MES系統(tǒng)在智能制造數(shù)控加工車間的應(yīng)用

MES系統(tǒng)填補(bǔ)了制造信息鏈條上最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化車間的利器，離散制造企業(yè)期盼著MES管理系統(tǒng)能夠大幅度推進(jìn)制造業(yè)信息化的進(jìn)程。

1、尋找MES系統(tǒng)在離散制造業(yè)應(yīng)用的突破口

從原理上講MES系統(tǒng)并沒有區(qū)分流程制造業(yè)與離散制造業(yè)，但由于生產(chǎn)模式的不同，對執(zhí)行層的控制方式和控制頻度不同，導(dǎo)致在兩種模式下MES系統(tǒng)的實(shí)施對象、工作內(nèi)容以及處理策略存在著巨大差異。MES系統(tǒng)之所以特別青睞流程制造業(yè)，是由于流程工業(yè)自動化程度很高，普遍采用自動生產(chǎn)線、智能儀表、數(shù)字傳感器，甚至是計(jì)算機(jī)控制。

而對于一般的離散制造企業(yè)，由于設(shè)備自動化水平低，底層缺乏甚至根本就沒有控制系統(tǒng)，所有的生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)都需要人工鍵入，在這種生產(chǎn)管理狀態(tài)下MES系統(tǒng)根本無法發(fā)揮作用。

即便是對于有條件、有需求上MES系統(tǒng)的離散型制造企業(yè)，由于物流不連續(xù)，工藝過程可調(diào)整、可改變，且生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集的人為因素多，使得制造過程的生產(chǎn)管理非常復(fù)雜，因此，離散制造業(yè)的MES系統(tǒng)比流程行業(yè)的MES要繁雜得多，涉及到的實(shí)施難題也要多得多。

國外MES系統(tǒng)的應(yīng)用最重要的領(lǐng)域就是在離散制造業(yè)。我們可以從MES的工作機(jī)理上找出路，MES的工作基礎(chǔ)是底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)，包括DCS、PLC、NC/CNC和SCADA或這幾種類型的組合。請注意：其中NC/CNC，即數(shù)控單元也在其中，而數(shù)控加工屬于離散制造范疇，是離散制造業(yè)的重要生產(chǎn)模式。因此，在離散制造企業(yè)的數(shù)控車間最適合上MES系統(tǒng)，也最需要上MES系統(tǒng)，所以數(shù)控車間應(yīng)該是MES系統(tǒng)在離散制造業(yè)應(yīng)用的突破口。

2、數(shù)控車間的生產(chǎn)規(guī)模需要MES系統(tǒng)

近年來，伴隨著電子技術(shù)、數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，蓬勃的中國制造業(yè)帶來了數(shù)控應(yīng)用的普及，數(shù)控機(jī)床已不再是少數(shù)科研院所、大型軍工企業(yè)特有的專利，數(shù)控設(shè)備已經(jīng)走進(jìn)尋常企業(yè)中，而且這些企業(yè)應(yīng)用數(shù)控的規(guī)模也不再是靠一兩臺數(shù)控機(jī)床來加工關(guān)鍵零件或給企業(yè)撐門面，擁有十幾臺、甚至幾十臺、幾百臺數(shù)控設(shè)備的企業(yè)比比皆是，形成了具有相當(dāng)規(guī)模的數(shù)控車間。

在這樣的數(shù)控車間到處充斥著信息技術(shù)：數(shù)控設(shè)備、數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)編程、加工程序傳輸、甚至刀具都是信息的載體，如此多的信息需要整合，可惜的是這樣一個用先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)軟硬件武裝起來的現(xiàn)代化車間，目前的管理手段、管理模式仍處于傳統(tǒng)的機(jī)械加工模式，數(shù)控機(jī)床的有效利用率很低，由于沒有系統(tǒng)地建立數(shù)控加工的生產(chǎn)管理和相關(guān)輔助系統(tǒng)的技術(shù)準(zhǔn)備體系，嚴(yán)重制約著先進(jìn)數(shù)控設(shè)備能力的發(fā)揮。

為了能對生產(chǎn)需求做出快速反應(yīng)，迫切地需要對車間的數(shù)控設(shè)備與生產(chǎn)過程進(jìn)行全面的信息管理，從而有效地提高機(jī)床的利用率和柔性生產(chǎn)能力。因此，當(dāng)數(shù)控車間具有相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)規(guī)模后，采用MES系統(tǒng)提高數(shù)控車間信息集成與整合能力就成為迫在眉睫的工作。

3、數(shù)控生產(chǎn)的信息管理需要MES系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到今天已不再是早年的專有、封閉的NC單元，現(xiàn)代的數(shù)控裝置實(shí)際上就是一臺計(jì)算機(jī)，甚至是一臺高性能的通用計(jì)算機(jī)，當(dāng)然承擔(dān)的工作也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出數(shù)控功能本身。另外，數(shù)控生產(chǎn)靠加工程序，手工編程僅能應(yīng)付簡單零件的加工，編制復(fù)雜零件的加工程序必須在計(jì)算機(jī)上完成，以數(shù)控編程為主的CAM技術(shù)就是用計(jì)算機(jī)直接為數(shù)控加工生產(chǎn)服務(wù)。

隨著加工對象的日趨復(fù)雜，靠手工錄入的加工程序越來越少，加工程序的傳輸變得越來越頻繁，且數(shù)控設(shè)備反饋的狀態(tài)信息、監(jiān)控信息、檢測信息等對生產(chǎn)管理提供了非常有價(jià)值的決策依據(jù)，通過DNC、通過網(wǎng)絡(luò)雙向傳輸程序已經(jīng)成為數(shù)控車間必須具備的通訊能力；同時(shí)，數(shù)控計(jì)算機(jī)還能把計(jì)劃執(zhí)行狀態(tài)、完成信息都提供給生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

此外，在數(shù)控加工中刀具已不再是單純的加工工具，而是直接參加編程加工的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，刀具要預(yù)調(diào)，預(yù)調(diào)信息要帶入系統(tǒng);刀具號、刀補(bǔ)號、刀具參數(shù)、刀具檢測以及換刀等指令信息都作為不可或缺的重要信息資源參與生產(chǎn)過程。還有CAPP系統(tǒng)生成的機(jī)加工藝、數(shù)控工藝和CAM系統(tǒng)自動生成工藝過程、加工參數(shù)都需要集成在一起，當(dāng)然維系制造過程還有必不可少的生產(chǎn)組織，物料定額、輔助工具等都要參加信息管理。

所以，數(shù)控生產(chǎn)除了具備常規(guī)的切削加工功能外，還包括了一系列信息處理應(yīng)用的集成，因此數(shù)控生產(chǎn)的信息管理需要MES系統(tǒng)。MES系統(tǒng)填補(bǔ)了制造信息鏈條上最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)車間信息化的利器，離散制造企業(yè)期盼著MES系統(tǒng)能夠大幅度推進(jìn)制造業(yè)信息化的進(jìn)程。

4、離散制造業(yè)不乏ME系統(tǒng)的成功案例

在離散制造業(yè)基于制造執(zhí)行過程管理的實(shí)踐要遠(yuǎn)早于MES系統(tǒng)在流程生產(chǎn)中的應(yīng)用，而且這些實(shí)踐都是以數(shù)控技術(shù)為核心展開的，只是當(dāng)年沒有MES系統(tǒng)這樣明晰的理念，也不具備大面積普及推廣的需求。

早在上個世紀(jì)80年代就開展的FMC單元和FMS系統(tǒng)的試點(diǎn)，其中的執(zhí)行過程管理就有MES的雛形。而后，90年代的CIMS樣板工程中也不乏制造執(zhí)行管理技術(shù)的支撐。盡管FMS、CIMS僅起到示范工程的作用，不具備大面積的推廣條件，但從技術(shù)路線上、從工程實(shí)踐上用信息技術(shù)打通了生產(chǎn)現(xiàn)場控制環(huán)節(jié)，為裝備制造業(yè)在數(shù)控生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用MES鋪平了道路。

以某企業(yè)CIMS項(xiàng)目為例，在國家CIMS示范工程中該企業(yè)CIMS被公認(rèn)是最實(shí)用的，其核心部分是3C系統(tǒng)與FA控制器，F(xiàn)A是管理信息、工程信息和底層設(shè)備信息的匯集點(diǎn)，與3C系統(tǒng)、工藝文件管理系統(tǒng)緊密集成，在數(shù)控中心擔(dān)起了MES的重任。該企業(yè)在一萬四千平方米的數(shù)控廠房建立了FDNC生產(chǎn)線、物料立體庫和刀具立體庫，F(xiàn)A的車間控制器和單元控制器實(shí)現(xiàn)了車間生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度的計(jì)算機(jī)管理，物料工作站、刀具工作站和工藝準(zhǔn)備工作站取代了手工管理；建立了數(shù)控車間網(wǎng)絡(luò)集成環(huán)境，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫支持下實(shí)現(xiàn)了車間計(jì)劃、管理、控制信息反饋、統(tǒng)計(jì)和查詢等信息集成。

以MES系統(tǒng)應(yīng)用為核心的生產(chǎn)管理體系，實(shí)現(xiàn)了基于零件訂單的制造管理。企業(yè)CIMS的運(yùn)行取得了良好的效益，生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃編制周期明顯縮短，計(jì)劃合理性明顯提高；作業(yè)計(jì)劃與資源管理的集成，使資源準(zhǔn)備向集中配送方式轉(zhuǎn)變，減少了機(jī)床停工時(shí)間;生產(chǎn)現(xiàn)場由DNC應(yīng)用逐步向網(wǎng)絡(luò)化制造數(shù)據(jù)管理階段過渡，生產(chǎn)現(xiàn)場的快速響應(yīng)能力和傳輸?shù)臏?zhǔn)確性有了很大的提高;生產(chǎn)管理的進(jìn)步大大提高了數(shù)控設(shè)備利用率。以上鮮活的案例充分證明MES系統(tǒng)完全適合高度數(shù)字化、信息化的數(shù)控車間，MES系統(tǒng)在離散制造業(yè)大有用武之地。

5、數(shù)控中心信息化集成系統(tǒng)包括三大功能

這三大功能模塊為：車間CAM、車間DNC、車間MES。

車間CAM：強(qiáng)化數(shù)控車間CAM系統(tǒng)，以解決數(shù)控機(jī)床利用率低，零件數(shù)控加工覆蓋率低的難題。通過擴(kuò)大CAM應(yīng)用可充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的加工潛力，極大地提高數(shù)控機(jī)床利用率，將數(shù)控應(yīng)用覆蓋到所有應(yīng)該采用數(shù)控加工的零件。

車間DNC：建設(shè)數(shù)控車間DNC系統(tǒng)，以擯棄目前采用的人工聯(lián)機(jī)傳輸程序代碼的落后數(shù)控通訊方式，通過DNC網(wǎng)絡(luò)不僅可以實(shí)現(xiàn)程序代碼高速、暢通的傳輸與通訊和集成化管理，還可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的在線加工，為MES搭建基礎(chǔ)信息管理平臺。

車間MES：啟動數(shù)控車間MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)控加工程序的存儲管理與權(quán)限管理;對刀具庫、工裝庫、工藝規(guī)程、機(jī)床設(shè)備等制造資源、工藝資源的有效管理與充分利用;對車間生產(chǎn)信息(計(jì)劃、調(diào)度、統(tǒng)計(jì)、采集、監(jiān)控)的綜合管理與決策支持。即通過車間MES系統(tǒng)把與數(shù)控加工相關(guān)的所有數(shù)據(jù)、流程、業(yè)務(wù)、資源用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)管理起來，使數(shù)控中心的運(yùn)營效率和管理水平與先進(jìn)制造能力相匹配。

CAM、DNC、MES三大功能模塊各盡其職又相輔相成，覆蓋了數(shù)控生產(chǎn)的技術(shù)、運(yùn)行、管理的全過程。雄厚的數(shù)控編程實(shí)力和一流的數(shù)控編程水平，暢通的數(shù)控程序傳輸和規(guī)范的程序代碼管理，實(shí)時(shí)、透明、協(xié)調(diào)的生產(chǎn)運(yùn)營與制造資源的信息化管理，構(gòu)成數(shù)控中心信息化的集成解決方案。

可以預(yù)見，有MES系統(tǒng)管理的加盟將大幅度提高零件加工的數(shù)控化率、數(shù)控設(shè)備的有效利用率、數(shù)控加工效率與產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)字化生產(chǎn)線的柔性加工能力、產(chǎn)品的異地協(xié)同制造能力，從而大幅度提高企業(yè)市場應(yīng)變能力，全面提高企業(yè)核心競爭力。

以上就是今天和大家分享的MES系統(tǒng)內(nèi)容，我們專注于為制造型企業(yè)提供智能工廠規(guī)劃服務(wù)，如果覺得此文讓你小有收獲，可以搜索“德誠智能”與我們進(jìn)行互動學(xué)習(xí)。