柔性生產(chǎn)線MES系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)施

近年來(lái)，隨著JIT(Just In Time)、BTO(面向訂單生產(chǎn))等新型生產(chǎn)模式的提出，企業(yè)開始認(rèn)識(shí)到要從最基礎(chǔ)的生產(chǎn)管理上提升競(jìng)爭(zhēng)力，重視信息的準(zhǔn)確性及時(shí)性，規(guī)范流程，意識(shí)到通過(guò)MES系統(tǒng)的引入，能夠充分發(fā)揮企業(yè)信息化的作用，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)帶來(lái)預(yù)期效益。MES在國(guó)外已經(jīng)廣泛的應(yīng)用，而國(guó)內(nèi)也有不少企業(yè)對(duì)MES產(chǎn)生了濃厚的興趣，本文主要介紹柔性生產(chǎn)線與MES系統(tǒng)的集成控制。

柔性生產(chǎn)線概述

本文介紹柔性生產(chǎn)線如圖1所示，主要由多列庫(kù)單元、沖剪復(fù)合單元、激光切割單元、機(jī)器人折彎單元等組成。

多列庫(kù)單元

多列庫(kù)單元主要由貨架、巷道式堆垛機(jī)、進(jìn)出庫(kù)工作臺(tái)、WCS系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)等組成。用于板材的存儲(chǔ)、信息管理，以及將板材輸送到各個(gè)設(shè)備端進(jìn)行加工。

沖剪復(fù)合單元

沖剪復(fù)合單元主要由上料裝置、沖床、直角剪裝置、分選裝置、碼垛裝置等組成；從多列庫(kù)中取出板材進(jìn)行沖壓、成形、滾筋、打標(biāo)等工藝加工，并剪切成每個(gè)半成品零件，由碼垛裝置將不同零件分類堆垛，再存儲(chǔ)到貨架上。

激光切割單元

激光切割單元主要由上下料裝置、激光切割機(jī)、交互工作臺(tái)等組成；從多列庫(kù)中取出板材進(jìn)行切割加工，由上下料裝置進(jìn)行分揀，再存儲(chǔ)到貨架上。

機(jī)器人折彎單元

機(jī)器人折彎單元主要由上料臺(tái)、定位工作臺(tái)、翻面架、機(jī)器人、折彎?rùn)C(jī)、下料臺(tái)等組成。用于將沖剪復(fù)合單元/激光切割單元加工的部分零件折彎成各種客戶所需的半成品，通過(guò)人工轉(zhuǎn)運(yùn)到下道工序。

MES系統(tǒng)概述

MES系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)

MES系統(tǒng)與ERP、多列庫(kù)物流控制及管理系統(tǒng)、沖剪復(fù)合單元、激光切割單元、機(jī)器人折彎單元等軟件、硬件互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)，如圖2所示。

圖2 MES系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)

MES系統(tǒng)控制流程

MES系統(tǒng)主要控制流程如圖3所示，首先建立作業(yè)計(jì)劃，進(jìn)行物料檢查，在不缺料的情況下進(jìn)行加工排程，將作業(yè)計(jì)劃下達(dá)到各設(shè)備端，由設(shè)備端發(fā)出用料請(qǐng)求后，多列庫(kù)單元進(jìn)行物料的配送，配送完成后，設(shè)備端開始生產(chǎn)，生產(chǎn)完成，進(jìn)行半成品的入庫(kù)申請(qǐng)，物料入庫(kù)，報(bào)工。

MES設(shè)備管理

建立MES系統(tǒng)資料維護(hù)模塊。可以維護(hù)系統(tǒng)零件物料信息、原材料信息，單位信息，物料類別信息，設(shè)備狀態(tài)信息等相關(guān)基礎(chǔ)資料。

建立單獨(dú)的設(shè)備管理（包含系統(tǒng)內(nèi)所有的設(shè)備，比如：多列庫(kù)單元、沖剪復(fù)合單元、沖壓?jiǎn)卧⒓す馇懈顔卧C(jī)器人折彎單元等），維護(hù)好設(shè)備檔案及相關(guān)保養(yǎng)信息，定時(shí)提醒用戶保養(yǎng)并保存保養(yǎng)記錄。

MES任務(wù)管理

用戶整理好生產(chǎn)任務(wù)清單，包含生產(chǎn)物料編碼、圖號(hào)、生產(chǎn)優(yōu)先級(jí)、NC程序ID、生產(chǎn)設(shè)備號(hào)、生產(chǎn)任務(wù)數(shù)量等信息。并將任務(wù)信息推送到設(shè)備執(zhí)行，包含任務(wù)所需要的原材料信息和NC程序信息。

圖3 MES系統(tǒng)控制流程

生產(chǎn)作業(yè)員在MES系統(tǒng)中生成生產(chǎn)工單，并將工單下達(dá)到設(shè)備，對(duì)應(yīng)設(shè)備編號(hào)的設(shè)備在收到生產(chǎn)任務(wù)后開始加工。

報(bào)表管理可以對(duì)生產(chǎn)信息、任務(wù)信息狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)信息等系統(tǒng)相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

生產(chǎn)派單應(yīng)用

MES生產(chǎn)工單派發(fā)

MES系統(tǒng)接收到新的生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，由派單員點(diǎn)擊創(chuàng)建工單并調(diào)整任務(wù)生產(chǎn)順序后下達(dá)到設(shè)備，設(shè)備接收到任務(wù)后第一個(gè)任務(wù)需要由人員在MES點(diǎn)擊“開工”按鈕，MES將生產(chǎn)工單信息（含生產(chǎn)工單號(hào)、生產(chǎn)的物料及對(duì)應(yīng)的NC程序）傳遞到設(shè)備，設(shè)備通過(guò)識(shí)別NC程序名稱到固定的文件目錄中查找NC程序并加載。設(shè)備在加工過(guò)程中實(shí)時(shí)將報(bào)工信息傳遞到MES，MES接收并記錄這些信息。

MES工單循環(huán)作業(yè)

設(shè)備當(dāng)前任務(wù)完成后，將完成信息傳遞到MES，MES將自動(dòng)傳遞下一條生產(chǎn)任務(wù)到設(shè)備，設(shè)備繼續(xù)執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)，以此循環(huán)往復(fù)。

MES插單作業(yè)

當(dāng)設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中有插單需求時(shí)，由生產(chǎn)計(jì)劃員在MES系統(tǒng)中進(jìn)行插單作業(yè)（修改作業(yè)數(shù)量或調(diào)整作業(yè)順序），MES系統(tǒng)先檢查插單操作是否影響設(shè)備當(dāng)前作業(yè)的工單或者即將作業(yè)的工單，當(dāng)沒有影響的時(shí)候，可以在MES中直接操作并更新任務(wù)列表；當(dāng)有影響設(shè)備當(dāng)前作業(yè)任務(wù)時(shí)，MES詢問(wèn)設(shè)備是否可以進(jìn)行插單作業(yè)，設(shè)備反饋信號(hào)至MES，MES根據(jù)反饋結(jié)果判斷是否允許當(dāng)前的插單操作。插單模式又分為當(dāng)前工件插單與當(dāng)前工單插單，作為工單加工完成或工件加工完成插單的依據(jù)。

MES任務(wù)關(guān)閉

當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中有任務(wù)關(guān)閉需求時(shí)，由計(jì)劃員在MES系統(tǒng)上進(jìn)行關(guān)閉操作，MES系統(tǒng)優(yōu)先判斷當(dāng)前的關(guān)閉作業(yè)是否影響設(shè)備的當(dāng)前生產(chǎn)任務(wù)，如果不影響直接關(guān)閉；如果影響就詢問(wèn)設(shè)備是否可以關(guān)閉當(dāng)前任務(wù)，MES根據(jù)設(shè)備的反饋結(jié)果決定是否可以執(zhí)行關(guān)閉作業(yè)；如果強(qiáng)制關(guān)閉設(shè)備在做的當(dāng)前任務(wù)，需要等待設(shè)備當(dāng)前在制的產(chǎn)品完工后才可以關(guān)閉。

生產(chǎn)線動(dòng)作介紹

MES 派單

MES系統(tǒng)分別向沖剪復(fù)合單元、激光切割單元、機(jī)器人折彎單元派發(fā)加工任務(wù)單，并可查看工單加工進(jìn)展。

設(shè)備任務(wù)自識(shí)別

設(shè)備在接收到上位發(fā)送的任務(wù)后，進(jìn)行任務(wù)識(shí)別，識(shí)別內(nèi)容如下：

⑴沖剪復(fù)合單元：檢查機(jī)床行程、沖壓噸位等機(jī)床特性是否滿足該任務(wù)需求；檢查沖床模具，剪床刀口間隙是否準(zhǔn)備到位。

⑵激光切割單元：檢查切割氣體是否滿足要求。

⑶機(jī)器人折彎單元：主要是折彎模具是否可行。

設(shè)備任務(wù)識(shí)別完成后，將識(shí)別結(jié)果反饋給上位控制系統(tǒng)，對(duì)于可執(zhí)行的任務(wù)立即開始加工，對(duì)于識(shí)別失敗的任務(wù)反饋上位控制系統(tǒng)任務(wù)失敗原因。

多列庫(kù)單元及MES分配加工板材

沖剪復(fù)合單元、沖壓?jiǎn)卧⒓す馇懈顔卧C(jī)器人折彎單元根據(jù)所接收的任務(wù)要求向料庫(kù)要料，由于沖剪復(fù)合單元、沖壓?jiǎn)卧⒓す馇懈顔卧C(jī)器人折彎單元均由多列庫(kù)單元提供原材料，因此多列庫(kù)單元根據(jù)兩者請(qǐng)求要料的時(shí)間順序，依次向設(shè)備輸送原材料。若發(fā)現(xiàn)原材料沒有或數(shù)量緊張，及時(shí)向MES反饋，提示及時(shí)增補(bǔ)。

設(shè)備加工及信息反饋

加工設(shè)備在料庫(kù)將原材料板材輸送到位后，開始進(jìn)行任務(wù)加工。設(shè)備在加工過(guò)程中對(duì)于加工信息實(shí)時(shí)向上位進(jìn)行反饋，同時(shí)對(duì)于設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)刷新。

結(jié)束語(yǔ)

隨著“中國(guó)制造2025”的來(lái)臨，工業(yè)制造的自動(dòng)化程度將越來(lái)越高，MES系統(tǒng)在鈑金加工中的應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛。MES系統(tǒng)地解決了鈑金加工任務(wù)合理分配的問(wèn)題，大大提高了鈑金加工能力，同時(shí)也提高了鈑金加工的自動(dòng)化程度，并降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

機(jī)床自動(dòng)化、智能化的快速發(fā)展，使鈑金加工行業(yè)自動(dòng)化、智能化的程度越來(lái)越高，不同機(jī)械結(jié)構(gòu)的機(jī)床及配套輔機(jī)越來(lái)越多，MES系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域及范圍也必將越來(lái)越廣。

——摘自《鈑金與制作》 2020年第12期

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