1 天心天思刀具行业项目详细业务解决方案

用来对车间生产状况进行逻辑建模，构建一个数字化的生产模型，这个模型将会作为指导生产的一个原型，每次生产任务将是这个模型的一次实例化；

在这个模型里面主要定义了生产某个产品所需要的制造BOM，在这个BOM结构里面定义了产品是如何加工出来的，以及在加工过程中所有的约束；包括物料属性、生产工位、加工路径、加工方法、加工资源、定额工时、相关约束等；

 

 

图表 8 XTMES生产模型管理

1.1.1 物料主文件；

物料是ERP和MES系统的基本管理对象，通过动态制造数据管理模块,将实现与ERP共享的主物料库,以保证跨系统物流信息的一致性和对物料基本属性、设计属性、工艺属性等的统一管理。

物料种类包括：产品类、原材料类、自制件类、工装类、辅料类、量具类；

这些物料基本信息将由ERP维护并传递到MES系统，并可以在MES系统中进行维护；

 

1.1.2 生产资源建模

生产资源同样是MES系统的基本管理对象，包括设备、人员、工装、刀具、工位。

这些资源信息可以由ERP维护并传递到MES系统，并可以在MES系统中进行维护；

设备：关联设备台账，并和设备管理环节保持连接；

人员：关联人员台账，为后续绩效管理，责任追溯提供依据；

工装：关联工装台账；

刀具：关联刀具台账；

 

1.1.3 生产工位建模

生产工位：是一个基本生产单元，在ERP里面一般称之为工作中心，是一些生产资源的组合体，这个组合体用来完成特定工序作业；一般工位都是以设备为主要资源；当然也有以人员为主要资源的工位，工位是生产过程里面管理的最小粒度，包括：生产任务派工、生产进度跟踪、成本核算等；

生产工位的数字化定义是整个MES系统的一项重要工作，这里定义的范围和准确度直接影响MES系统的管理范围和管理粒度；

 

ü 工位编号；

ü 所属部门、车间、

ü 生产资源配置（人员、工装、设备）、

ü 工位控制属性、

ü 生产节拍（产能）；

这些数据作为产能分析和在制品控制的重要模型数据；在这里，管理人员可以增加、修改、维护生产工位的信息；同时生成版本号、期限、状态；可以有多个版本存在；

1.1.4 制造BOM建模

制造BOM是从产品生产的角度描述产品的加工过程，在MBOM里面定义了生产某种类型的产品的制造结构，以及每道工序的工时、资源、物料、检验的相关设定， 包括：

ü 工序定义、

ü 工序顺序、

ü 工序资源，通过建立与工位的关联，可以在此进一步维护（人员、设备、工装、刀具）、

ü 流水节拍（产能），直接集成生产线的定义，可以在此进一步维护、

ü 工序用料；

ü 质量检验属性；包括是否检验控制，检验模型设定；

制造BOM管理模块支持对工艺路线主要数据的可视化管理。工艺路线是详细描述每一种物料制造过程的文件，包括要进行的加工及其顺序。工艺模型管理涉及到的工作中心以及加工所需的工时定额，是MES的重要约束条件，是生成工序计划和作业的基础。系统支持对物料的多工艺路线维护，即允许物料有多种加工方式。

同一物料的多种MBOM是通过MBOM版本号来区分的。

l 工艺员通过此模块来完成对物料加工路径模型的建立，这种模型的建立可以是图形化的建模，通过设定首末工序和中间工序以及工序间的关系来完成建模。

l 工艺员可以设定全部物料的工艺路径，并建立工序和BOM物料的消耗对应关系。

l 系统通过2种方式来支持多工艺路线：一种由物理的多条工艺路线，每工序所引用的工作中心是1：1的关系；另一种方式，有一条物理工艺路线，但是工序可以对应多个工作中心，这些工作中心可以是不同类的，也可以是不同地点的。

根据对东方机械的生产计划状况了解，MES系统需要提供以下几个功能：

v 能够接收来自ERP系统的生产任务快速的进行排产或分解到班组或工位；

v 计划员可以调整车间级任务，包括预测计划追加、调整功能。

v 通过调度，计划员可以方便快速的处理生产作业计划中出现的排产冲突、作业优先权的改变、紧急插单等业务逻辑；

 

图表 9 XTMES 主生产计划系统流程

上图描述了基于MES的生产计划系统业务流程，这个流程主要是提供给制造部门的，包括，负责接收导入ERP或者生产计划科下达的生产指令，并进行编排管理，包括生产什么产品、数量、交货期、由谁生产等，并进行计划分解生成工序计划，最后由各分厂的调度进行派工，生成作业级别的可操作的生产指令，下达给车间各生产工位班组，并通过系统监控各作业任务的执行情况，进行分析控制,并根据执行情况可以进行改派等操作；

1.2.1 订单接收/导入

根据ERP系统的下达的生成订单，通过系统集成接受到MES系统，作为所有车间生产活动的基本指令，并转化成MES系统的生产订单；

通过该模块功能，车间计划员可以有效管理车间需要生产的全部零部件任务需求，明确各零件计划的4W（生产什么What，生产车间Where，生产多少How Many，交货日期When Needed），以及各计划的优先级别状况。能够完成：

A. 对生产任务的综合查询；

B. 对车间全部任务(零件计划)的维护（修改、增加、删除）；

C. 对任务进行状态管理。

1.2.2 计划编排

系统对生产生产订单进行系统自动分解，根据生产模型定义的约束条件，以及生产实绩状况进行优化排产，计划编排逻辑： 

可考虑的约束类型：

l 资源约束（主要由Routing来定义）：

单一资源，无限资源，并发资源，共享资源，可调整共享资源；

主要资源与次要资源，可替代资源；

班次与效率；

资源组。  

l 加工顺序约束（主要由Routing来定义）：

顺序约束主要是生产的工艺流程。 要决定工序的执行、平行、并发或替换，需要动态管理网络化的工艺流程。.

l 物料约束（主要由BOM来定义）：

          要考虑BOM的工序用量和物料的可用量等物料约束。

l 优先级约束（静态和动态）：

优先级是一个非常重要的排产依据，优先级包括2种：

A. 任务优先级别；

B. 资源优先级别。

l 工厂日历（作业时间表）

生产排产的操作对象是作业级任务－工序任务， 影响工序任务的优先级的因素有很多，包括：工作令（项目号）的优先级，BOM结构所决定的各零件的优先级别，零件的加工周期以及准备时间也影响零件的优先级别，而每个零件又有各自的加工工序序列，自然首工序的优先级别是最高的。

   最后,还要指定一个优化目标。这些目标指导寻找一个好的、期望能接近最优的计划方案。在生产计划排程模块中选择优化目标时，通常主要有下面一些优化目标：

1）面向时间的优化目标：

n Makespan，完成所有定单任务所需要的时间。使makespan最小是多机床任务排序问题中常见的优化目标；意味着系统将尽量完成处理时间短的任务，这种任务的优先级别也是最高的；

n Lateness，定单任务完成时间和它的到期时间之差。使所有定单的lateness总和最小，或使单个定单中最大的lateness最小，是常见的排程目标。

n Flowtime，一个定单任务在生产系统中花费的时间。使所有定单的flowtime总和最小也是一个优化目标。

n  Setuptime，每个定单任务的生产准备时间。使所有定单的setuptime总和最小也可以作为一个优化目标。意味着系统将尽量缩短准备时间，从而保证了最大化资源利用率；    

2）事先定义的任务优先级：

意味着系统将严格按照任务的优先级别来进行排产，保证优先级别高的物料或者工作令提前完成；这对于紧急插单一般是有效的解决方式。

 

计划输出结果将是面向工位的可操作计划，包括：任务号，批次号，工件号，工件名称，工序号，工艺名称，开工数量，完工数量，车间，工位，班次，开工时间，完工时间，优先等级；

计划员并能够灵活的对计划进行增加、删除、修改、复制、批次拆分、顺序调整等操作，以实现快速编制生产计划，降低计划编制难度；

维护好生产计划，需要经过审核，才能进入计划发布。

1.2.3 计划发布与签收

将审核后的计划进行发布，用来将生产订单发布到具体的生产线（或者关键工位）上，包括：任务号，批次号，工件号，工件名称，工序号，工艺名称，数量，车间，工位，班次，开工时间，完工时间，优先等级；

发布后，在生产工位作业管理模块就可以看到相应生产工位的任务分配情况，通过签收进行确认。

1.2.4 计划调度

签收后的计划只能通过调度功能进行计划调整；

根据MES系统同时提供相应的决策信息帮助计划员进行调度调整，包括计划进度，生产异常，优先级，生产资源可用性检查等；

调度的主要内容包括：

v 更改生产工位：对于未来动力事业部有多工位生产时候将会启用；

v 更改生产顺序：由于订单的优先级发现变更，或者原材料的供应问题，导致生产订单的上线先后顺序发现变更；

v 更改完工时间：调整工序的开完工时间要求；

v 更改生产班次：调整生产班次，这个需要和上线时间结合修改；

v 拆分生产订单：处理同步生产问题；可以拆分的日计划，小时计划；然后安排混线生产；

所有这些调度都将导致物流供应（物流配送）的变化，需要同步物流配套计划；

1.2.5 计划监控

通过多视图（生产工位或者生产订单）的方式，来监控已经下达给各车间的生产订单的执行情况和相关生产异常事件；

其中，主要的进度监控界面：

工单号	物料号	物料规格	需求日期	OP10	OP20	OP30	OP40	OP50	OP50	检验	入库
001	A
002	A
003	A

通过这种方式可以从工单的角度一目了然的监控全部工单的执行情况，点击具体的单元格，可以查看到该工序的实际生产作业数据和质量信息；

1.2.6 生产报表

根据调度员的管理要求，可以通过图表、报表的方式自定义各种角度的报表，更好的来监视和汇报生产执行情况，包括：

v 生产完工进度报表

v 工位产出报表

v 计划完成率报表

v 计划拖期报表

v 产值统计表（公司、生产区、生产工位）

v 操作工工时统计表

v 工废、料废列表

v 质量合格率统计表（公司、生产区、车间、操作工）

 

图表 10 XTMES 生产作业管理系统流程

上图描述了生产作业管理的系统业务流程，主要角色对象包括：车间调度员、班组长、操作技工；该流程描述各生产工位（工作中心）的作业任务的处理过程，包括作业受理、数据采集、完工、转序处理，这个模块是MES的核心模块，他是整个MES的生产实际数据的最根本入口点，也是监控整个生产过程的重要控制点；

1.3.1 生产资源配置

通过本模块，班组可以完成对每天工作的资源配置，记录当时的资源状况、同时可以实时查看监控资源的使用状况；

生产资源配置生成来源：继承MBOM的模板数据或者某一历时记录；

生成之后可以修改（增加、删除、修改）；

可以通过可视化或者列表的方式查看全部生产工位的资源配置情况和资源的实时状态；这些数据将会永久归档，用来做追溯分析使用；

1.3.2 首工位管理

首工位作为某个产品的生产过程起始受控点，这个受控点不代表真正的受工序，这个由生产建模来决定；

首工位分2种管理逻辑：

v 正常上线：

根据分配到当前工作中心的计划任务列表，创建工卡和产品序列号条码；

打印当前上线的产品序列号工卡（当面附带条码），这个工卡将和实物一并流转到后续工序，直至最终下线入库；

v 异常上线：

通过扫描条码，系统显示工卡信息，同时将状态改为返修上线，并记录返修次数，返修上线时间，返修原因，返修备注等；

系统根据条码可检索到全部的生产信息，包括工艺图纸文件，检验标准，工艺要求等，并在终端上进行生产指示；

同时，更改计划状态，并在计划监控界面实时反馈；

1.3.3 关键工位管理

由于采集的精度决定了管理、监控、追溯的精度；如果要每道工序都必须准确获取全部信息，那必须在全部工序点都需要采集相关数据如：任务号、工序、时间段、设备、资源、原材料（批次）、人员、质量等；这是一种理想的状况，也要求施工难度增大、成本增加；可以采用八二法则，集中精力去处理关键工序； 

关键工位点的设计原则：一般是检验工序，或者是质量控制点；

v 首先，操作人员登录到工作中心（设备）上，输入班次，根据这些信息可以查看当天的任务分派情况；

v 系统进行生产指示，包括通过系统能及时得到对应的图文档（如图纸、工艺）；

v 任务受理：通过条码扫描工卡上的条码号，进行受理任务；

v 通过手工采集的方式，根据检验模型实时录入过程检验数据；

通过关键工位，可以达到以下管理目标：

1. 生产进度的精确控制，可以监控到生产线具体工位的生产进度，而不仅仅是上线和下线；

2. 可以更为精确的追溯产品质量信息，如在某个关键点，是谁加工的，用到了什么原材料、当时的设备状况信息、质量参数信息、人员等；从而可以帮助企业进行持续质量改进和防错；

3. 可以更为精确的提供生产指示信息，从而可以进行提示性防错（包括是否漏装，是否装错，是否符合质量检验要求等），减少质量事故，降低成本；

1.3.4 末工位管理

在末道工序设定信息点，对下线的全部产品进行下线完工管理；

下线分为正常下线、异常下线；

v 下线时，通过条码扫描枪扫描流转工卡上的条码，系统获取工卡信息；

v 正常下线：下线后将工卡的状态改为完工，同时记录下线时间；可以进入检验流程；

v 异常下线：下线后将工卡的状态改为异常，同时记录下线工位点（异常工位点）；可以进入返修流程；

1.3.5 现场报警管理

操作员可以根据现场的生产异常情况，触发相应的异常事件，这些异常事件会传递给相关部门，等待处理反馈。

报警包括：

v 缺料报警：现场临时缺料（可能是材料有问题，或者由现场驱动的拉料）时，系统自动或者人为触发报警，物流配送人员可以实时查看到此报警信息，包括报警生产线，工位，物料号，时间，报警人等信息，从而进入报警处理流程；

v 设备报警：由于设备异常（通过自动采集设备报警信号，或者人为判断），系统自动或者人为触发报警，设备管理人员可以实时查看到此报警信息，包括报警生产线，工位，设备编号，报警原因、时间，报警人等信息，从而进入报警处理流程；

v 刀具报警：由于刀具异常（刀具寿命、刀具故障），系统自动或者人为触发报警，刀具管理人员可以实时查看到此报警信息，包括报警生产线，工位，设备编号，报警原因、时间，报警人等信息，从而进入报警处理流程；

v 质量报警：由于质量异常（通过自动采集设备质量参数，或者人为检验判断），系统自动或者人为触发报警，质量管理人员可以实时查看到此报警信息，包括报警生产线，工位，报警原因、时间，报警人等信息，从而进入报警处理流程；

车间的生产物料采取推拉结合的方式进行管理，以更好地满足JIT管理需要。车间物料管理可以分为3类：

A. 采购件（毛坯和标准件）；

B. 在制品（各零部件的在制状态）；

C. 成品（各零部件、产品下线后的管理）；

如图，描述了DFG的生产物流管理流程；

 

图表 11 XTMES生产物流管理系统流程

如图所示，整个物流过程是由ERP和MES系统协同完成，其中：

ERP系统（采购科）负责原材料、标准件、外协件的采购/外协入库、出库管理，自制零部件的入库出库管理，成品的入库和发货管理；ERP主要侧重于采购和库存管理；

MES系统主要负责自制零部件、成品的领用料管理、在制品移动管理、在制品完工管理；MES系统主要侧重于生产过程物流的控制。

MES系统中的工序外协通过跟ERP的外协管理集成来实现外协物流的流转控制。

1.4.1 原材料移动

针对东方集团的物料特性，我们区分二种类别采用不同控制逻辑：

v 序列号物料(关键件)：

设立关键工位管理台，通过条码扫描或者在线采集；当在制品流转到当前工位，首先通过条码扫描枪扫描工件的工卡条码号，系统就获取了当前工位在加工哪个序列号的产品；然后工位上料时候，用扫描抢扫描原材料或零部件的一维条码，系统将零部件的条码和工件的条码进行关联处理，完成关键件的实时准确的采集，供未来可追溯；

对于关键件实现提示性防错，包括漏装、或者装错，系统将抛出生产异常，现场操作人员、质量管理人员和生产管理人员可以实时查看到异常信息；

v 普通批次控制物料：

对于一般批次号控制的物料，MES采用了配对的方式进行物料批次的数据采集，通过在系统记录现场的物料更换批次记录，这样就可以查到个时间点用到了物料的哪个批次，根据产品序列号的上线和下线时间，就可以查询到这这段时间内使用到材料批次号。

当然这种情况下，有可能会一个产品序列号对应多个原材料批次，是一个范围而不是准确的对应关系，这也是降低成本的代价；

总之，通过这2种方式，可以把某个序列号，或者某个批次的原材料，移动到具体序列号产品上，从而可追溯；

1.4.2 在制品移动

在制品移动主要通过在5.3章节里面讲到的几个管理功能完成:

v 首工位管理：准确的记录了什么时间上线；

v 关键工位管理：准确记录某个序列号产品移动到了哪个工位；

v 末工位管理：准确记录产品的下线时间；

通过这三个步骤可以实时管控各个序列号产品的生命周期，从而达到可监控，可追溯的管理目标；

1.4.3 成品移动

根据东方集团的管理特征，成品移动包括2类:

v 零部件：

MES系统完工下线后，进入ERP成品检验,检验合格后，入ERP库，并通过条码进行单品/批次管理，之后的处理逻辑和其他外购零部件的逻辑一致；

问题的关键，MES完工下线后，需要将MES下线数据传递给ERP系统，在ERP完成后续的移动处理；

v 成品入库：

MES下线完工后，进入ERP成品检验，检验合格后，入ERP库，由ERP完成成品发运处理流程；

问题的关键，MES完工下线后，需要将MES下线数据传递给ERP系统，在ERP完成后续的移动处理；

关于成品移动，需要MES和ERP协同完成，最主要的关联将通过条码号(序列号/批次号)；

 

1.5.1 方案概述

质量管理在整个生产过程中起到非常重要的作用，也是一个重点的模块。质量管理系统帮助质量人员控制并完成物料的检验，即从原料检验（ERP处理）、工序检验、零部件检验到产品检验的全部过程，管理产生的各种质量问题、分析故障原因、及时反馈质量问题，并采用必要的手段处理质量问题，从而有效地监控物料的质量，帮助企业实施最佳的采购、生产、售后全过程质量控制和追溯，提高质量管理水平。

MES系统依据控制计划进行工序过程检验、成品检验。主要以手工检测居多，存在少量的自动检测、判断。结合企业管理目标、工作效率以及投入性价比，决定对于生产线关键环节进行采集监控；

质量过程管理的事前、事中、事后控制

表格 2质量管理功能列表

A.事前控制	u 质量控制计划（检验模型）； u 需要确定关键控制点、关键控制项信息；
B.事中控制	u 管理目标：及时动态集中监控各条生产线关键控制点关键质量数据，从而可以及时响应各质量异常； u MES方式：通过采集各关键点质量数据（自动实时采集、手工事后统计）；从而进行质量分析查询，防止质量事故；
C.事后控制	u 管理目标：当发现质量事故后，要求及时确定事故影响范围； u MES方式：通过追溯方法进行质量跟踪；包括由不良品反向追溯到问题点，再由问题点正向追溯到全部的不良品；

 

 

图表 12 XTMES质量管理系统流程

1.5.2 质量基础数据

基础数据模块提供各类基础数据的录入、查询、修改、删除等功能。基础数据常常作为动态质量数据的环境参数、附属参数、层别参数等，用于检验判断按类统计分析的条件。主要包括：

l 检验标准维护

l 检验方式维护

l 检验物料维护：用于产品类、产品，以及控制特性的管理维护；

l 检验项目维护

l 检验项目明细

l 文字技术要求维护

l 缺陷信息：缺陷类别、缺陷内容、改进措施等；

l 检验规则：包括异常判断规则、能力判断规则；

l 层别信息：层别信息是附加在检验数据上的相关信息，包括人员别、设备别、检验站、自定义别四部分，在自定义别中，可以根据用户实际需要，增加各种层别类、层别项目，如：客户别，生产线别、班组别等。在进行质量分析时，可以根据不同的层别，进行统计分析，确定不同条件下，质量的波动情况、工序能力，以及进行人员、班组、设备、工序的评价等。

1.5.3 质量检验建模

对于不同的物料质量执行标准,其检验项目的类别和判定方法可能会有很大不同。需要根据产品的执行标准来查阅本次检验需要哪些检验项目以及如何对这些检验项目结果进行质量判定，这需要一个质量检验建模过程。

 通过构造检验模型以及相关质量基础数据的维护工作，质检人员在以后的工序检验、成品检验等过程中可以根据需要选择不同的质量检验模型。系统会根据所选择的检验模型生成相应的质量结果并对结果值进行判定。 也可根据企业质量执行情况选择比较严格或比较宽松的检验模型。

 

图表 13 质量检验模型界面

1.5.4 质量数据采集

1.5.4.1 设备质量数据采集

该功能用于维护从各生产线、产品收集的原始检验数据（spc站点数据），包括计量值和计数值两种类型数据。计数值：计产品件数或点数的表示方法，在数据理论上有不连续的特质，如不合格数等；计量值：产品须经由实际测量或测试而取得的连续性实际值，并可对其作数理分析，以说明该产品在次测量特性的品质状况，如长度、直径等。计数型数据只有两个值（合格/不合格，通过/不通过，有缺陷/无缺陷等），但它们可以被计数，从而用来记录和分析。计量型数据是一个可以量化的值（如：直径、电阻值等），可以用来分析一个过程的性能，可以做持续的改进量化。

特点

l 提供多种数据组织维护方式，具有便利的补充录入界面。如以产品树形式进行数据维护，或以检验站方式进行数据维护。

l 具有外部数据导入接口，可以导入质量管理软件的已有数据进行SPC分析。

l 对在线自动检测的计量值数据，提供了自动采集录入接口，可以通过MES数据采集系统，实现实时采集录入检验数据。

1.5.4.2 手工质量数据采集`

    这个工作可有班组作业人员完成，在任务完工前，根据检验要求实时录入；

 根据控制计划产生的过程检验请验单，对请验单进行手工检验填入相应的值就可以完成检验和判定，将结果批处理录入MES系统，作为质量SPC分析和追溯的重要的依据；

表格 3 手工质量数据采集

					当前任务状态	（只读）
计划日期	选取…		班次	选取…	设备号	选取…
当前工单号	选取…		工序号	（只读）	工艺名称	（只读）
计划数量	（只读）		零件名称	（只读）	工艺简图
采集完工数量	（只读）		零件规格	（只读）
良品数量			废品数量		录入时间	选取…
检验项目	样本量	标准	上偏差	下偏差	检验值	是否合格
尺寸A	1
尺寸B	1
尺寸B	1
尺寸B	1

 

1.5.5 质量SPC分析

质量分析：以分析任务形式，检索检验数据，生产相关控制图，以及分析工程能力指数等。提供实时分析功能，可以以时间间隔方式和新数据录入事件触发方式，进行实时的统计分析，以最及时的方式，进行质量的预警。

数据出入口

 

图表 14 XTMES SPC的数据口逻辑

主要功能

l 依据作业现场数据的采集和集中处理分析，实现制造过程的质量监控与预警；

l 通过统计学原理，分析生产过程中的质量波动，判断偶然波动和异常波动；分析产生质量问题的共同原因与特殊原因，及时调整生产过程，使生产过程始终处于稳态，提高产品合格率、降低品质成本；

l 可随时提供多种质量变异分析控制图（如PPM图、X-R图、排列图等），对生产加以监视，观察产品质量波动情况，找出内在规律，预测发展趋势，并通过研究变量之间的关系，了解产生问题的主要原因，控制产品质量，预防整批不良，避免大批量不合格品产生。使质量管理者能找出使质量发生变异的主要原因，有助于企业持续改善质量；

l 分析生产过程能力指数，设备效率评估与分析，让生产者对产品的质量有完全把握，控制生产过程处于最经济，过程变异最小的状态；

l 对关键变量（关键质量因素）统计分析，寻找影响产品质量最大的变量，进行调整改进；调整改进后，当该变量成为影响质量的次要变量时，其它变量则将成为影响质量的最大变量。从而在动态中不断提高产品质量；

l 分析工序过程能力指数，判定过程状态（严重不足、不足、正常、理想、过剩），为用户掌握过程稳定状态下的实际加工能力提供依据。发现工序中的能力缺陷，不断改进，提高产品质量；

l 对产品质量数据进行统计，为质量控制决策提供科学依据。

实现目标

“检测——容忍浪费；预防——避免浪费”。

制造商经常通过生产来制造产品，通过质量控制来检查最终产品并剔除不符合规范的产品，在管理部门则经常靠检查或重新检查工作来找出错误，在这两种情况下都是使用检测的方法，这种方法是浪费的，因为它允许将时间和材料投入到生产不一定有用的产品或服务中。

预防就是在第一步就避免生产无用的输出，从而避免浪费的更有效的方法。这就是统计过程控制系统的核心任务。

 

图表 15 XTMES  SPC的分析逻辑

以分析任务形式进行组织。通过检验数据检索条件，查找检验数据，生成相关控制图，进行异常判断和工程能力指数分析等。

根据检验数据的类型，分为计数值分析任务和计量值分析任务两类。

1) 可筛选式任务列表，根据定义条件进行任务的显示；

2) 提供了X-R图、X-S图、直方图、排列图、PPM图、P图、C图等十多种SPC控制图；

3) 具有灵活的数据选择方式，可以设置产品、日期、检验站、各种层别条件等进行检验数据查询和分析；

4) 控制图刻度，比例，显示精度，标签、颜色等具有客户自定义功能；

5) 实时分析，在具有在线检测条件下，数据采集的条件下，可以实现实时的SPC分析，具有定时触发分析和新数据录入触发分析两种触发方法。

6) 异常报警功能，数据点超出设定的预警值时，将进行异常报警。

7) 自定义方式的报表输出功能，包括报表模块自定义、输出内容自定义；

分析任务管理

 

图表 16  SPC分析任务管理界面1

图中列表框为分析任务，下方左侧为当前任务的相关信息，下方右侧为控制图预览框。通过列表框的右击快捷菜单，可以进行新建分析任务、编辑任务、删除任务、任务查询、任务分析、数据明细报表、任务属性等操作。

 

图表 17  SPC分析任务管理界面2

1.5.6 产品追溯

1.5.6.1 方案概述

为了解产品追溯需求，MES首先通过班组作业的各种数据采集进行数据的采集和组织，这些数据成为产品追溯的一个基本依据。作业数据的采集精度决定了采集的精度。

在数据采集后，MES通过产品归档管理、正向追溯、反向追溯完成产品追溯的要求。

1.5.6.2 产品归档管理

当产品完工入库后，需要将产品的相关信息永久静态归档存储下来，从MES运行数据库分离出来，保存到一个单独的产品数据库里面，实现永久存储和追溯；

 

图表 18 产品归档界面（引自江铃项目图片）

1.5.6.3 正向追溯

正向追溯：由不良品（序列号）反向追溯到问题点；

输入产品（成品）序列号，可以首先利用万能查询器定位到产品列表，点击产品列表获取产品序列号

 

图表 19  XTMES对产品的全方位条件查询管理

获取到产品序列号之后，就可以安排制造BOM结构树的方式，逐层展开在每个生产环境的人、机、料、法、环、质量的当时生产数据；

1.5.6.4 逆向追溯

逆向追溯：再由问题点正向追溯到全部的不良品；

可以在正向追溯的时候，当追溯到某个具体问题点时候，可以反查出来在同样生产环境下总共生产出哪些产品序列号，查询结构是一个产品列表；这个产品列表可以作为招回的数据源；

1.5.6.5 追溯报表

可以全方位查询分析产品历时数据库，形成分析报表，这个功能会在报表中心完成，也可以自定义报表。

 

设备管理总体目标：进行设备全生命周期管理，在MES里面能够查看到设备的全部履历数据；

设备管理模块分2部分：

A. ERP处理：设备台账、设备采购、设备备件管理；

B. MES系统处理：设备维护保养计划、设备运行记录、设备履历归档、设备监控、设备运行统计分析；

划分的原则是，只要设备进入车间现场有MES系统管理；

 

图表 20 XTMES设备管理系统流程

1.6.1 设备维护保养计划

维修保养是设备管理的一项日常繁琐工作，功能需求：

ü 要求MES里面可以根据保养规则（起始点、周期）生成年度或季度计划，并且手工可以调整；

ü 需要在基础数据里面维护好保养项目，可以用来生成保养计划；

ü 要求动态进行提醒，提前一周提醒；MES系统会在登录模块后自动检查维护保养计划，并用颜色提示，同时生成设备保养报警单，从而启动设备报警处理流程，并反馈各个维修项的状态；

ü 监控各个维修项的状态，包括：预计划、报警、执行中、完成；需要用颜色标示或提醒；

设备维修保养计划：如下表格

表格 4 设备保养计划表

生产线：               时间：
设备号	2007年第一季度
	01月度			02月度			03月度
	上			下	上	中	下	中	下
OP10	A B		A		C
OP20	A B
OP30

其中A/B/C代表维修项目；

1.6.2 设备状态监控

功能概述：该用例用来描述设备管理员进行设备运行监控的过程；设备管理员根据权限登录相应模块,可以通过可视化车间布置图,查看到整个车间的各条生产线的各台设备的实时运行信息,包括设备状态、设备异常报警信息、设备运行参数

Ø  加工车间设备的工作状态监控

Ø  装配车间设备状态监控

Ø  设备的报警监控

Ø  加工车间设备的工作参数监控

Ø  设备OEE计算

用户角色：设备管理员

前置条件：一个合法的用户登录到MES系统模块；

功能活动图：

1) 当设备管理员选择监控设备运行状态，活动开始；

2) 设置查询条件，可以用设备类型、车间、生产线或全局查询条件进行查询；

3) 系统通过列表或者可视化车间布置图显示设备列表，点击设备项可以实时监控到设备的运行画面（至于运行画面的设置和设备数据的采集请查看设备采集监控章节的详细阐述）；

4) 在总体布置监控图上可以看到各个设备的状态信息(停工\运行\维修\报警),以及各设备的完工数量,待完工数量；

5) 如果需要查看详细的设备信息, 并可以点击各个设备查看到设备的采集信息,包括设备个采集变量值,任务完工数量,当然任务号等信息；

6) 用例结束；

关于设备实时监控部分更加详细的方案，可以参考3.5章节的描述；

1.6.3 设备履历归档

本功能提供设备生命周期信息归档查询处理，包括设备台账，设备报警记录、设备维修记录、设备运行记录；

输入设备号，开始查询归档处理；首先显示设备的台账信息，然后会依次关联其它信息；

设备台账：

设备号

设备种类

设备名称

规格

型号

部门

生产厂家

投产日期

入场日期

状态

设备报警记录：

故障ID

车间

生产线

工位

设备编号

设备名称

故障码

故障描述

报警时间

优先级别

状态

响应时间

响应人

关闭时间

设备维修记录：

维修ID	故障ID	设备编号	设备名称	故障码	故障描述	故障时间	处理方式	说明	响应时间	响应人
							维修 保养 报废

设备运行记录：

车间

生产线

工位

设备编号

设备名称

日期

加工数量

运行时间

开机时间

待料时间

空运行时间

时间开动率

性能开动率

合格品率

设备OEE

人工输入

人工输入

1.6.4 设备OEE分析

提供标准的OEE计算方式，对其中的“时间开动率”“性能开动率”的计算提供自定义计算项的方式。

OEE= 时间开动率×性能开动率×合格品率

时间开动率 = 开动时间/负荷时间

² 开动时间 =（开机时间）

² 负荷时间 = 日历工作时间-计划停机时间

性能开动率 = 净开动率×速度开动率

² 净开动率 = 运行时间（加工数量×实际加工周期）/开动时间

² 速度开动率 = 理论加工周期（生产节拍）/实际加工周期（运行时间/加工数量）

合格品率 = 合格品数量/ 加工数量

1.6.5 设备数据采集

在今天复杂、激烈的全球竞争中，如何进一步地发挥制造设备的利用率，如何实时地获知设备运转情况，如何根据实时的生产进度情况制订准确、科学的生产计划，如何准确统计机床利用率，从海量数据中分析出制约生产的瓶颈原因所在，如何根据以往统计结果预测机床故障分布等等，这都是非常重要的课题。

数据采集服务作为MES重要的一个层次，负责各种自动化设备数据采集工作，通过对这些设备实时数据（机床开关机时间、加工零件开始/结束时间、加工坐标信息、F/S值、报警信息、机床效率统计、主轴负载、机床操作履历、刀具信息等）的采集和管理服务，为MES生产管理层提供了生产现场数据

对于生产管理部门，面临着最为繁重而紧急的生产任务，要最大程度地提高设备利用率，最大程度地提高生产能力，制订科学的生产计划，迫切地需要实时获知以下信息：

v 哪些机床是开机中还是关机中？

v 哪些机床是运行中，空闲中还是故障中？

v 每台机床正在生产什么产品？已经生产了多少件？   

v 操作工的效率如何？ 是什么原因导致操作工效率不高？

v 制定的生产计划是否科学？是否需要重新调整？

对于设备管理部门， 需要基于机床的实时信息，进行科学管理：

v 机床的利用率怎么样？

v 是什么原因导致机床利用率不高？

v 机床故障率是怎样？ 都是哪些故障？故障分布概率是如何分布的？

v 哪些机床生产压力饱和？哪些机床生产能力过剩？

v 是否需要购置新的设备？ 购置哪些设备？

1.6.5.1 数据采集方案设计原则

数据采集系统的技术方案以功能完整性，实用性为出发点，同时充分考虑了系统的可靠性、安全性、先进性、可扩展性和经济性。

功能完整性

数据采集系统首先必须保证采集功能的完整性，完整性主要体现在采集设备的完整性，采集数据的完整性，监控功能的完整性，以及分析、反馈功能的完整性；

实用性

系统以实用为本，从客户实际需求出发，充分满足MES系统对作业现场数据信息采集、监控、分析、反馈的要求。在系统硬件设计上，充分采用国际主流的，具有开放性的标准产品。

可靠性、安全性

系统采用成熟可靠的分布式采集，集中处理技术，对主干网络系统和数据介质等关键部分都设置冗余和备份，保证个体单元发生故障时，不影响整个系统的正常运行。同时，系统具有高度的安全性，对直接涉及设备安全性的数据采集方案均采用成熟技术，并经过多次严格测试，或设备系统厂家认可的方案，尽可能避免对现有硬件设备的改造。

先进性

工业系统以“稳”为“先”，在“稳”的基础上，系统充分借鉴当前技术领域中领先的主机、工业网络、数据采集技术，从而保证系统在技术具有一定的先进性，延长系统的适用周期，适应未来业务的扩展。

可扩展性

系统具有优良的扩展性。在采集网络设计中，支持网络节点的扩容，系统充分考虑了DFG二期计划中，新增设备所需要的网络容量。在采集软件系统中，预留了足够的点数，以支持采集设备的扩容，同时提供了强大的脚本语言的二次开发功能，以适应新增功能的扩展。

经济性

采集系统在设计过程中，兼顾经济性原则，立足现有软硬件条件，充分发掘和利用现有软硬件的资源，减少重复投资和建设。

1.6.5.2 采集实现目标

 能够对具备采集条件的设备机床进行关键管理数据采集工作，主要信息包括3大类，设备状态信息，加工信息，设备报警信息，刀具使用信息；

根据对东方集团35台设备的分析，要求实现如下目标：

Ø 对所有控制系统机床，可远程自动获知以下实时信息：

ü 机床开机还是关机中？

ü 机床处于加工、停机还是故障中？

ü 加工开始时间、加工结束时间

ü 故障开始时间、故障解除时间

ü 已经生产了多少件工件？

ü 单个工件的平均加工时间、最长时间、最短时间

ü 运行程序名、运行时间、加工数量、当前刀具号

ü 坐标信息，能够实时反馈刀具的坐标，包括绝对、相对坐标、剩余移动量等。

ü 实时转速、进给、倍率、主轴负载。

ü 报警信息，如报警号、报警内容等

ü 机床操作信息，实时显示机床当前所处的状态，如编辑状态、自动运行状态、MDI状态、试运行状态还是在线加工状态等。

ü 可获得工人操作履历，方便机床误操作后追溯原因

 

1.6.5.3 设备采集方式

目前根据机加车间的数控设备（35台）的分析，依据设备系统和接口情况进行分类，考虑到低成本、稳定性的要求，我们采取了不同的采集方式，见下表

表格 5 设备采集分类表

序号	设备位号	操作系统	设备型号	采集方式
1	1	HASS	HASS	通过NC702串口采集服务，通过以太网联网，解析串口协议，采集机床信息，发布成OPC服务；
2	2	HASS	HASS
3	32	HASS-VF3	HASS
4	29	HSM800	Heidenhain	通过机床的以太网卡进行通信，采用OPC服务采集；
5	28	HSM800	Heidenhain
6	33	HERMLE-C800U	HERMLE	通过NC702串口采集
7	26	VCT200CN	MAZAK	通过NC702串口采集
8	27	VCT200CN	MAZAK
9	38	FH-5800	MAZAK
10	34	VARIAXIS500-5X	法兰克	通过NC702串口采集服务，通过以太网联网，解析串口协议，采集机床信息，发布成OPC服务；
11	35	CONQUEST TURN65	法兰克
12	18	D2X2 100	法兰克 16i-M
13	36	COOSTUDER	法兰克 16i-T
14	37	KIA-KH63G	法兰克 18i-MB
15	3	TORNOS SCHAUBLIN 42S	法兰克 18i-T
16	4	TORNOS SCHAUBLIN 42S	法兰克 18i-T
17	17	RORNOS	法兰克 18i-T
18	5	COBRA65	法兰克 18i-T
19	6	COBRA42	法兰克 18i-T
20	7	HARDINGE	法兰克 21i-T
21	30	KT1400	法兰克 o-MDⅡ
22	31	KT1400	法兰克 o-MDⅡ
23	12	CK7520	法兰克 o-T
24	14	CK7520	法兰克 o-T
25	15	CK7520	法兰克 o-T
26	13	CK7520	法兰克 o-TC
27	10	THM6380	西门子	A.直接利用NC702进行采集； B.另外对于840系统通过RJ45网口，采用OPC服务的方式进行数据采集； C．对于S7系列PLC直接通过Wincc组态进行采集；
28	41	VMC750	西门子
29	16	HYPERTURN	西门子
30	19	SPINNERSBCNC	西门子
31	20	SPINNERSBCNC	西门子
32	21	SPINNERSBCNC	西门子
33	39	VMC750	西门子
34	43	THM6380	西门子
35	40	VMC750	辛辛那提 2100

 

1.6.5.3.1 基于NC702板卡采集

由于东方集团对现有的NC设备进行了DNC联网(共54台)，方案将立足于此网络完成大部分的数据采集工作，可采集到的信号有：

v   机床的实时状态，是开机中还是关机中？

v   机床的工作状态，是运行中、空闲中还是故障中？

v   已经生产了多少件 ？

v   机床的开机时间、关机时间

v   机床的运行时间、空闲时间

v   机床故障开始时间、故障消除时间

v   工件的加工开始时间、加工结束时间

v   工件最长加工时间、最短加工时间、平均时间

v   结合条码扫描可采集到机床当前运行零件、程序名等信息，

通过康海技术人员沟通，了解到康海NC702串口服务器有如下特点：

1> 以太网口10M/100M自适应，亦可手动设置。

2> 支持Windows系统 Real COM 驱动程序，可最多允许6台主机同时打开NC702同一串口。

3> 支持TCP和UDP Socket,，每串口可支持6个不同的（TCPSERVER、TCP CLIENT和UDP）会话。

并通过电话与康海客服确认，NC702支持最多6台主机同时打开NC702同一串口，所以我们可以通过原有的NC702串口服务器与54台数控机床通讯。

采集原理图：

 

图表 21 基于NC702采集原理图

 

如上图所示：我们要开发的驱动程序，向下部分的功能包括相关数控机床串口通讯，向上部分的功能包括与MES系统数据的交换。驱动程序向下部分功能主要是虚拟串口通讯，解析相关数控机床通讯协议（或调用厂家提供的相应功能函数）。驱动程序向上部分功能主要是实现OPCServer接口（或实现TCP通讯自定义协议）。

另外，开发此驱动程序需要HASS、FAUNC、SIEMENS、MAZAK、Heidenhain、Cincinnati 、HERMLE、TRAUB 、SEICOS和STELNEL品牌数控机床的相关串口通讯协议或串口通讯开发包。

 

1.6.5.3.2 OPC采集方式

1）OPC的技术特点

OPC (OLE for Process Control——用于过程控制的OLE)是许多世界领先的自动化和软、硬件公司与微软公司合作形成的工业标准。 这个标准定义了基于Microsoft操作系统的PC 客户机之间交换自动化实时数据的方法。OPC基于Microsoft公司Distributed Internet Application （DNA）构架和Component Object Model （COM）技术，使得COM技术适用于过程控制和制造自动化等应用领域。 OLE/COM具有语言无关性、代码重用性、易于集成性等优点，不管现场设备以何种形式存在，客户都以统一的方式去访问，从而保证软件对客户的透明性，使得用户完全从低层的开发中脱离出来。

传统的过程控制系统是一对一的系统，任何一种HMI等上位监控软件或其它应用软件（如趋势图软件、数据报表与分析等）在使用某种硬件设备时都需要开发专用的驱动程序。而于对于OPC的过程控制系统结构，任何一种设备只需要提供一种驱动就可以供任何软件系统使用。

通过OPC客户端程序模块，实现OPC客户端的基础接口功能，完成对服务器组(Group)、变量(Item)的定义、查询，以及保存；实现OPC操作日志的显示处理；OPC服务器按要求的刷新处理；OPC各种参数的定制（如采样频率、超时、握手定义）；并将数据传输到MES数据采集模块中。

2）基于OPC的数据采集技术路线

东方集团在机加车间的加工中心、专用设备采集点上大量NC控制系统（840D/Fanuc），采用OPC方式实现采集服务与NC系统的通讯，主要包括下面三个技术步骤：

①  配置OPC服务器：定制OPC服务器采集变量，关联西门子840D/Fanuc16i，使OPC服务器可实时获取和置入数据控制系统中，以实现设备的监视和控制。具体包括：

② 组态OPC变量：在系统组态模块中通过XTOPC.NET标准客户端组件关联OPC服务变量，定制变量的关联属性及触发条件等。通过访问OPC服务器中定制的采集变量，建立界面元素与OPC服务器采集变量的关联。

  客户端关联变量支持xml格式定制，满足客户端定制的多样性，使不同的客户端可以定制不同的关联变量。上图即为一定制好的客户端xml文档示例。对于客户需求相同的用户，亦可将此文件拷贝到自己的安装目录下，启动组态模块时，系统会自动调用此xml定制文件，关联OPC服务器变量，以对其进行访问控制。

③ 运行组态程序：通过运行系统组态模块，可监控各设备的运行状况。

OPC变量在组态模块中组态完毕后，即可运行组态软件获取各设备的数据或向其置入数据了，实现对现场设备的监视和控制。

 

图表 22生产线ＯＰＣ监控示例（引自江铃项目图片）

 

1.6.5.3.3 组态采集方式

针对东方集团的S7300控制单元，我们将利用Wincc组态软件直接对S7300PLC组态采集；

S7-300大部分型号CPU都带一个MPI口和一个DP口，东方集团的S7-300就属此类，同时，在S7-300的系统组态中，可以加入支持TCP/IP的通讯模块CP343-1。

所以，系统将通过在S7300上加装通讯模块CP343-1，实现ProfiNet工业以太网进行数据采集。

ProfiNet其本质是基于标准以太网的PROFIBUS技术，将PROFIBUS协议捆绑到标准TCP/IP 上，并通过网关或代理服务器实现以太网和现有PROFIBUS之间路由的功能。

 

图表 23 S7-300数据采集

Wincc作为采集服务器运行软件，从ProfiNet网络采集设备数据，并自己在Wincc上进行组态，组织采集到的数据，进行监控界面的组织，实现数据的可视化、报警等功能，同时WINCC可以将采集到的数据通过OPC发布出来，MES应用服务器可以通过OPC标准通讯接口和采集服务通信，并触发相应的业务流程；

 

1.6.6 设备实时监控

系统提供2种客户端界面供用户查看机床实时状态，一是机床电子看板，二是电子地图看板。系统将每台机床定义为四种基本状态（运行、关机、空闲、报警）通过电子看板可了解每台机床当前状态。设备布局图是按照设备在厂房布局来显示每台机床，并通过四种颜色来表示机床状态绿色（开机）、黄色（空闲）、红色（报警）、灰色（关机）。双击任意一台机床可察看机床当前详细的状态。

 

图表 24设备监控电子看板（引自江铃项目图片）

双击设备图后可查看当前机床状态，如下图示：

 

图表 25设备详细状态图（引自江铃项目图片）

1.6.7 设备运行分析监控

通过对设备数据的采集，MES系统提供多种的统计报告模板对某台设备或者某类设备的历史运行数据进行性能分析，准确了解您的机床出现了什么情况，以及是否有违规操作（如通过负荷曲线）等。通常分析需要包括：

v 机床24小时实时状态图

v 机床加工程序信息、加工的工件数量统计

v 机床开机时间、机床停机时间、机床故障时间、机床运行时间统计

v 机床利用率、开机率等，以及每天/每周/每月走势图

v 报警状态统计图

v 各种形式的日报、周报、月报、季报

v 可以具体统计到每个机床、机床组、每个分厂

v 可以以饼图、柱图、折线图、统计表格等多种方式统计、分析数据，并可以输出为OFFICE文档、PDF文档。

1.6.7.1 效能分析图

效能分析包含：机床运行效率、机床利用率、机床开机率、机床状态统计。通过效能分析可看每台设备在选定时间端内的利用率，同时双击任何一台设备可以查看在这段时间内机床的状态。

 

图表 26效能分析图

1.6.7.2 机床状态图

可查看每台机床在选定时间内的四种基本状态时间以及百分比（运行、空闲、报警、关机）的统计。为方便用户，提供了饼图和柱状图。

 

图表 27机床状态图

1.6.7.3 机床状态图

机床详细信息图包含机床24小时机床四种基本状态（运行、空闲、报警、关机）的甘特图和提供对应时间段详细的内容，通过工厂日历/和条码信息可以将设备人员以及工作时间帮定，更便于了解每个员工每班的实际工作情况。

 

图表 28机床24小时状态信息图

1.6.7.4 走势图

系统提供的走势图，可以对每台机床/机床组/分厂等进行每天/每周/每月的走势分析，方便用户对设备利用率的横向对比，通过对比来查找影响生产利用低的原因。

图表 29走势图

1.6.7.5 机床详细加工信息图

机床详细加工信息可方便用户对具体每台机床查看详细的加工程序和加工时间。

 

图表 30机床加工信息明细表

 

 

刀具管理总体目标：进行设备全生命周期管理，在MES里面能够查看到设备的全部履历数据；

刀具管理模块分2部分：

u ERP处理：刀具台账、刀具采购、刀具出入库、刀具库存预警管理；

u MES系统处理：刀具基础管理、刀具信息采集、刀具状态管理、刀具修磨管理、刀具履历归档、刀具分析报表；

划分的原则是，只要设备进入车间现场有MES系统管理；

表格 6 刀具管理功能列表

	功能项	说明
ERP处理	1.刀具计划
	2.刀具台账管理
	3.出入库管理、预警
MES处理	3.刀具的基本信息管理	刀具的基本信息 设备装刀记录；
	4.刀具信息采集	采集关键刀具（20%）的加工件数、刀具的异常信息；可以人工、自动采集，必须提供惟一刀具编号；
	5.刀具监控管理（寿命、异常）	根据采集到的信息进行异常报警处理和执行； 包括：实时监控刀具运行状态（1h），对异常进行处理，换新刀、修刀、报废等；
	6.刀具修磨管理	记录刀具的修刀记录，设定新的寿命；
	7.刀具履历表归档	记录刀具履历的全部生命周期数据（关键刀具，且必须单品号实物标示），包括基本信息、异常报警信息、修刀信息；
	8.刀具报表分析	分析刀具的在车间的使用总况，分析维度：时间断、总产量；分析项包括：短刀率、换刀率、异常发生率；

 

 

图表 31 XTMES刀具管理系统流程

 

1.7.1 刀具基础管理

用来维护管理刀具的基础信息，包括：刀具的基本信息、设备装刀记录；

刀具的基本信息：

刀具 编号

刀具种类

刀具名称

规格型号

机床T号

部门

生产厂家

投产日期

原始刀具寿命

刀具累计加工次数

当前额定寿命

当前加工次数

刀具修磨次数

最后一次修磨日期

状态

      备注：其中刀具每次修磨会修改当前额定寿命，刀具累计加工次数，修磨次数，最后修磨日期；当前加工次数和当前额定寿命作为监控要素；

 

设备装刀记录：

车间

生产线

工位号

设备号

设备名称

机场T号

刀具 编号

刀具型号

上刀时间

下刀时间

厂商编码

装刀时间

计划员

1.7.2 刀具信息采集

采集关键刀具（20%）的加工件数、刀具的异常信息；可以人工、自动采集，必须提供惟一刀具编号；

采集方法：通过采集设备的加工件数，刀位号，以及事先维护好的设备装刀记录，就可以采集到每把刀的加工次数；同时一旦发生加工故障，也可以识别出是哪把刀的故障；

1.7.3 刀具监控管理

功能概述：根据采集到的信息进行异常报警处理和执行；包括：实时监控刀具运行状态（1h），寿命状态、对异常进行处理，换新刀、修刀、报废等；总体业务逻辑如下：

 

用户角色：刀具理员

前置条件：一个合法的用户登录到MES系统模块；

用例活动图：

1) 当刀具管理员选择刀具监控，活动开始；

2) 设置查询条件，设置刀具类型、车间、生产线或全局查询条件进行查询；

3) MES系统显示各刀具的运行记录；

4) MES系统会根据运行数据自动提醒到达寿命边缘的刀具列表，用颜色标示；

5) 可以通过查询到的信息输出成业务报表；

6) 用例结束；

后置条件：刀具管理员获得各把刀具寿命表和预警表；

数据视图：

刀具报警信息表：

生产线

工位

设备号

刀具编号

机床T号

定额寿命

当前加工数

故障码

故障说明

故障时间

状态

处理时间

处理说明

处理人

1.7.4 刀具修磨管理

功能概述：记录刀具的修刀记录，设定新的寿命：

用户角色：刀具理员

前置条件：一个合法的用户登录到MES系统模块；

用例活动图：

1) 当刀具管理员选择刀具修磨，活动开始；

2) 设置查询条件，设置刀具类型、车间、生产线或全局查询条件进行查询；

3) MES系统显示各刀具的报警记录；

4) 选定某刀具，记录刀具的修磨信息；

5) 提交后系统会修改刀具的基本信息，包括修改当前额定寿命，刀具累计加工次数，修磨次数，最后修磨日期；

6) 用例结束；

后置条件：刀具基础信息更新；

数据视图：

刀具修磨信息表：

刀具编号

机场T号

生产线

工位

设备号

修磨次数

额定寿命

修磨原因

修磨工时

说明

处理人

修磨日期

1.7.5 刀具履历归档

用例概述：该用例用来描述刀具理员进行刀具运行记录查询和维护的过程；刀具管理员根据权限登录相应模块,可以通过列表(excel)管理和查询到各个刀具的运行记录,包括刀具运行履历表（维修，使用）,刀具使用率，刀具寿命等信息;

用户角色：刀具理员

前置条件：一个合法的用户登录到MES系统模块；

用例活动图：

1) 当刀具管理员选择管理刀具履历，用例开始；

2) 设置查询条件，设置刀具类型、车间、生产线或全局查询条件进行查询，系统显示刀具基本信息表；

3) 点击某一条刀具基本信息记录，系统显示刀具的运行记录明显；

4) 刀具管理员可以增加、修改、删除刀具运行记录；

5) 可以通过查询到的信息输出成业务报表；

6) 用例结束；

后置条件：刀具管理获得各把刀具运行履历表；

数据视图：

刀具基本信息：参见刀具基础管理；设备履历信息；

车间

生产线

工作中心

刀具编号

刀具名称

刀具规格

事件类型

事件描述

事件时间

完工时间

处理人员

刀具累计寿命

刀具当前寿命

备注

注：事件类型包括：刀具投入使用、刀具故障信息、刀具返修、刀具保养记录

1.7.6 刀具分析报表

可以全方位查询分析刀具的状态、性能、相关记录报表，这个功能会在报表中心完成，也可以自定义报表。

根据对东方集团的需求沟通，以及管理的特性，工装、辅料、量具这三者的管理过程基本一致， MES系统看作是一类性质的物料进行管理；管理过程包括：

v 建立量检具基本台帐，并以此进行量检具的身份识别，以此建立档案；

v 维护量检具的保养规则，为系统预警提供依据；

v 系统根据量检具状态和预计规则，在适当的时机产生预警；

v 管理员根据系统预警信息进行维护保养；

v 管理员根据保养记录对量检具进行统计分析；

 

图表 32XTMES量检具管理系统流程

1.8.0.1 量检具台帐

用来维护管理量具的基础信息，包括以下属性：

类别

车间

生产线

量检具编号

物料号

名称

规格

型号

生产厂家

批次

更换周期

上次更换日期

状态

总更换次数

维护使用人

管理人员

      备注： 物料区分维度：

量具：车间、量具号

1.8.0.2 维护保养周期预警

维护保养，主要指设定每种物料（量具）的更换保养周期，上次保养维修日；通过这个会自动产生维护任务，并进行系统预警；

 

1.8.0.3 维护任务单

可以根据维护计划自动产生维护任务单（检查表），也可以手工建立维护任务单：

任务ID

物料号

车间

生产线

工位

设备编号

任务类别

任务属性A

任务属性B

任务属性C

任务属性D

任务属性E

任务属性F

任务描述

检查时间

优先级别

状态

响应时间

响应人

关闭时间

备注：这种表用来记录辅料的检查结果、工装的维护任务、量具的检查结果；通过这张表来触发是否要进行后续维护处理；

1.8.0.4 维护记录

可以根据维护任务单，选取处理方式，把处理方式保存到维护记录里面，也可以直接生成维护记录，任务号为空，记录表如下：

任务ID

物料号

车间

生产线

工位

设备编号

处理方式

处理说明

处理时间

操作人员

备注

管理人员

1.8.0.5 查询分析

可以全方位查询分析工装、辅料、量具的状态、性能、相关记录报表，这个功能会在报表中心完成，也可以自定义报表。

由于东方集团各厂物理布局分散，因此应该有一个可视化的监控平台来提供给不同的层次的人员进行远程监控，据此，需要远程监控现场采集数据的人员包括：

车间生产人员：需要一个更为详细、可视化程度高，能够协助分析、统计当前生产情况的监控界面。

车间检验人员：了解当前与其相关每个工位的质量相关信息和报警信息。

设备维修人员：需要随时了解现场设备的运行情况，及时对设备故障进行维修。

车间调度人员：根据设备目前的使用情况对生产计划进行安排和调整。

车间负责人：全面了解整个生产车间的运作情况。

专用数控设备监控模块主要工作目标是：

1) 对采集到的数据进行实时分析和统计，并通过报表、图表和可视化监控界面等形式展现给工作人员。

2) 显示各生产数控设备的运行状态(如EDIT，MDI，启动，待机，手动，加工，报警等)、通讯状态(联机、脱机) 、运行参数（位置信息、进给速度、坐标系等）、加工信息（刀具信息、生产数量、统计信息等）、历史记录（报警信息、操作履历）等。

3) 自动弹出故障报警画面、记录故障点、调出相关的控制程序或电控图纸，并可将报警信息（故障点、故障原因、故障时间等）传送至维修部门的远程终端上，从而保证生产关键设备的正常、安全运行。对一些超出界限的数据除及时报警外，进行详细备案保存。从而使工作人员及时了解和追溯产品的生产和质量状况，为合理决策提供必要的依据，同时减少事故的发生和设备的损坏。

4) 对于一些可控设备，当采集到警报值时，可根据用户的设置自动回控，也可警报后由工作人员自己调节参数回控。

对分布式自动采集上来的数控加工实时数据进行网络化集中处理和统计分析的内容包括：

ü 机床使用效率、完好率、开动率等统计分析。

ü 零件的数量、工时数据统计分析。

ü 机床报警信息统计分析。

ü 不良品统计分析。

ü 机床停机统计分析等。

工监控界面可分解为“生产信息”、“设备信息”、“计划信息”、“统计信息”等内容。能够进行监控报警定义及数据采集之后的实时报警；能够及时显示数据采集之后的图表统计分析内容（包括设备利用率、生产数据统计分析等）。

图表 33  XTMES监控模块构成

1.9.1 生产信息监控

通过图形化的节目监控现场各作业点的生产数据，如下图所示：

1.9.2 生产进度监控

用来监控各任务的进度情况，加工到哪道工序，完工情况，加工人员等情况。

另外，系统提供完工日结功能，系统自动记录当前生产线或者关键工位的期初、上线、下线、结存等信息。系统提供日结信息查询、导出的功能，并留有同ERP 系统的接口，以便于后期将车间完工信息传递给ERP 系统

 

生产车间	10-总装厂	日期	2010-06-28	班次	A-早班
上线序号	物料号	规格型号	序列号	上线时间	下线时间	是否返修	是否合格	备注
			分组合计

 

1.9.3 设备运行监控

    参见《5.6.7.设备运行分析监控》描述，设备管理员可以实时监控设备的运行参数；

1.9.4 刀具运行监控

参见《5.7.3.刀具监控管理》描述，刀具管理员可以实时监控刀具的寿命信息；

1.9.5 生产异常监控

生产管理人员可以实时监控现场的各种生产异常，包括质量异常、设备异常、刀具异常；系统提供可视化界面可以总览现场的异常信号；

 

通过对生产过程的管理，MES系统将提供为ERP系统提供更为精确的成本要素数据，包括料、工、费的成本数据

材料成本：通过原材料消耗统计报表，提供针对具体批次的产品的消耗数据；

工时成本：通过对各工位的工时完工管理，可以统计某个批次的产品所消耗的工时，也可以统计出某工位，某班组的实作工时；

费用成本：通过对设备数据的采集，可以分析设备的加工费用，刀具的加工费用，并生成报表；

MES将成本要素数据通过接口提供给ERP系统进行成本核算；

成本－工序产量数据：（按日、月统计）

产品名称

产品物料号

工序号

数     量

期初数量

本日投入

本日转序

外废数量

内废数量

转间数量

入库数量

修正值 正负

期末数量

A

1003151RAA

OP10

OP20

OP30

1003150RAA

…

成本－设备运行记录（工时）：

车间

生产线

工序号

设备编号

设备名称

生产日期

加工数量

运行时间

开机时间

待料时间

空运行时间

时间开动率

性能开动率

合格品率

 

成本－生产消耗数据：

A. 物料消耗数据：建议采用ERP的原材料出库记录；

B. 刀具工装消耗数据：建议采用ERP的刀具工装出库记录；MES提供关键刀具的月度寿命数据作为成本分摊补充数据，包括：刀具号、种类、名称、时间月、累计加工件数；

C. 能源数据：建议采用直接在ERP里面维护，MES没有相关记录；

 

根据对东方集团的IT环境分析，需要和MES系统交互的相关集成系统如下：

 

 

MES将提供集成服务进行和各系统的集成交换，包括文件交互、数据库交互、Webservice服务交互、OPC Server服务交互；

1.11.1 ERP集成

集成内容

1) ERP>MES:物料主文件(静态数据)

物料 号

物料名称

规格

型号

计量单位码

安全库存

物料类型

属性 1

属性 2

属性 3

属性 4

属性 5

属性 6

属性 7

2) ERP>MES:计量单位表

计量单位码	计量单位名称	属性 1	属性 2	属性 3	属性 4	属性 5	属性 6	属性 7

3) ERP>MES:工作中心（工位表）

工作中心号	工艺种类	工作中心名称	部门编码	生产线号	超载 系数	是否关键工作中心

4) ERP>MES:设备台账

设备号

设备种类

设备名称

规格

型号

部门

生产厂家

投产日期

入场日期

5) ERP>MES:设备备品备件；

设备号

备品号

备品名称

备品数量

规格

型号

6) ERP>MES:刀具台账

刀具号

刀具种类

刀具名称

规格

型号

部门

生产厂家

投产日期

7) ERP>MES:人员信息表

人员工号

姓名

职位编码

职位名称

性别

属性 1

属性 2

属性 3

属性 4

属性 5

属性 6

属性 7

属性 8

8) ERP>MES:供应商信息表

供应商号	名称	等级	属性 1	属性 2	属性 3	属性 4	属性 5	属性 6	属性 7	属性 8

9) ERP>MES:动态数据－车间日计划及备料清单

 

车间日计划

计划号

计划日

物料号或图号

计划日产量

车间号

生产线号

投料料单号

ID

车间日计划投料单

ID	物料号	单件备料数量	备料类型	料批次号	生产线	工序号	备 料 日 期	用料系数	供应商码	供应商名称

10) MES>ERP数据

监控－成品下线数据

产品号	产品型号规格	生产线	计划数量	完成数量	合格品数量	待审品数量	不合格品数量

成本－生产数据：（按日、月统计）

产品名称

产品物料号

生产工位

数     量

期初数量

本日投入

本日转序

外废数量

内废数量

转间数量

入库数量

修正值 正负

期末数量

A

A

v 集成方式：MES系统提供数据库交互、webservice交互、xml文件交换方式；

1.11.2 检测设备集成

v 集成内容：MES读取SPC各站点的质量数据；

v 集成方式：通过访问ACCESS桌面数据库或者解析相应质量数据存储文件进行集成；

1.11.3 NC数控设备集成

参见《5.6.5.设备数据采集》章节阐述；

1.11.4 条码设备集成

将常见事件做成条码的形式，由条码扫描仪可采集到：

v 当前设备号

v 当前班组

v 当前班次

v 当前任务号（批次号/序列号）

v 当前工装号、刀具号

图表 35条码扫描操作界面