1 MES系統(tǒng)與RFID技術(shù)
1.1 離散制造業(yè)MES系統(tǒng)
制造執(zhí)行系統(tǒng)是面向制造車間的先進管理技術(shù),它位于企業(yè)計劃層和工業(yè)控制層之間,研究如何將制造過程中的計劃進度、產(chǎn)品過程控制、物料管理、質(zhì)量監(jiān)控、設(shè)備管理和成本管理等綜合考慮,強調(diào)制造計劃的執(zhí)行和產(chǎn)品制造過程的控制。使生產(chǎn)現(xiàn)場的信息收集和反饋做到準(zhǔn)確和及時,提高制造管理的透明性和敏捷性。
MES能通過信息傳遞對從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。MES能對工廠實時事件做出迅速反應(yīng),并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對它們進行指導(dǎo)和處理。這種對狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動,有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運作過程,提高工廠及時交貨能力和生產(chǎn)回報率。本系統(tǒng)采用射頻識別技術(shù)進行數(shù)據(jù)采集,可以有效地管理員工和在制品資源。提高管理水平和生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。
1.2 RFID技術(shù)
射頻識別技術(shù)是20世紀(jì)90年代興起的一種非接觸式自動識別技術(shù),通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),且無須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。憑借其獨特優(yōu)勢,RFID技術(shù)已在供應(yīng)鏈管理、身份識別、交通運輸和軍事物流等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。采用RFID技術(shù)解決離散制造業(yè)車間實時數(shù)據(jù)的采集。有如下優(yōu)勢:(1)非接觸,形狀多變,體積小,可重復(fù)使用;(2)仿造困難,安全性高;(3)不怕污染,適用于各種惡劣環(huán)境;(4)數(shù)據(jù)可改寫,存儲量大;(5)標(biāo)簽識別距離遠(yuǎn),速度快。
2 需求分析
隨著市場競爭加劇,產(chǎn)品生命周期縮短,離散制造業(yè)對市場反應(yīng)速度的敏感性越來越強。而與反應(yīng)速度有關(guān)的參數(shù),最具有代表性的是反應(yīng)時間和交貨期。為此,企業(yè)必須采用信息技術(shù)和先進制造技術(shù)在保障質(zhì)量的前提下提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。這更加要求管理人員加強企業(yè)資源計劃層和過程控制層之間的生產(chǎn)過程管理。
將RFID技術(shù)應(yīng)用于離散制造執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計,彌補了企業(yè)資源計劃和控制層存在信息管理的斷層和信息反饋延遲,實現(xiàn)車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳遞通暢??梢允股a(chǎn)準(zhǔn)備時間和生產(chǎn)周期大大縮短、產(chǎn)品質(zhì)量提高、車間資源得以更有效的利用、車間管理能力和管理效率快速提升、在制品追溯速度和準(zhǔn)確性大幅度提高以及工時管理將更加科學(xué)合理。
3 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)
離散MES系統(tǒng)可以充分利用RFID的技術(shù)優(yōu)勢,解決企業(yè)計劃層與車間現(xiàn)場控制層間信息和管理的斷層問題,實現(xiàn)制造和質(zhì)量的可視化和數(shù)字化管理。
(1)產(chǎn)能分析:可以同時對車間,班組,設(shè)備及人員進行多方面分析,使管理者了解現(xiàn)場生產(chǎn)進度,調(diào)度資源,提高生產(chǎn)效率。
(2)生產(chǎn)的全程實時追蹤:準(zhǔn)確跟蹤每個在制品的生產(chǎn)情況,了解不同訂單的完工情況,為管理人員進行決策提供強有力的支持。
(3)提高產(chǎn)品質(zhì)量:建立計算機輔助質(zhì)量保證系統(tǒng),實現(xiàn)質(zhì)量檢查記錄和質(zhì)量統(tǒng)計分析的計算機管理,可迅速查找出質(zhì)量隱患,有效降低產(chǎn)品質(zhì)量事故的發(fā)生率。質(zhì)量體系的建立和管理的加強將使產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)質(zhì)量進一步提高,損失費用大幅度降低,有效節(jié)約成本。
(4)提供報表打印依據(jù):各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的繞計匯總以及各種報表的生成打印,全部由計算機管理,替代以前的人工計算、登帳、手工報表的工作.減輕相關(guān)工作人員的工作。
(5)解決半成品積壓問題:可以隨時提供不同工位的在線數(shù)量、在線時間。幫助企業(yè)管理者提前發(fā)現(xiàn)影響生產(chǎn)進度環(huán)節(jié),為平衡生產(chǎn)提供幫助。
4 MES系統(tǒng)應(yīng)用方案
由于RFID電子標(biāo)簽價格較為昂貴,在制造業(yè)等領(lǐng)域普及率較低,同時在各個行業(yè)也井未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。本文提出的離散制造業(yè)MES應(yīng)用RFlD技術(shù)設(shè)計方案的核心思想是在企業(yè)內(nèi)部范圍內(nèi),用RFID標(biāo)簽跟蹤產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程。原料加工時捆綁RFID電子標(biāo)簽,電子標(biāo)簽內(nèi)寫有該在制品的全部信息,電子標(biāo)簽可以重復(fù)循環(huán)使用。在每道生產(chǎn)工序工位上設(shè)置RFID電子標(biāo)簽讀卡器,對在制品進行生產(chǎn)跟蹤。產(chǎn)品在工位控制器通過RFID讀卡器讀取電子標(biāo)簽信息,將產(chǎn)品型號規(guī)格、生產(chǎn)時間等關(guān)鍵信息錄入工廠電腦,追蹤產(chǎn)品生產(chǎn)信息。
車間工位上的RFID讀卡器讀取在制品的電子標(biāo)簽信息,通過連接控制器,返回數(shù)據(jù)庫。管理人員既可以對關(guān)鍵零部件進行質(zhì)量和數(shù)量的實時跟蹤又可以根據(jù)實時變化的信息,通過工廠車間電子看板下發(fā)相應(yīng)生產(chǎn)指令,給予工人相對應(yīng)的生產(chǎn)操作計劃。同時可以對每個產(chǎn)品部件質(zhì)量進行后期分析。
5 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
5.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
基于RFID的離散MES數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示,底層工位讀卡器上接控制連接器至服務(wù)器,下連生產(chǎn)線上各種在制品。實現(xiàn)底層生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和服務(wù)器通信的應(yīng)用集成。車位讀卡器實時采集車間現(xiàn)場數(shù)據(jù).通過控制連接器將數(shù)據(jù)反饋到服務(wù)器。管理人員通過工廠電腦實時分析現(xiàn)場數(shù)據(jù),做出合理決策,并通過工廠電子看板形式告知工廠員工。工廠員工可以根據(jù)新的指令完成在制品。RFID讀卡器讀取在制品電子標(biāo)簽信息.一方面?zhèn)魉椭凉S電腦,作為生產(chǎn)監(jiān)控的基礎(chǔ)信息,另一方面回送至車位讀卡器,并通過電子看板給予工人相應(yīng)的生產(chǎn)操作指導(dǎo)。
圖1 RFID數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
5.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)機構(gòu)采用ERP/MES/PCS三層結(jié)構(gòu),如圖2所示。其中系統(tǒng)集成接口實現(xiàn)MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)集成。通信中間件采用C/S結(jié)構(gòu),將無線數(shù)據(jù)采集器延伸為系統(tǒng)的客戶端,采集器可以直接連人數(shù)據(jù)庫進行實時的數(shù)據(jù)交換。在這種方式下,數(shù)據(jù)采集器與服務(wù)器之間交換的信息量小、通訊效率高、響應(yīng)速度快、具有較強的數(shù)據(jù)采集功能,可以滿足工廠對數(shù)據(jù)采集通訊的需求,并且服務(wù)器端的負(fù)擔(dān)也較輕。
圖2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
6 系統(tǒng)特點
現(xiàn)場無紙化作業(yè),避免人工抄寫數(shù)據(jù)之錯誤,資料快速收集整理,降低了用戶的總體成本,并可利用因特網(wǎng)進行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢。實時掌握現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量狀況,準(zhǔn)確把握原材料、在制品、設(shè)備及員工的信息。利用電子看板,提供現(xiàn)場視覺管理,便于員工準(zhǔn)確把握生產(chǎn)進度。維修人員可根據(jù)采集信息確定該產(chǎn)品的生產(chǎn)員工,明確責(zé)任,并建立生產(chǎn)及質(zhì)量數(shù)據(jù)報表。
7 結(jié)束語
該系統(tǒng)已實際應(yīng)用于某制衣行業(yè)中,能夠很好地滿足離散生產(chǎn)和質(zhì)量管理的要求,提高生產(chǎn)效率,具有很好的推廣價值。