活动,有效地指导工厂的生产运作过程,从而使其既能提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能,又能提高生产回报率。与APS相比,MES是一个提供很多功能模块的整个解决方案,但是从优化的角度看,MES达不到APS提供的优化功能的水平。因此,将APS与MES集成更适合于复杂的实时性要求较强的车间生产计划和调度活动。2 现行车间生产计划和调度方法分析作为产品加工的具体执行部门,车间生产管理涉及到产品生产过程的方方面面,如:生产过程监控、生产调度、现场设备管理、人员安排、消耗统计、工时统计、动态成本核算、物料管理、在制品管理以及产品数据管理等等。一个典型的制造车间生产活动主要工作流程是:首先将接收到的主生产计划进行任务分解,然后根据一定的规则,确定各子任务的加工设备,而任务单的开工时间则根据定单下达日期、任务单计划入库日期、相关的工艺信息以及各加工单元的当前加工计划来统一决定。在编制出理论计划以后,就形成了对各加工单元的负荷。接着,要在各加工设备上进行加工能力与工作负荷的平衡,制订派工计划和相关物料准备计划等。同时,根据物料、工装等条件及各加工单元的反馈信息,制订出正式作业计划,并开始派工。计划下达后,在实际生产过程中,还要不断根据各个参数的变化,进行实时的调度,确保主生产计划的顺利实现。现行的传统生产管理系统中,生产决策层与车间执行层,计划层、调度层与控制层是独立分开的,信息采集大多只能通过人工录入的方式进行,车间生产信息的反馈周期较长。造成在生产调度与控制过程中缺乏必要的现场信息,不能及时根据实际生产情况的变化进行重新调度,更谈不上实时修订生产计划了。并且当实际生产情况无法实现原有生产计划时,传统的生产管理系统也往往不能及时发现这些问题并加以解决,最终导致企业产品的交货期延误。3 基于APS和MES集成的车间生产计划和调度通过前面两部分的阐述可以发现,在比较复杂的车间生产活动中,MES系统中的详细生产计划和生产调度模块的功能有限,而且不能根据实际生产情况的变化进行重新调度。我们以企业的ERP系统作为信息基础,采用APS和MES集成的方法,由MES提供实时的车间生产进度、在制品信息和现场设备运行状况等,然后利用APS的先进优化算法,可以初步解决现行车间生产计划和调度的优化问题。4 APS和MES集成的体系结构分析现代制造企业中,ERP已经成为必备的业务和数据平台,无论是APS,还是MES,都需要与ERP系统进行数据交互和信息共享,获得系统自身运行必需的相关数据。当将APS和MES集成时,也必须将ERP系统考虑在内,也就是将ERP、APS、MES三个系统进行集成,这其中不可避免地出现交叉和重叠的现象。因此基于ERP的APS与MES集成系统的框架确定,主要考虑企业的产品、生产模式、计划模式、已有系统与新构建系统的差异等因素。目前,国内外已经有学者提出了APS、MES与ERP集成的框架,但是现有的集成框架结构仍以供应链管理平台为界面,其中APS的应用偏重于供应链计划的管理,主要面向物料复杂、外协外购较多的企业生产环境。针对原材料供应相对简单、稳定的企业,可以把精力放在以车间生产计划与调度管理为重点的系统集成框架。该框架以APS和ERP的闭环系统集成为核心,通过MES系统控制车间生产活动,达到企业内部车间生产计划和调度的优化。5 结语随着市场竞争日渐激烈,制造企业受到了前所未有的挑战。为快速适应内、外部环境的快速变化,利用APS和MES等先进的企业生产管理模式和先进信息系统,充分利用企业的制造资源,优化企业车间生产的计划和调度算法,通过改变企业传统的生产模式来提高生产率,进而快速响应客户需求,是提高企业竞争力的重要手段。参考文献[1]马国钧.从ERP、MES到APS――寻找提高企业效率和效益的利器[J].中国民,2008,(8).
关键词:信息化技术;技术创新;竞争力
中图分类号:TU745.9 文献标识码:A
随着经济全球化进程加快,世界各国都在依靠技术进步和科学管理实施来保护资源,减少资源消耗,节约使用资源,提高资源的利用效率,实现社会经济可持续发展。为了应对激烈的国际竞争,我国的石化企业要提高企业的核心竞争力,就必须强化管理,降低经营成本,而通过利用信息技术实现企业卓越运营是当前石化企业的最佳选择。
根据《中国石油信息技术总体规划》,公司于2008年开始启动企业信息系统搭建工程,并通过生产装置500万吨/年扩能改造,不仅升级了装置生产工艺,新增了深加工装置,还对信息系统进行了升级。以信息集成为基础,向过程集成优化和管理集成优化发展,加快企业信息化进程。通过信息系统建设来实现企业经营管理规范化、生产管理最优化、过程控制智能化。以降本增效为主要目标,围绕以成本为核心的全面预算管理,以物流、资金流、信息流为系统集成主线,完善信息基础设施,实现实时网络与管理网络、实时数据库与管理数据库的有效集成。服务企业管理现代化,提高企业的经济效益、创新能力和市场竞争能力。
公司企业信息系统体系架构为生产操作控制PCS层、生产运行管理MES层、企业资源计划ERP层,以及企业信息门户EIP层。
过程控制层(process control system,简记为PCS)。PCS层以设备综合控制为核心,涉及了控制技术、接口技术、自动化相关技术和生产、机动设备、安全等专业的基层业务系统。它提供了装置、车间的实时数据、状态信息、控制参数等底层信息,通过OPC、DDE等通用接口及其它数据采集方式为上层信息系统提供基础数据。石油化工生产属于连续性生产,生产线自动化程度较高,DCS、PLC系统已成为石化企业的主要控制手段。
制造执行层(manufacturing execution system,简记为MES)。MES层以优化管理、优化运行为核心,包括工厂基础信息管理、实时数据库、实时数据库应用、实验室信息管理系统(LabWare LIMS)、生产计划与排产(PS)、运行管理(OM)、物料平衡与收率计算(PB)、物料移动管理(PT)、生产统计、生产运行信息平台(WPKS)等模块,从PCS层中提取MES需要的数据,形成公司统一的生产数据平台,生产运行管理层主要包括实时数据库、生产报表、实验室信息管理(LIMS)、生产计划优化操作管理、物料平衡、公用工程等模块,通过关系数据库实时进行生产物料统计,为ERP提供数据支撑,为准确决策提供依据。
MES作为连接控制层与管理层的一个中间纽带,完成从生产命令下达到生产统计的整个生产过程的管理,并实时地将生产过程信息反馈给ERP及其它信息系统,从而将生产活动信息与管理活动信息有效集成。因而,在企业信息化系统中,MES起着承上启下的作用。呼石化MES项目实施取得的成效具体体现在以下几个方面:
(1)MES通过生产数据的实时上传,实现了高效透明的生产监控,保证了装置的平稳运行。
(2)运行管理和生产流程的标准化,促进了生产班组按章操作,保证了生产安全可控。
(3)MES提高了生产管理的可视化和实时性;物料平衡与生产统计系统增强了生产信息的准确性,在生产管理上,提高了效率。
(4)在MES实施过程中,对相关的生产业务流程进行了梳理、统一和改进,提高了生产运行管理效率。
(5)MES系统提供的实时监控、过程记录功能,能够使操作人员更加快速准确识别生产中的危险情况。
(6)MES系统的应用使企业安全生产更加有保障,能够规范一线人员的生产操作,帮助操作人员养成安全习惯,为员工、企业、社会带来较大的安全效益。
(7)MES系统的实施,可以促进企业的节能减排工作。
企业资源计划层(enterprise seresourse planning,简记为ERP)。ERP层包括财务管理(FICO)、物流管理(MM)、销售管理(SD)、生产管理(PP)、工厂维护(PM)、项目管理(PS)、人事管理(HR)等模块,它以SAP为载体,集成企业的关键信息和数据,建立以财务为核心、一体化、符合内部风险控制要求的经营管理平台。以成本控制为中心,实现物流、价值流和信息流的统一,做到信息透明、资源共享。
呼石化ERP项目实施取得的成效具体体现在以下几个方面:
(1)加强了物料管理和生产计划调整;具备了严格的内部控制功能。
(2)同时集成物流、资金流相信息流三方面的信息资源。
(3)实现了管理层对信息的实时监控和查询。
(4)增强了企业对经营环境变化的快速反应能力。
(5)为企业决策提供更加准确、及时的财务报告和分析数据等。
企业信息门户EIP层是以企业信息门户为代表的企业信息表现层。它集成PCS(如机组状态检测)、MES(如LIMS数据查询)、ERP三个层面的信息系统,此外还集成了办公自动化、合同、邮件、OA、视频会议、档案等管理信息系统和先进计划APS、生产技术管理、QHSE等业务信息系统,为上述信息系统提供规范、安全、统一的信息系统入口。
公司门户及OA系统建设从2008年正式投入使用。系统所提供的功能包括公文管理,辅助办公、信息门户系统、个人办公系统以及知识管理系统。为用户提供信息和应用功能整合的统一门户界面,并提供企业信息门户和知识管理功能。建立OA及门户系统数据库系统,用于收集各类指标数据,并建立相应的应用,对收集到的数据进行各种加工,生成统计数据,供相应用户查询浏览。采用工作流引擎快速建立基于公文的工作流应用以及基于业务数据的工作流应用,充分考虑平台无关性原则,使其能够独立于群件平台运行,可根据需要灵活扩展,在功能上满足用户不同的业务需求。
公司信息化系统上线后,促进了企业资源的合理组合及利用,提高了企业的生产经营效率和管理水平、提高了经营管理信息的准确性和及时性,促使业务办事程序和管理程序更加合理,增强了企业的快速反应能力,规避了经营活动中的风险,辅助企业决策的进一步科学化。
在当前的信息经济时代,如何应用信息化技术不断推动石化工业的技术创新,加快高新技术与石油石化技术的结合和渗透,不断提高石油石化技术、装备工艺水平和加工深度,增加产品品种,提高产品的质量、技术含量和附加值,加快产品的更新换代,在满足高科技产业对油品、石化品新的需求,满足经济持续增长要求的同时,提高企业的效益,是石油石化工业面临的最紧迫的问题。
参考文献
[1]田锋,赵兰栓,明亚晶.中国石油ERP项目在大庆油田的实施研究[J].中国信息界,2011.07.
[关键词] MES;质量管理;系统分析
doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 15. 030
[中图分类号] TH186;F273 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194(2013)15- 0044- 04
1 引 言
美国著名质量管理大师朱兰指出:“20世纪是生产率的世纪,21世纪是将是质量的世纪”。随着全球经济一体化及网络信息技术的不断发展,质量管理将进入一个新的发展阶段,现代钢铁企业质量管理应当融入以信息技术为支撑的先进质量管理理念[1]。钢铁企业质量管理主要是指从原料到半成品、产成品各环节的所有质量信息相集成,形成一个完整的质量信息反馈体系,并实现产品质量生产的全程追溯。本文以钢铁企业制造执行系统(MES)中质量管理子系统的分析与设计为研究主题,在对国内外已有的钢铁企业质量管理系统开发等相关文献进行研究的基础上[2-4],首先根对钢铁产品质量特性进行了详细分析,在此基础上根据实际需求构建了钢铁企业质量管理系统模块的整体架构,并重点就各子模块具体功能进行了详细描述,以期在CIMS环境下通过计算机信息技术来整合企业资源,优化质量管理流程,实现质量信息和数据的共享,实现企业经济效益和社会效益最大化。
2 钢铁产品质量特性分析
钢铁产品质量特性大致分为直接质量特性和参数质量特性两部分。合同规定的客户需求一般反映的是直接质量特性,包括主质量特性,如钢号、标准、形状、规格等;以及辅助质量特性,如交货状态、加工用途、冶炼方法、技术条款等。而生产过程中参照的目标是产品的参数质量特性,包括化学成分质量特性,如C、Si、Mn等元素的含量要求;物理质量特性,如形状、规格、力学性能、高低倍要求等;以及交货期等时间质量特性。产品质量设计的实质就是将产品的直接质量特性映射为产品的参数质量特性,并将它们分解到各个加工工序中进行控制,作为生产过程控制和质量检验的目标以及判定合格与否的依据。具体分类参见图1。
3 质量管理系统需求分析
钢铁生产可分为炼钢、连铸、轧制等阶段,其在炼钢连铸阶段是连续的,而在后续轧制等阶段是离散的,因此钢铁生产是半连续半离散的分阶段式生产方式。而从物质上来看,钢铁生产过程是从单一钢水投入经后续不同加工工艺,按用户合同要求生产出产品性能、规格各异的产品的分解过程,其产品规格虽复杂,但生产工艺却有着很多的相似之处。基于以上对钢铁产品特性及钢铁生产流程的了解,其质量管理系统需求应须把握以下几点[5]:
(1)工序过程质量控制:通过对生产过程各工序过程质量进行控制,以保证产品的最终质量符合用户要求。
(2)质量检验及数据采集:系统在生产过程中各关键工序设置质量采集点以采集工序质量数据,并与数据库中标准数据进行自动对比,并把对比结果实时显示。
(3)检(化)验及质量判定:按照试样检验要求及时为其他工序提供准确的检验数据并结合现场检验结果对半成品和成品进行综合判定。
(4)质保书模板设计与应用。
(5)质量控制与生产放行:通过对产品生产质量进行监督控制,对不合格半成品采取封锁、返修等措施,杜绝不合格半成品不经允许流转到下道工序或出厂。
(6)产品质量分析与缺陷反查:通过对产品生产过程中各关键工序节点采集的质量工艺控制数据、成分物理性能数据、在线检验数据及各种标准数据进行综合分析,找出产品形成缺陷的原因,为改进产品质量提供有力保障。
(7)改判业务处理:对检验结果无法满足订单要求但符合另外一个牌号标准的产品,系统提供判定顺序,指导牌号的改判,要确保改判结果的准确性和改判钢种的合理性。
4 质量管理系统总体架构设计及各功能模块分析
4.1 质量管理系统总体架构设计
通过以上对质量管理系统需求的分析,可知质量管理系统总体架构主要包括质量标准管理、产品质量设计、质量采集与检验、质量判定管理、质保书管理、质量跟踪与分析等模块。具体见表1。
4.2 质量管理系统各功能模块分析
由表1可知,质量管理系统架构大致分为6个子模块,其质量管理流程图(以钢卷生产为例)如图2所示。
4.2.1 质量标准管理
钢铁企业质量标准管理通常由企业质量标准科在充分考虑并综合执行国际、国家、钢铁行业及客户特殊要求等基础上制定,并及时下达至作业部门,制定企业钢铁内部标准,控制产品生产质量。具体包括:①国际冶金规范标准;②国家冶金规范标准;③企业内控标准,包括性能控制标准、成分控制标准、外观控制标准、工艺路线标准、工艺参数标准;④客户要求标准,即企业根据客户个性化需求制定生产标准。
系统质量标准冶金规范数据库是钢铁企业技术质量管理部门对管理的所有工序工艺控制参数、检(化)验要求等作业指令进行有机归并后形成的集合,它是合同质量设计的重要的基础数据来源之一,包括质量判定规范和工艺技术规范管理。其中质量判定规范在ERP,产品工艺技术规范在MES。工艺技术规范是质量管理部门针对每道工序的控制参数、检(化)验要求、执行标准等作业指令进行数据合并的集合。企业MES系统提供工艺技术规范的管理功能,包括查询、增加、修改、删除等操作。系统建立有化学成分标准库、机械性能标准库、高倍和工艺性能标准库、热轧工艺状态库、热处理状态库等,分别存放着各种限值及判定条件[6]。
4.2.2 产品质量设计
由企业质量设计科根据产品质量标准和客户合同进行产品质量设计,质量设计人员通过从ERP系统接收过来的客户订单进行质量设计,确定该产品在各工艺流程阶段需要达到的质量规范和工艺参数表的设定值。如各种文档控制,各工序加工设定值等。在此后的生产过程中,计算机就按照质量设计输出的质量标准进行严格的质量控制。用户合同的质量设计过程包括产品质量设计和生产质量设计两个阶段[7],其具体设计过程包括:
(1)首先,在合同处理时,根据销售合同中输入的产品大类、产品名称、牌号、交货状态、质量标准等用户需求特性,在产品规范库中查找对应的产品规范码,再根据产品规范内的具体内容完成合同的产品质量设计。
(2)根据产品规范码、客户代码(CUST_NO)和产品最终用途码(APN),找到相应的冶金规范码(MIC)。冶金规范码是生产质量设计的关键。
(3)产品个性化需求由系统根据用户的不同和使用用途来决定,而所有制造参数由冶金规范码管理,所以,系统内建立了用户、使用用途与冶金规范码的对应表。
(4)对合同进行生产质量设计。以冶金规范码为关键字,并以长度、厚度、宽度等度量型特征属性及其他特殊要求为次关键字,在冶金规范库中找到相对应的生产路径(不同路径用Line-No来区别)和路径下所有机组的控制规范,该过程实现了对合同产线设计及产线机组制造标准的设计。
(5)对于有多产线路径的合同,还需要根据实际生产状况确定主产线,其他生产路径作为备选的次产线。
(6)产线路径是产品生产机组的组合,在冶金规范中同样的产品可以对应几条生产线路径,主制程确定时一般主要考虑各产线的物流顺畅平衡和生产成本等,在实际生产过程中,计划员可以进行主次产线的变更,实现柔性生产。
(7)在合同实际制造过程中,当合同的物料进入不同机组计划执行时,将进行工序分解,自动将前期设计的对应机组制造标准数据下发给相应的PCC计算机,PCC计算机按标准数据进行生产控制。
4.2.3 质量采集及检验
质检部在各分厂设有质量监测站,其主要职能是对该分厂的产品进行在线监测以及对中心实验室的检测结果依据标准进行质量判定,对定量结果进行自动判定,对定性结果进行人工判定。其中送来中心实验室检验的对象统称为委托方,它包括各生产分厂、物供、技术中心、质量部、钢研所及其他外委单位。送料包括足够检验项目所需的试验、检验卡片(即大票),检验卡片上注明委托方、炉号、规格、技术条件等信息。检验项目主要包括物理和化学两大类,其中物理检验分为力学性能和高低倍检验,化学检验分为化学成分和气体分析检验。质量采集取样委托流程如图3所示。
4.2.4 质量判定管理
将质检部在各分厂收集到的质量数据,按编号输入到计算机内,与系统事先建立的工序放行标准(相应工序牌号产品的化学成分标准库、物理机械性能和高倍、工艺性能等各质量规范标准库数据)相对照,判定内容包括:①成分实际判定,对比各阶段产品的实际化学成分与标准库中的成分标准,检验其成分实际值是否在标准范围内;②性能实际判定,对比各阶段半成品机械性能实际、工艺性能、表面质量、尺寸规格与各相应的性能标准,检验其值是否在标准范围内。如果以上判定都符合各相应的标准,则相应工序放行通过,进入下一道工序。如不符合放行标准,就要进入质量异常处理,根据异常实际情况的不同,分别进入“判废”(废品)、“改判”(不良品)和“返回”(返回品)流程。如果进入“判废”流程,则终止该在制品的制造流程,将其送入废品库。如果进入改判流程,同样终止制造流程,但该在制品被降级改变牌号或规格,作为可利用材转入中间产品库,以便在调配调度时供其他合同使用。如果进入“返回”流程,同样终止制造流程,但该在制品将返回前面出错的流程进行返修。此时原合同必须进行重新补料,重新申请材料等等[8]。质量判定流程如图4所示。
4.2.5 质保书生成及管理
质保书内容需满足国家法规和订货合同要求,主要包括合同相关事项和产品检(化)验数据结果,包括:质量证明书标识、产品标识、用户标识、合同标识、发货日期、运输标识、发货人、审核人、执行标准、批号、炉罐号、牌号、规格、数量、重量、化学成分、物理检验等。质保书生成过程如图5所示。
出厂产品录入:根据发货通知单,输入需要开具质保书的产品相关信息。
出厂产品分析:①对发货通知单上的产品支数、质量进行有效性校对(主要指定尺及长度要求的钢管);②调用化学成分台账,检查化学成分分析结果;③调用机械、工艺、高倍数据台账、查验分析结果;④列出前3项分析不合格的产品,提出警告。
产品质保书信息修改:对录入或分析结果错误的出厂产品信息进行修改。
产品质保书生成管理:①对经过分析质量完全合格的产品自动登记分配质保书号;②按质保书号屏幕显示质保书;③按开出日期打印质保书;④按质保书号打印质保书;⑤开具的质保书存档。
4.2.6 质量跟踪与分析
质量跟踪主要是针对在制品每道工序的在线和离线质量情况,对其理化性能进行跟踪和判定,对所有的质量数据以成品材料(捆)为单位,在系统中保留一定的时期,结合物料跟踪管理模块,可以对从原料到成品的所有质量数据进行查询和追溯。目的是为了对产品的质量信息进行分析,找出存在的问题和改进方法,以期对未来产品质量和生产管理水平的提高起到促进作用。
质量分析是将被控变量与预定的质量规范或质量标准给定值进行比较,达到修正质量偏差的目的。通过产品质量分析,及时找出引发质量问题的原因和根源,根据产品的质量状况制定相应的措施并监督执行,为改进工艺或操作规程提供参考依据。
5 结 论
质量管理是无缝钢管MES系统的重要组成部分,本文所研究的钢铁企业质量管理系统从钢铁企业质量管理所面临的实际问题出发,以先进管理思想和技术理念为指导,以PDCA质量控制为理念,针对钢铁企业质量管理流程优化、先进制造管理平台构建、信息系统集成等问题,建立了覆盖钢铁产品生产全过程的一贯制质量管理架构体系,并重点就各功能子模块进行了详细分析及说明。
主要参考文献
[1]卢晓春,阮锋.产品质量管理方法研究评述[J].机床与液压,2004(3):10-15.
[2]Jitao Fang, Shusong Yu, Xiangqian Ding. Development of MES-based Workshop Integrated Quality Monitoring System[C]. International Conference on Automation and Logistics,Qingdao, China,September 2008:216-220.
[3]段桂江,孙飞,唐晓青.集成质量系统与企业资源计划系统的多视图融合机制研究[J].计算机集成制造系统,2005,11(12).
[4]刘晓冰,刘彩艳,等.基于制造执行系统的动态质量控制系统研究[J].计算机集成制造系统,2005,11(1):133-135.
[5]徐端,舒真,冯水华.钢铁企业质量管理系统研究与开发[J].控制工程,2005,12(6):557-561.
[6]郑雯.浅谈钢铁企业MES质量管理[C].第七届(2009)中国钢铁年会论文集,2009:10-36.
关键词:MES;制造业;问题;对策
一、引言
20世纪80年代之后,消费者对产品的需求越来越多样化,全球市场竞争也日渐激烈,企业信息化在各个领域发展的过程中越发重要,然而在企业信息集成的实践中,仍然存在瓶颈等带来的各种问题,使企业的发展受阻,产生这些问题的主要原因仍然是由于生产管理业务系统与生产过程控制系统相分离,计划系统和过程控制系统之间的界限不确定、联系不紧密。随后美国先进制造研究机构AMR在20世纪90年代提出了MES的概念,在解决企业信息集成问题时提供了一个方法,这就是制造执行系统。
对于MES,国内外相关学者、专家及企业都进行了大量的研究。2005年 Logical CMG咨询公司对MES软件使用情况做了调查报告,报告中指出,国际MES产品的主流技术包括支持平台、数据库、应用技术、系统构架、系统可配置性等方面的内容。美国Aspen Tech公司自1998年使用MES开始后进行了不断的发展和改善,被很多的大型石油化工企业采用,实现了生产经营管理和生产过程控制的一体化。我国对MES同样进行了深入的研究,国内每一年都有相关主题会议涉及到MES技术。同时,文献建立了一个能表现分布性、可重构、可集成及可扩展的离散制造业MES集成模型,并研究了其中核心的调度问题。文献设计了一种基于实时数据采集的多级作业车间动态调度方法,用来解决制造执行系统环境下作业车间的动态调度问题。文献从建立敏捷制造企业的车间生产管理系统出发分析和论述了制造执行系统的功能和应用特点 ,提出了使用先进的制造执行系统思想和软件辅助建立敏捷车间系统。文献在分析制造执行系统技术发展趋势的前提下,以大连机车车辆厂的车间生产管理实践为背景,并结合863研究项目,对制造执行系统进行了研究。目前国内对MES的研究仅限于软件建模和软件开发的角度,缺少了对MES信息本质及其运动规律的系统深入研究,并且对产品的自主研发只是刚开始。
本文通过对国内外MES的相关研究进行初步总结,分析MES在我国研究的过程中出现的问题,并根据问题提出相应的对策,以期为我国MES的研究提供新的思路。
二、我国MES研究存在的问题
我国对MES的研究时间并不长,当前仍然只是停留在MES思想、内涵及体系结构等方面的研究。尽管一些大学和科研院所等单位在MES理论与应用系统开发方面做了一定的工作。但相比与西方的发达国家,我国不论是在MES技术上,还是在实践上都存在很大的差距,主要体现在以下几个方面。
(一)缺乏MES技术标准
MES在设计、开发、实践、保养等方面缺乏一定的技术标准,这导致系统在这些方面的成本增加,从而影响了MES产品的性能。因此我国MES产品与国外同类MES产品相比,没有竞争优势。
(二)集成性还没有完全解决
因为缺少统一的数据模型,MES各功能子系统之间及MES与企业其余相关信息集成较为缺乏,使得MES作为企业制造协同的引擎功能不能得到充分的发挥。
(三)智能化程度不高
MES中涉及的信息及决策过程都非常复杂,因为缺少相关的智能机制,现有MES大多只提供了一个系统平台,因此需要大量的人工参与,难以保证生产过程的高效和优化。
(四)MES体系还不完整
MES的基本功能还不够完善,核心模块的流程管理和优化产业导向通常缺乏。对于离散制造业还没有完整、系统的解决方案及成熟的软件产品,特别是优化模块,国内几乎是一块空白。
(五)通用性和可配置性较差
现有系统针对的只是某些特定的需求,难以应对企业业务流程的重组和变更。针对基于数据集成技术的工厂数据模型的不足,使系统的可配置性,可重构性,可扩展性差,限制了推广和应用MES系统范围。
(六)实时性不强
制造车间的实时信息系统MES,实时性是体现MES功能的基础。现有的数据收集与信息反馈机制不准确、实时、完整,底层数据的实时收集、多源信息的融合、复杂信息的处理和快速的决策是非常弱的。
三、问题的对策
针对我国MES系统研究现状,无论是为了适应企业的发展需求进行自行开发,还是采用已成形的套装软件,都应该注意如下几点。
(一)加快对MES技术标准的研究
标准化是将研究成果转变为生产力的重要桥梁,是组织现代化和集成化生产的重要条件。行业技术水平的提升,关键靠主导企业的发展。以企业为主体,如果在相关部门的监督下形成统一的行业标准,对于促进行业的标准化工作,推动技术进步、产业升级、产品质量、工程质量和服务质量,推进我国现代化,完成工业化建设,都具有重要的意义。
(二)强调与外部系统的集成和系统内部各模块的整合
当企业在做计划时,计划层系统如果与MES系统紧密衔接起来,就能发挥很大作用。因此,为了确保MES系统和计划层系统采用的是统一、规范的数据格式和存取形式,不仅要让MES提供计划层系统的数据源,也应采用MES系统控制程序。例如,作者在实施邯钢信息化改造项目“板材区物流计算机系统”的过程中,就与德国SAP公司合作,研发出基于SAP XI(Exchange Infrastructure)组件技术的ERP与MES系统集成技术,并对这项技术进行了有效的实施,在项目的实施过程中主要解决了多系统通信、数据拥堵、以及数据集成问题。
(三)重视基于运筹学的过程优化并应用于MES中
MES不仅仅是一个上传下达的信息“传递手”,更重要的方面在于它的优化和智能化功能。《国家十一五规划纲要》提出“以信息化带动工业化”。由于中国的整个工业结构的不完善,我国大多数的企业经营粗放,而今我国出现能源短缺、消耗过多的现象,这与科学发展的要求是不一致的。目前流程工业中最重要的是能源和原材料两方面,因此需要坚持节能降耗的原则,用MES来优化某些流程的原料消耗,并对其进行整体的优化,全面提升各企业的节能降耗水平。因此,提升MES的优化功能,是MES研究开发的一个重要方面。
(四)完善MES的功能模块
特别要注意根据不同行业的特点,有针对性地开发适合本行业的MES核心模块。现如今市场上的大部分的MRPII/ERP系统是来源于离散制造业,因此这些系统更适合于离散制造业。在采用套装软件或自行开发的时候,需要注意不同流程企业的特点,例如在生产计划方式方面主要进行市场预测,而在作业计划调度时以整个流水生产线进行调度等。
(五)建立基于行业的工厂数据模型
缺乏统一的工厂数据模型是我国MES缺乏通用性、可配置性的主要原因。然而建立完全统一的工厂数据模型的难度往往很大,而且也给MES具体实施过程带来巨大的客户化工作量。较好的方法是从行业入手,根据离散制造业,流程制造业的不同特点,或者根据更为细化的行业特点,例如冶金、石化、制药等行业建立基于行业的工厂数据模型,以提高MES在同行业之间的通用性和可配置性。
(六)在实施MES的同时,注重二级PCS的建设
二级计算机系统是保证MES和PCS之间生产指令和生产实绩顺利下达上传的关键,也是保证体现MES实时的重要环节。因此,在开发MES的过程中,要保证PCS系统各功能结构,特别是与MES接口数据库的有效运行,才能实现MES与PCS之间准确、及时、完整的数据采集与信息反馈,保证ERP、MES、PCS之间的完美协调运作。
四、结论
MES在整个企业信息集成系统中起着承上启下的作用,是生产与管理活动过程中信息沟通的桥梁。对于现代化制造加工企业,如果没有MES的作用,企业将很难去组织、管理和优化生产适应市场的需求。
随着计算机技术的不断发展,很有可能开发出更加模块化、更柔性的MES系统,使MES的应用和维护成本将大幅度地降低。所以如果将MES作为流程CIMS的中心,将会在石油、化工、制药及制浆造纸等流程工业的综合自动化进程中会有很好的应用前景。应用MES软件缩短了企业计划层和生产车间过程控制系统间的距离,MES系统通过应用制造过程的整体优化来实现企业的闭环生产,为敏捷制造企业提供了一个很好的基础。对于MES相关的管理思想的深刻理解,并对其未来的发展趋势的把握,对于如何在我国正确的应用和推广MES具有重要的理论及应用价值。
参考文献:
[1]Nagesh Sukhiand,Ward Nick. Intelligent second-generation MES solutions for 300mm fabs[J].Solid State Technology,2000(06).
[2]潘颖,孙伟.离散制造业MES系统建模与调度研究[D].大连理工大学,2012.
[3]黄振刚,鲁建厦,王成.MES环境下作业车间多级动态调度方法研究[J].机械设计与制造,2011(11).
[4]张书亭,杨建军,邹学礼.面向敏捷制造车间的制造执行系统研究[J].新技术新工艺,2000(12).
[5]刘晓冰,黄学文.制造执行系统(MES)的研究和应用[D].大连理工大学,2003.
[6]连立峰,左兵群.冷轧薄板生产车间作业计划及调度系统的研究与实现[J].冶金自动化,2006(05).
【摘要】本文通过对天津市江浩物流有限公司作为第三方物流企业纳入天津钢铁集团公司MES(制造执行系统)管理信息系统,其江浩道北库储存天钢生产的中厚钢板应用MES系统,探讨仓储企业应用信息化给企业带来的实时动态操作掌控现场信息,低成本、实现库位管理、提高库管效率和提高物流速度以及信息资源共享等,从而为生产厂家的生产、企业物流和销售客户服务。
【关键词】江浩公司;MES系统;中厚钢板;江浩道北库
1.概述
天津市江浩物流有限公司道北库储存天津钢铁集团公司的中厚钢板应用MES系统,即从天钢提供用户订单需求,到生产计划安排:炼轧厂炼钢、连铸坯和轧制中厚板成品,成品从中厚板车间轧钢成品库运入厂外成品库(江浩道北库)的入、出库、库存、盘库、退库的销售、回收物流来探讨天钢的第三方物流仓储企业江浩物流有限公司应用MES系统服务天钢和下游销售客户,完善天钢企业物流管理,进而为将来天钢企业管理建设ERP系统(企业资源计划)取得宝贵经验。
现就项目的调研分析作一简要论述。
2.江浩公司综述
2.1 企业简介
天津市江浩物流有限公司坐落在天津市东丽区无瑕街境内,东频塘沽区西边界,南频津塘公路,北距京山铁路约100米,距天津钢铁集团公司3.6公里。
该公司做为民营独资物流企业,有着自己的经营范围:“普通货运、空车配货、货运、搬倒、装卸、吊装、仓储、劳务服务、进出口业务。”该公司现有员工近300名,两个仓库合计约375亩,其中江浩道北库300亩(含室内仓库,库区铺水泥路面5000m2,设置办公、业务、生活等区域,机械装卸、加工、计量设备)。存储物资状况:主要有中厚钢板、螺纹钢、钢坯、矿粉等;是集仓储、运输、装卸、配送、搬倒、加工、信息处理为一体的专业物流公司。
2.2 基本概况
天津钢铁集团公司在企业管理信息化系统建设於2009年起步,先在中厚钢板生产、销售试行MES信息管理系统。江浩道北库作为钢铁集团公司的厂外成品库,主要存储天钢的中厚板。该库原来的起重装卸设备为流动式汽车吊,后建设起了多座L型门式起重机(最大起重载荷为25吨和16吨)投入使用。这样,不但提高了装、卸发运钢板的作业效率,减轻了地面司索工的劳动强度,还大大降低了装卸成本。
为钢铁物流服务的江浩公司道北库应用MES作为天津钢铁集团公司中厚板生产线MES系统的一部分,利用自己企业的资源优势和良好的服务来实现对天钢中厚板生产制造执行系统的企业管理升级。目前,天津钢铁集团公司每年中厚板成品中除少量在中厚板车间轧钢成品库直接销售发运外,几乎全部在江浩道北库办理收、存、和销售发运。
2.3 该公司的仓库类型
露天式物料场,还有彩钢板式室内仓库。
3.江浩公司应用MES技术对实际的指导
3.1 MES特征与核心地位的概念
MES是Manufacturing Execution System缩写,即生产制造执行系统。他的各模块是企业ERP(企业资源计划系统)的执行部分,可以将生产现场数据反馈到ERP系统中去。江浩公司仓储管理纳入天钢MES系统的探讨,体现物流当中仓储管理是对产品实物信息进行跟踪和控制的重要手段。
目前,从各种行业来看,国内很多企业在进行ERP系统为标志的信息化建设的同时,往往忽视了与过程控制层直接相连的成熟的MES系统的支撑,使得ERP系统不能及时地掌握到工厂发生的实际情况,成为空中楼阁。这也是许多企业信息化失败的重要原因之一。国外一些先进的制造型企业信息化结构日趋统一在EPR/MES/PCS的架构下,MES在企业信息化中起到了越来越重要的核心关键作用,即是中间层的作用见图:(钢铁企业MES的软件功能架构)
从上图看,钢铁企业MES是从企业经营战略到具体实施之间的一道桥梁。
MES是美国管理界上世纪九十年代提出的关于制造业企业信息化的新概念,它通过计划监控、生产调度,实时传递生产过程数据,来对生产过程中出现的各种复杂问题进行实时处理,在信息化中起到了核心关键作用。如果用一句话来概括MES的核心功能的话,就是:计划、调度+ 实时处理。[1]
3.2 江浩仓储MES服务于天钢中厚板生产下线入库和销售物流
3.2.1中厚钢板成品在中厚板车间的中间库下线。
3.2.2中厚板从中间库移交至厂内成品库(即:轧钢成品库):
厂内质检部门对表面判定合格后,中厚板由中间库移交至中厚板车间的轧钢成品库。
3.2.3轧钢成品库将中厚板移交厂外成品库(即:江浩道北库):
由于轧钢成品库库容量限制必须将库内中厚板分批倒运至厂外成品库。
车间成品库人员通过MES对需要出库的中厚板打印中厚板装车清单并进行出库操作。
规定装车原则:按照合同材装车;余材按照同钢种同规格装车。
3.2.4中厚板入库厂外成品库以及检查和库管工作:
1)入库管理:中厚板重车到达厂外成品库后,营销部的厂外库管理人员进行入库操作;按照转库清单核对实物验收、检查;各项检查要完整、并按规范记录、合格后检查人员签字。将中厚板卸入到厂外成品库垛位中。堆放原则:有合同的按照合约堆放;余材按照同钢种同规格堆放;
次日上午9:00前将上一日21:30前检查记录合格入库的中厚板货位号等信息输入MES系统。最后将检查原始记录进行保存,保存时间两年以上。
2)盘库管理:按天纲要求,厂外成品库通过MES系统每天上午与天钢营销部对账,即厂外成品库管理员每日上午9点前提交炼轧厂轧钢成品库上一日21:30前运往厂外产品库的厂外库期末库存材料垛位信息清单;经营销部确认后,再开下一轮提货单。每天盘库即不用月末盘库。但是每年中厚板车间有几次停产检修时该库在现场用人工盘库,不能使用MES系统自动盘点。
3)出库管理(货物销售):按运输合同装载货物;现场根据提货客户现场调度提供的情况检查车牌照号、司机姓名是否与提货(发货)凭证一致,检查车辆装载货物名称、数量、规格型号等基本信息是否与发货单据一致,车辆载货不超高、不超重、不超宽(对超限车辆应检查是否有交管部门的批准证明),检查装载货物是否捆绑牢固;各项检查项目检查完毕要认真填写检查记录,记录含检查日期、检查人员签字等;最后司机持检查登记(含出门证)出库。
这一流程完后该库库管人员将出库货物(中厚板)在MES系统销账。
4.使用MES系统的优势和疑问
MES系统成功使用后厂外成品库(江浩道北库)减少了计划和统计员。其优点:统计方便、降低人工成本和提高物流速度、指导销售、财务管理以及客户满意度方面都比没有应用MES系统前达到事半功倍的效果。
但是该库还认为:当前使用MES对仓库发货也存在疑问:①由于系统设计和部分钢板判定延迟导致在同一个货位摘片操作装车耽误时间问题,客户意见特大和库内现场操作员工劳动强度增大。②一个提单只能开600片,③由于权限问题,在仓库的终端无法显示上游信息。
5.结语
江浩物流公司作为第三方物流提供仓储用地作为天钢厂外成品库进行中厚钢板收、发、存业务所应用的MES管理信息系统实时动态操作掌控现场信息,实现精确库位管理、提供灵活的配货功能、提高库管效率和货物发运效率以及为天钢和库内信息资源共享,减轻了该库室内员工手工操作的劳动强度,节省人员和方便销售、便于财务管理等优点已经是众所周知的。
对于该库使用MES反映出的在同一个货位摘片等问题,本人提出三点建议供今后共同研究探讨:
①在系统许可下,一次性提单建议从系统原设计最多600片提高到600~1500片之间;