應用背景
發(fā)動機裝配車間MES系統(tǒng)功能需求
發(fā)動機裝配線是一個比較復雜精密的順序裝配流水線工藝過程，一般包括：總裝線、分裝線、冷試區(qū)、熱試區(qū)、返修區(qū)等區(qū)域，其中分裝線主要有：活塞連桿裝配線、缸蓋分裝線。裝配線工位主要有自動工位、半自動工位、手動工位、測試工位及返修工位等組成。發(fā)動機在總裝線及分裝線的輸送多采用輥道輸送，發(fā)動機放在托盤上，到工位時由停止器擋住，操作工開始裝配工作，完成裝配后停止器放行至下一工位。
MES主要功能包括：
1．計劃、訂單管理
主要包括從上層ERP系統(tǒng)接收生產計劃、訂單以及裝配BOM，進行訂單的分解、下發(fā)，生產計劃及訂單狀態(tài)跟蹤、完工匯報，班次作息管理。
2．自動識別與跟蹤
建立發(fā)動機裝配跟蹤隊列，跟蹤信息可以實時顯示在監(jiān)控界面上，同時支持查詢功能能夠跟蹤監(jiān)控具體發(fā)動機的裝配過程。
3．質量與物料ANDON系統(tǒng)
通過質量ANDON系統(tǒng)，工位當發(fā)生質量問題或者設備故障等情況時，操作工觸發(fā)ANDON呼叫，響起ANDON音樂，ANDON板顯示呼叫信息及呼叫工位，班組長、維護人員及時到現(xiàn)場解決問題，降低故障率，提高生產效率及質量。通過物料ANDON，操作工在缺料的情況下及時通知倉庫補料，送料工通過ANDON提示信息進行送料。
4．設備接口及數(shù)據(jù)采集
MES系統(tǒng)需要對設備進行聯(lián)網(wǎng)，對每種設備定義數(shù)據(jù)接口方式，通過車間級的數(shù)據(jù)采集站(PDU)，采集設備的狀態(tài)信息、生產數(shù)據(jù)、質量數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)等。設備的接口主要包括如：PLC接口、RFID接口、掃描站接口、電槍及擰緊機接口、泄漏測試儀、測量機、打號機等設備接口
5．生產過程監(jiān)控
通過生產過程監(jiān)控（PMC）系統(tǒng)對車間設備進行實時監(jiān)控，在第一時間將底層設備的必要信息顯示在企業(yè)服務器和所有瀏覽工作站上，用戶可以非常準確的知道該條生產線的的生產狀況，例如產量，以及各條機運鏈、操作工位、關鍵設備的運行狀態(tài)和運行參數(shù)等，如設備狀態(tài)、故障信息、停機時間等，以便其快速解決問題，從而達到減少停線時間，提高生產效率的目的。
6．裝配防錯
包括工藝參數(shù)防錯以及零部件裝配防錯。工藝參數(shù)防錯是指將系統(tǒng)實時采集到的裝配數(shù)據(jù)與系統(tǒng)針對每種機型預定義的標準合格工藝參數(shù)進行比對，如發(fā)現(xiàn)裝配數(shù)據(jù)不符合工藝要求則報警，如擰緊機擰緊力矩防錯等。對于有條碼的關鍵零部件在裝配時掃描條碼，系統(tǒng)獲得零部件信息后會與系統(tǒng)BOM比對，如發(fā)現(xiàn)零部件的型號或批次不符合裝配工藝要求則彈出報警提示信息。
7．質量管理與質量追溯
系統(tǒng)將采集到的發(fā)動機質量數(shù)據(jù)與發(fā)動機號進行綁定，建立產品質量檔案，便于當發(fā)現(xiàn)質量問題時進行追溯，查詢到不合格發(fā)動機的裝配歷史記錄、不合格零部件信息（批次、供應商、裝配時間...）、不合格裝配工位及人員信息。同時可以生成統(tǒng)計報表便于生產線質量優(yōu)化改進。
系統(tǒng)對關鍵工藝參數(shù)進行SPC質量統(tǒng)計與分析，通過各種SPC圖表反映工藝參數(shù)的質量過程控制，自動生成質量問題報告。
在裝配線關鍵工位和下線點設置質檢站，合格發(fā)動機放行下線，不合格發(fā)動機可以查看具體質量問題，以及控制流轉到返修區(qū)返修。
8．關鍵零部件管理
關鍵零部件需要掃描具體零部件信息，并與發(fā)動機號綁定，系統(tǒng)判斷零部件與發(fā)動機機型匹配，不匹配則報警。系統(tǒng)中還可以設置某些批次的零部件禁用，系統(tǒng)自動判斷避免裝配了被拒絕的零部件批次。
關鍵零部件管理還能做到售后的質量追溯，為產品召回管理提供方便。系統(tǒng)還可以生成關鍵零部件的使用報表，記錄關鍵零部件的使用數(shù)量。
9．設備效率、停機管理
系統(tǒng)中自動記錄各種生產事件，建立停機原因樹，按不同的停機原因以及按班次計算停機時間，計算設備總體效率OEE、MTTR、MTBF、FTT、JPH和進行KPI關鍵指標分析。并提供根據(jù)各種圖表分析工具，找出生產瓶頸，提高生產線運行效率。
10．返修管理
發(fā)動機裝配線返修管理一般分為線上返修和線下返修，在關鍵的質量檢查工位，系統(tǒng)通過自動判斷以及質檢人員手動選擇錄入的方式，發(fā)現(xiàn)并歸類裝配不合格的質量問題，并自動根據(jù)返修工作流將發(fā)動機流轉到返修區(qū)或在生產線上進入下一輪循環(huán)，通過自動的工作流軟件采用標準的返修管理流程來規(guī)范管理，返修人員能夠通過系統(tǒng)界面提示了解到所需進行的返修步驟以及返修后自動流轉到指定工位上線。
通過系統(tǒng)的自動工作流軟件自動記錄返修工作內容，并記錄返修數(shù)據(jù)，作為產品檔案信息與發(fā)動機綁定存儲在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫里。
11．物料配送及倉庫管理
裝配線物料配送及倉庫管理主要為了能否及時的將發(fā)動機裝配所需的物料配送到相應的工位，實時統(tǒng)計線邊物料消耗情況，及時補料，并將物料信息上傳給ERP系統(tǒng)。
12．報表系統(tǒng)
MES系統(tǒng)提供豐富的圖標工具，靈活的報表形式，通過WEB方式使得經(jīng)過授權的管理人員能夠及時的了解各種生產信息、質量信息、效率信息、統(tǒng)計信息。
解決方案
一、GE發(fā)動機裝配車間MES系統(tǒng)解決方案
系統(tǒng)實現(xiàn)分為幾個層次，包括：底層自動化層、數(shù)據(jù)采集層、系統(tǒng)服務器層。
首先在現(xiàn)場自動化層面由PLC通過現(xiàn)場總線（Profibus DP)連接RFID讀寫站讀寫RFID TAG，并與設備PLC及機運PLC通信，PLC通過傳感器及RFID判斷發(fā)動機托盤到位，通過控制工位指示燈按鈕盒提示操作狀態(tài)，并可通過手動按鈕強制放行，通過控制停止器電磁閥放行托盤。
掃描站觸摸屏連接條碼掃描槍，并通過現(xiàn)場總線與PLC通信，將讀取到的條碼信息通過PLC發(fā)送給ETS系統(tǒng)。
MES系統(tǒng)建立跟蹤隊列，同時在PLC里保存基本隊列信息，當MES系統(tǒng)故障的情況下不影響生產繼續(xù)運行。
裝配線數(shù)據(jù)由同一的數(shù)據(jù)采集站(PDU)來采集設備數(shù)據(jù)，采集站采用GE 智能平臺Proficy Cimplicity HMI軟件，為了使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更加可靠，也可以采用冗余的數(shù)據(jù)采集服務器架構。在跟上層服務器通信中斷的情況下，PDU可以暫存系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通訊恢復后自動上傳至服務器，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠性、完整性。
在系統(tǒng)應用服務器層面采用GE Proficy MES軟件架構，分為監(jiān)控服務器、報表信息系統(tǒng)服務器、生產管理及工作流服務器、數(shù)據(jù)庫服務器。
具體服務器架構見下圖：
系統(tǒng)監(jiān)控服務器發(fā)布監(jiān)控畫面，客戶端可以為C/S架構或B/S架構，通過GE智能平臺新版本的CIMPLICITY GlobalView軟件可以提供基于瀏覽器訪問的全功能HMI監(jiān)控界面，通過平臺化的GlobalView軟件，無需做網(wǎng)頁編程，無需程序開發(fā)工作。
報表及信息系統(tǒng)服務器采用GE Real-time Information Portal軟件作為生產管理信息的實時門戶，提供基于WEB的訪問方式，提供豐富的圖表庫，通過組態(tài)的方式將所需的功能拖拽到界面上，能發(fā)布各種類型的圖形、報表，內置計算公式。
生產管理及工作流服務器采用GE Plant Application Server基于S95的工廠MES管理軟件，提供工廠建模、產品建模、譜系追蹤、生產追蹤、質量管理、效率管理等一些列模塊化功能。采用GE Workflow標準工作流軟件，采用電子SOP，強制各個角色的人員按照標準的工作流程進行管理操作便于系統(tǒng)自動記錄，人員自動響應。
采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫存儲業(yè)務數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)備份以及查詢的工作。
二、南京長安福特馬自達發(fā)動機ETS系統(tǒng)應用
GE智能平臺與南京長安福特馬自達發(fā)動機有限公司于2010年簽訂合同并由GE Professional Service team先后設計并實施了發(fā)動機裝配線ETS系統(tǒng)和機加線的MTS系統(tǒng)。
裝配線系統(tǒng)由柯馬(COMAU)總包生產線設備，由GE智能平臺負責設計實施ETS系統(tǒng)，主要功能包括：生產監(jiān)控、發(fā)動機跟蹤、裝配防錯、質量管理、SPC、質量追溯、關鍵零部件管理、設備效率、停機管理以及返修管理，客戶端通過WEB方式能訪問到全部監(jiān)控界面及信息界面，通過GE智能平臺的報表工具提供了豐富的報表功能。
實施結果
系統(tǒng)目前已經(jīng)通過測試運行，取得了良好的運行效果和客戶滿意度。
