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宗申動(dòng)力MES系統(tǒng)定位和方向
我加入宗申已經(jīng)15個(gè)年頭，也與宗申一起正經(jīng)歷從傳統(tǒng)制造逐步向今天的智能制造轉(zhuǎn)型。為什么智能制造最近兩年被提及的頻率越來越高，就我個(gè)人理解我認(rèn)為有以下幾點(diǎn)：
第一，中國的人口老齡化程度、人力成本、知識(shí)水平越來越高，傳統(tǒng)制造業(yè)面臨工人流失、難招、難管的問題。
第二，IT、OT、通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，為兩化融合、智能制造提供了低成本、高成熟度的解決方案。
第三，現(xiàn)在中國很多制造業(yè)的產(chǎn)品附加值不高，無論民營企業(yè)還是國營企業(yè)都在探索出路。
基于這幾方面的原因，傳統(tǒng)制造業(yè)都在努力提高制造裝配能力，實(shí)現(xiàn)從低附加值的傳統(tǒng)制造向高附加值的智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)。
智能制造包含的范圍很廣，今天我們主要講MES系統(tǒng)，主要是因?yàn)槲覀冋f到智能制造，說到現(xiàn)場(chǎng)管理，涉及的IT系統(tǒng)最主要的就是MES系統(tǒng)。我個(gè)人理解是MES系統(tǒng)不是今天才有，也不是這兩年才有，但智能制造、兩化融合的過程中，為MES系統(tǒng)賦予了一些新的使命和意義，智能制造和MES之間是相互成就的。未來2-5年之內(nèi)，我想MES系統(tǒng)應(yīng)該也是IT界比較熱的一個(gè)詞。
關(guān)于宗申動(dòng)力的MES系統(tǒng)，我分四個(gè)方向來給大家介紹。
第一部分主要是通過介紹宗申動(dòng)力信息化的簡(jiǎn)介，引出我們的MES。
第二部分是我們對(duì)MES系統(tǒng)的定位是什么樣的，我們目前大概實(shí)現(xiàn)了些什么功能。
第三部分是接口方案，主要講MES系統(tǒng)如何和各類設(shè)備、系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
第四部分是實(shí)施效果展示。
宗申動(dòng)力是一家以“產(chǎn)融網(wǎng)”為戰(zhàn)略目標(biāo)上市公司。因?yàn)榻裉熘饕v智能制造，因此就“產(chǎn)”這個(gè)部分來說，我們主要的產(chǎn)業(yè)有發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油機(jī)、還有農(nóng)用機(jī)械等。發(fā)動(dòng)機(jī)是在領(lǐng)域國內(nèi)排名第一，我們的汽油機(jī)年產(chǎn)量300多萬臺(tái)，也是位居第一。
以上是我們的應(yīng)用架構(gòu)圖，我們目前主要實(shí)施了ERP、PDM、MES系統(tǒng)，目前各系統(tǒng)基本由我們自身獨(dú)立運(yùn)維和功能開發(fā)。
我們最先實(shí)施的系統(tǒng)是PDM，這個(gè)主要解決的是圖文檔的管理，解決我們的圖文版本的唯一性，包括整個(gè)圖文檔相關(guān)流程的規(guī)范，同時(shí)跟我們相關(guān)的二維三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行了集成。
接下來實(shí)施的是ERP，ERP這塊主要包括SD、PP、QM、FI、CO。在實(shí)施這些系統(tǒng)的同時(shí)，我們就對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的歸口出處進(jìn)行了規(guī)范，從而確保主數(shù)據(jù)的唯一性。比如說客戶、供應(yīng)商、科目等的規(guī)范，解決了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的共享。
CRM：主要是解決客戶訂單的下發(fā)，包括配件、整機(jī)、合同管理、售后管理。
DMS：主要是解決售后零部件、成品的配發(fā)、庫存的管理，另外還包括每日銷售報(bào)表等簡(jiǎn)易報(bào)表功能。
SRM：主要是解決我們和供應(yīng)商之間的計(jì)劃協(xié)同、質(zhì)量協(xié)同、掛賬協(xié)同、發(fā)票管理等等。
QMS：主要包括供應(yīng)商的進(jìn)貨質(zhì)量、過程質(zhì)量、售后質(zhì)量的管理等。
EAM：設(shè)備管理系統(tǒng)主要包括設(shè)備BOM、備品備件管理、設(shè)備故障維修管理等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全生命周期的管理。
接下來重點(diǎn)分享一下我們的MES系統(tǒng)，我們?cè)趯?shí)施ERP系統(tǒng)之前，絕大部分管理系統(tǒng)(從計(jì)劃到生產(chǎn)到物流)都是全部由自己獨(dú)立開發(fā)、運(yùn)維。實(shí)施ERP系統(tǒng)之后，我們?nèi)匀槐Ａ袅艘恍〦RP管理范圍之外的功能，由自身獨(dú)立開發(fā)和運(yùn)維，而MES系統(tǒng)正是其中非常重要的部分。由于MES系統(tǒng)的個(gè)性化程度非常高，不同的公司甚至不同的車間、不同的生產(chǎn)線對(duì)其要求也不一樣。宗申動(dòng)力既有傳統(tǒng)的組裝型生產(chǎn)線，也有其他的如零部件加工類生產(chǎn)線，他們對(duì)MES系統(tǒng)的要求也不一樣。我們?cè)?jīng)實(shí)施過一些成熟的MES系統(tǒng)，應(yīng)用效果不是很好，主要問題出現(xiàn)在廠家的響應(yīng)速度和對(duì)業(yè)務(wù)的理解不到位。因此到目前為止，我們還是堅(jiān)持自己做MES系統(tǒng)。
以上是我們MES系統(tǒng)的功能框架，主要包括如工藝、計(jì)劃、人員、設(shè)備、倉儲(chǔ)、過程質(zhì)量，包括下端的數(shù)據(jù)交互，最后到可視化。按我們公司管理層的認(rèn)識(shí)，MES系統(tǒng)就是管理者的眼睛，操作者的助手。打造所謂的透明車間、數(shù)字化車間，同時(shí)來輔助決策、改善經(jīng)營、產(chǎn)生效益，從而使從傳統(tǒng)依賴人的制造向依賴設(shè)備、依賴數(shù)據(jù)的智能制造的轉(zhuǎn)型，這是我們的愿景。
而MES系統(tǒng)相對(duì)要求更高的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性和可靠性，是高于其他任何系統(tǒng)。比如ERP等管理系統(tǒng)可以停兩分鐘，或者速度慢一點(diǎn)影響也不大。但是如果MES系統(tǒng)慢或停就會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)的效率，甚至停產(chǎn)。這就要求MES系統(tǒng)從設(shè)計(jì)上就必須要可靠、高效、穩(wěn)定，從網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫等硬件設(shè)備，到熱冗余、通訊、代碼架構(gòu)等軟件層面，我們都進(jìn)行了很多探索，也走了一些彎路，但是仍然在不斷前進(jìn)。
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MES系統(tǒng)實(shí)施的基礎(chǔ)
我們理解的MES系統(tǒng)，在實(shí)施前一定要有幾個(gè)基礎(chǔ)，第一個(gè)是編碼，編碼包括的范圍很廣，包括物料編碼、產(chǎn)品編碼、設(shè)備編碼、人員編碼、計(jì)劃編碼、通道編碼都屬于編碼的管理范圍。
第二個(gè)就是“標(biāo)識(shí)識(shí)別解析系統(tǒng)”，有了編碼還要解決如何保存和讀取編碼的問題，因此“標(biāo)識(shí)識(shí)別解析系統(tǒng)”成為使用編碼的工具，不管是用RFID、掃碼槍或是其他讀寫設(shè)備。
關(guān)于工藝，當(dāng)前宗申動(dòng)力的排產(chǎn)是通過ERP粗排產(chǎn)(排產(chǎn)到日)，MES系統(tǒng)微調(diào)的方式(排產(chǎn)到當(dāng)日生產(chǎn)順序)。另外MES系統(tǒng)還包括對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的審核、校對(duì)功能;工藝參數(shù)維護(hù)、工藝路線維護(hù)等功能。
關(guān)于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)追溯，我們的采集數(shù)據(jù)主要包括扭力數(shù)據(jù)、壓裝數(shù)據(jù)、各種檢測(cè)數(shù)據(jù)、核心零部件及供方數(shù)據(jù)、不合格品在線處理情況等，所有的數(shù)據(jù)我們要求實(shí)時(shí)采集。并且全部和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)號(hào)綁定后存儲(chǔ)，以供追溯使用。
關(guān)于防錯(cuò)，MES系統(tǒng)對(duì)裝配的物料和供應(yīng)商要和BOM對(duì)比，避免物料錯(cuò)裝或者供應(yīng)商鎖定的物料錯(cuò)裝。
另外，我們還實(shí)施少部分AI來解決我們的防偽碼和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)號(hào)的打印效果在線檢測(cè)。
針對(duì)MES系統(tǒng)的方案，特別是制造業(yè)，未來實(shí)施MES系統(tǒng)工作中，都會(huì)跟不同的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交付、集成，所以必須形成通訊接口規(guī)范，對(duì)在座的各位有借鑒意義。
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MES系統(tǒng)的接口方案
MES系統(tǒng)的接口方案，剛剛也提到我們?cè)贛ES系統(tǒng)上因?yàn)槭亲约鹤龅?，走了很多彎路，我們也是在逐漸嘗試的一個(gè)過程。
我先簡(jiǎn)單講一下為什么要做MES系統(tǒng)的接口方案，因?yàn)槲覀冊(cè)陂L(zhǎng)期做MES系統(tǒng)的過程中發(fā)現(xiàn)，MES系統(tǒng)最大的阻礙來自于設(shè)備的通訊接口開放問題。我相信只要是做制造業(yè)的在這個(gè)方面都會(huì)遇到過很多問題。我們規(guī)范MES系統(tǒng)接口方案，要介入到設(shè)備的采購過程中，要求采購設(shè)備時(shí)設(shè)備已經(jīng)具有通訊接口，而不是在設(shè)備采購來幾年后，業(yè)務(wù)部門提出改動(dòng)需求后再去和設(shè)備供應(yīng)商談改造，這樣在實(shí)施改造的過程中阻力相對(duì)來說會(huì)小很多。
第一個(gè)就是設(shè)備自動(dòng)化程度的分類，按照我們自己定的標(biāo)準(zhǔn)可以分為以上四類。
第二級(jí)就是設(shè)備接口等級(jí)分類，現(xiàn)在越來越多的設(shè)備已經(jīng)有網(wǎng)絡(luò)通訊這個(gè)接口，之前的很多設(shè)備都沒有網(wǎng)絡(luò)通訊接口。我們還把網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口進(jìn)行了分類，F(xiàn)1-F3級(jí)都是屬于網(wǎng)絡(luò)通訊;F4級(jí)主要是簡(jiǎn)單的串口通訊;F9就是不具備任何通訊能力。
有了以上規(guī)范后，我們?cè)俑鶕?jù)實(shí)際情況比如刻字機(jī)、刻碼機(jī)、搬運(yùn)設(shè)備、機(jī)器人、還有產(chǎn)品綁定交驗(yàn)設(shè)備、裝配設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備等，我們給它定義了一個(gè)最低要求的接口等級(jí)，根據(jù)每個(gè)設(shè)備的業(yè)務(wù)不同來調(diào)整這張表。目的是廠家自己進(jìn)來的時(shí)候，可以根據(jù)自己設(shè)備的自動(dòng)化程度和設(shè)備類型來確定互換自己最低要求的接口等級(jí)。
下面是我們的設(shè)備接口軟件方案，整體由三層架構(gòu)組成，最底層就是基礎(chǔ)設(shè)備層，這一層是廠家給我們提供的，中間層是MES的接口服務(wù)器，最上面是MES的應(yīng)用服務(wù)器。
MES的接口服務(wù)器這端我們給廠家提供了四個(gè)接口，Web service、WCF、TCP/IP和OPC。我們之所以給廠家提供這么多的接口，是我們?cè)趯?shí)際操作過程中發(fā)現(xiàn)廠家的能力參差不齊。現(xiàn)在做生產(chǎn)線這種大型設(shè)備的廠家信息化能力很大一部分能力偏弱，或者說非常弱。他們IT部門可能就一兩個(gè)人，做開發(fā)的時(shí)候有些會(huì)用TCP/IP，可能有一些做電氣出身的只知道OPC，你跟他說Web service或者WCF，根本一竊不通。我認(rèn)為我們?cè)谧鯩ES接口的時(shí)候，我們是把設(shè)備供應(yīng)商作為客戶來對(duì)待的，我們的目的是讓設(shè)備供應(yīng)商把接口服務(wù)用好，因此我們給廠家提供了四個(gè)接口任選，接口里面的事情是我們MES系統(tǒng)接口服務(wù)器自動(dòng)調(diào)配的，設(shè)備供應(yīng)商如果覺得Web service或者WCF這種簡(jiǎn)單引用的好用，你就用這個(gè);如果覺得對(duì)TCP/IP比較熟悉，你就可以用TCP/IP;如果電氣出身對(duì)軟件確實(shí)不熟悉，可以用OPC來進(jìn)行通訊，我們也是支持的。
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MES系統(tǒng)效果展示
最后講一些實(shí)施效果的展示，我們的MES不是孤立的，一般都是跟設(shè)備是緊密相關(guān)的。我們1011智能生產(chǎn)線，有20多臺(tái)機(jī)器人、66個(gè)專機(jī)26臺(tái)AGV物料運(yùn)輸車。整個(gè)產(chǎn)線兼容的產(chǎn)品上千臺(tái)，每日換產(chǎn)次數(shù)為5-6次。我們的MES系統(tǒng)要支撐整個(gè)產(chǎn)線正常運(yùn)轉(zhuǎn)，裝配工人從傳統(tǒng)中第73人減到30人，質(zhì)量水平大大提升。
這是1011智能生產(chǎn)線MES系統(tǒng)的初步界面，左邊是我們生產(chǎn)訂單的相關(guān)的信息，中間是我們的AGV要料，AGV可以自動(dòng)根據(jù)最高最低來算自動(dòng)配送物料，也可以人工要料。下面這塊是我們的工藝BOM，這個(gè)崗位我們要裝哪些零部件，下面就是一些不合格品的錄入。后期我們可以針對(duì)裝配不合格。
宗申動(dòng)力從訂單到生產(chǎn)計(jì)劃、MRP、收貨入庫到整個(gè)物流再到整個(gè)生產(chǎn)都做到了端到端集成。
這是另外一個(gè)是通機(jī)的MES系統(tǒng)，整個(gè)產(chǎn)線單班產(chǎn)能是3000多臺(tái)，節(jié)拍是10秒一臺(tái)。整個(gè)MES 系統(tǒng)都是自主開發(fā)。因?yàn)樵囉昧薓ES系統(tǒng)接口方案，后期在自動(dòng)化改造時(shí)廠家只需要參照接口方案來預(yù)留數(shù)據(jù)接口，我們?cè)诠芾砗蛯?shí)施上的難度就大大降低了。
從我們這么多年做MES系統(tǒng)的情況來看，MES系統(tǒng)確實(shí)跟ERP有很大的差異，在這個(gè)過程中間我們也吃了很多苦，包括數(shù)據(jù)庫三庫分離、接口不規(guī)范等等，這些東西也是在整個(gè)過程中間摸索出來的。我們的MES系統(tǒng)隨著自動(dòng)化產(chǎn)線在不斷的改造，對(duì)接的設(shè)備也越來越多。以前傳統(tǒng)的IT在后臺(tái)，現(xiàn)在IT逐漸站到前臺(tái)，可以為我們公司在QCD優(yōu)化方面真正起到作用。對(duì)在座的各位來說，MES系統(tǒng)是從后臺(tái)走上前臺(tái)的最好的機(jī)會(huì)。
