离散制造业MES开发与应用.pdf

离散制造业MES开发与应用 叶文华 南京航空航天大学 主要内容 离散制造业MES的特点 离散制造业MES的现状与存在问题 离散制造业MES系统的关键技术 离散制造业MES技术的发展趋势 离散制造模式 • 离散制造：离散式产品生产，是将原材料加工成零件，经组装部装和总 装成为产品。相对于流程制造而言。离散制造业在全国工业中占1/5～ 1/4，工业增加值占1/5左右，占全国生产总值（GDP）的5%左右。 • 离散制造模式与产品的复杂程度、企业的加工手段、生产批量等因素有 关。 –按需求模式分：ETO （订货设计生产），MTO （订货生产），ATO （订 货装配生产）、MTS （备货生产）。 –按生产批量分：大批量生产、批量轮番生产、单件小批生产、工程 类生产。 –按工艺组织模式分：按产品组织、按工艺组织等等。 –在企业的发展过程中，其生产模式将随着产品生命周期、加工装备 自动化水平、社会化协作环境、企业发展战略等因素的改变而变化。 实际企业中的生产类型大多为混合模式。 MES具有行业特点 MES属于企业管理应用软件的范围，起源于离散制造业，又扩展到 流程业。 在离散制造业和流程业，生产管理存在着极大差异。即便是流程工 业，也差异不小。 —例如，炼油工业和化工业，虽说像姊妹俩，但炼油却有油品 输、转、调和功能模块，而化工则不需要。至于冶金、轻工甚 至其他行业，差异就更大了。 当前我国在MES的应用方面，流程行业已明显走在了前面，其理论 研究成果、MES产品、应用效益等都比离散制造业突出的多。 离散制造MES主线 • 离散制造业MES主线： –制造业务管理的闭环主线：订单→计划→调度→加工制造→反馈； –产品开发主线：产品设计→工艺规划→复杂调度→加工制造→ （设计更改） →动态调度→信息反馈。 • 这是由离散制造业的特殊复杂性决定的： –多品种小批量甚至单件的生产模式使新产品开发频繁，产品设计是离散制 造业主要行为之一； –产品结构复杂性导致的制造工艺和流程变化差异很大，工艺规划复杂，导 致调度过程十分复杂； –理想追求是产品开发一次成功，实际上由于产品结构复杂性和工艺复杂性， 设计更改工作量很大，使得设计过程和制造过程的集成就更加重要。 离散制造MES难点 • 行业化特点难归纳 –离散行业MES并没有诸如钢铁、化工等流程行业那样抽象成体现MES 行业特性的地方。 • 底层数据收集的复杂性 –对于离散制造企业来说，虽然可以通过数控机床采集底层数据，然 而由于制造设备种类繁多，先进机床与老式机床并存，使得机床之 间通讯接口不一样，大多数设备与信息化系统集成困难；同时，多 数离散行业不存在组态软件的概念，设备基本都是独立运行的；设 备层人员主体是工人，信息交互平台需要面向工人操作。 • 生产排程复杂、困难 –生产作业计划变更的几率非常大，生产环境复杂多变，在生产过程 中的临时插单、材料短缺等问题时有发生，产品的生产周期受到重 点设备生产周期的影响非常大。 • 工程更改多 • 标准化的产品难以适应国内企业灵活多变的现场生产环境。 我国离散制造MES 的现状 • MES技术研究上，国内外差别并不大； • MES产品开发和应用方面还处于起步阶段； • MES应用重点： –在生产过程管理功能，包括现场数据采集和处理、作业计划与动 态调度、物料管理与配套、生产统计与分析等； –与条形码的数据采集设备集成； –与ERP、PDM、CAPP集成。 离散制造MES 的主要问题 (1) MES体系还不完整 基本功能不完善，缺乏过程管理与优化等面向典型行业的核心模块。 针对离散制造业尚无完整、系统的