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基于MES的船舶建造数据采集系统研究

2010-10-25 17:09:03

  目前国内大型造船企业正在加快实施企业信息化建设,在计算机集成制造系统(computer integratedmanufacturing systems,CIMS)开发利用上取得了较大进展,但基础数据不扎实、信息流通慢,造成船舶企业普遍存在信息孤岛和信息断层的问题。为此,提出基于MES(manufacturingexecution system)的船舶建造数据采集系统,作为整个MES的一个子系统,完成船舶建造现场实时数据采集任务,从而很好地解决以上问题。

  1 MES关键问题描述

  美国的咨询调查公司(advanced manufacturingresearch,AMR)对啪隆给出的定义:加隆是一个常驻工厂层的信息系统,介于企业领导层的计划系统与主生产过程的直接工业控制系统之间。它以当前视角向操作人员/管理人员提供生产过程的全部资源(人员、设备、材料、工具和客户要求)的数据和信息。

  MES处于计划层和现场之间的执行层,一方面将企业资源计划层的命令进一步细化后,向生产过程发出制造指令;另一方面,将过程控制层收集到的实时信息反馈回业务管理层,作为以后编制生产计划的依据,并对车间作业进行实时动态。调度,将企业资源计划和过程控制整合在一起,形成以ERP(enterprise resource planning)/MES/BCS(bottom control system)三层为核心的企业信息集成系统。

  2 基于MES的数据采集系统分析

  2.1 数据采集模块功能描述

  使用IDEFO(integration definition for funetion modeling)建立船舶数据采集系统的功能模型,描述系统构成及系统各模块间的相互关系。数据采集模块的功能就是在计划、工单、物料单等信息的支持下,收集生产过程中的各种数据,同时对这些数据进行存储和处理,形成生产实时信息和生产过程信息,这个过程是由计算机系统和人工完成。

  按照数据采集的对象,可以把数据采集功能模块划分为6个子模块,见图1。

数据采集模块功能模型图

  图1 数据采集模块功能模型图

  1)计划数据采集模块。负责采集与计划相关的数据,包括厂级车间作业计划信息、班组作业计划信息以及各种计划调整调度信息。

  2)工单数据采集模块。负责采集与工单相关的数据,包括工单基本信息、派发信息、执行信息和调整信息。

  3)设备及工装数据采集模块。负责采集与设备及工装相关的数据,包括设备基本信息、工装基本信息、设备的使用信息、维修信息以及其他状态信息。

  4)物料数据采集模块。负责采集与物料相关的数据,包括物料基本信息、物料的状态信息、位置信息、数量信息以及质量信息。

  5)人员数据采集模块。负责采集与人员相关的数据,包括人员基本信息、人员的出勤情况、人员的工作状况。

  6)辅助数据采集模块。负责采集与系统相关的其它数据,包括使用的制造信息、相关的工艺信息、工作日历信息。

  2.2 数据采集信息分析

  在车间实际生产过程中,关心的信息包括:前工单的执行情况、设备的使用状况、人员的状态,以及物料的在制品存储量信息。对需要采集的信息进行分类。

  1)指令类信息。各种生产指令,包括工单、领料单、入库单。

  2)时间类信息。事件发生和结束的时间。

  3)位置类信息。各种要素所在的位置,包括物料的位置、人员的位置、设备的位置。

  4)人员类信息。事件发生过程中的人,包括导致各种状态变更的人员、操作设备的人员、执行工单的人员、运输物料的人员。

  5)事件类信息。主要描述事件的过程,包括使用的设备、使用的物料、最后的结果。

  2.3 传统的数据采集方法

  目前造船企业的生产现场数据大都是手工填写,这些数据有的是经手算汇总,稍微先进点的则是各种生产报表、单据、窗体数据输入计算机中进行汇总,这些数据信息严重缺乏实时性、准确性和全面性,而且人为操作使得数据误差增多,检查数据源时困难重重。这就出现了所谓的“生产现场黑箱作业”现象。利用条码建立的具有敏捷化响应能力的数据采集系统,为上述问题的解决,提供了可行的实现方案。

  2.4 基于条码的数据采集方法

  针对船舶制造企业面向订单式的特点所设计的条码数据采集系统流程见图2。

数据采集系统流程图

  图2 数据采集系统流程图

  在车间级管理层接收到来自企业级ERP系统的零件月份需求计划之后,MES需要根据上级计划制定MES车间月份生产计划,然后根据车间月份生产计划生成零件加工批次和产生流水作业卡。之后,生成能够表示零件在制品的条码,和零件批次信息一起作为零件生产的过程档案。同时,还根据MES车间月份生产计划生成每天的工序作业计划,作为生产调度指令向生产现场下达班产派工指令。生产现场根据派工指令和零件批次进行加工。在完成加工任务之后,反馈零件加工情况和状态、班产计划完成情况以及生产工时综合统计。MES根据这些原始数据,经过过滤、统计等处理形成可用的信息供第二天的工序日计划编制和上层ERP系统编制计划使用。

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