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MES在數控加工車間的應用

2016-10-11 16:50 [制造執行MES] 來源于:智慧工廠
導讀:MES填補了制造信息鏈條上最基礎的環節,是實現車間信息化的利器,離散制造企業期盼著MES能夠大幅度推進制造業信息化的進程。

  MES填補了制造信息鏈條上最基礎的環節,是實現車間信息化的利器,離散制造企業期盼著MES能夠大幅度推進制造業信息化的進程。

  1、尋找MES在離散制造業應用的突破口

  從原理上講MES并沒有區分流程制造業與離散制造業,但由于生產模式的不同,對執行層的控制方式和控制頻度不同,導致在兩種模式下MES的實施對象、工作內容以及處理策略存在著巨大差異。MES之所以特別青睞流程制造業,是由于流程工業自動化程度很高,普遍采用自動生產線、智能儀表、數字傳感器,甚至是計算機控制。

  而對于一般的離散制造企業,由于設備自動化水平低,底層缺乏甚至根本就沒有控制系統,所有的生產執行數據都需要人工鍵入,在這種生產管理狀態下MES根本無法發揮作用。即便是對于有條件、有需求上MES的離散型制造企業,由于物流不連續,工藝過程可調整、可改變,且生產現場的數據采集的人為因素多,使得制造過程的生產管理非常復雜,因此,離散制造業的MES比流程行業的MES要繁雜得多,涉及到的實施難題也要多得多。

  國外MES的應用最重要的領域就是在離散制造業。我們可以從MES的工作機理上找出路,MES的工作基礎是底層生產控制系統,包括DCS、PLC、NC/CNC和SCADA或這幾種類型的組合。請注意:其中NC/CNC,即數控單元也在其中,而數控加工屬于離散制造范疇,是離散制造業的重要生產模式。因此,在離散制造企業的數控車間最適合上MES,也最需要上MES,所以數控車間應該是MES在離散制造業應用的突破口。

  2、數控車間的生產規模需要MES

  近年來,伴隨著電子技術、數控技術的飛速發展,蓬勃的中國制造業帶來了數控應用的普及,數控機床已不再是少數科研院所、大型軍工企業特有的專利,數控設備已經走進尋常企業中,而且這些企業應用數控的規模也不再是靠一兩臺數控機床來加工關鍵零件或給企業撐門面,擁有十幾臺、甚至幾十臺、幾百臺數控設備的企業比比皆是,形成了具有相當規模的數控車間。

  在這樣的數控車間到處充斥著信息技術:數控設備、數控系統、計算機編程、加工程序傳輸、甚至刀具都是信息的載體,如此多的信息需要整合,可惜的是這樣一個用先進技術、先進軟硬件武裝起來的現代化車間,目前的管理手段、管理模式仍處于傳統的機械加工模式,數控機床的有效利用率很低,由于沒有系統地建立數控加工的生產管理和相關輔助系統的技術準備體系,嚴重制約著先進數控設備能力的發揮。

  為了能對生產需求做出快速反應,迫切地需要對車間的數控設備與生產過程進行全面的信息管理,從而有效地提高機床的利用率和柔性生產能力。因此,當數控車間具有相當的生產規模后,采用MES提高數控車間信息集成與整合能力就成為迫在眉睫的工作。

  3、數控生產的信息管理需要MES

  數控系統發展到今天已不再是早年的專有、封閉的NC單元,現代的數控裝置實際上就是一臺計算機,甚至是一臺高性能的通用計算機,當然承擔的工作也遠遠超出數控功能本身。另外,數控生產靠加工程序,手工編程僅能應付簡單零件的加工,編制復雜零件的加工程序必須在計算機上完成,以數控編程為主的CAM技術就是用計算機直接為數控加工生產服務。

  隨著加工對象的日趨復雜,靠手工錄入的加工程序越來越少,加工程序的傳輸變得越來越頻繁,且數控設備反饋的狀態信息、監控信息、檢測信息等對生產管理提供了非常有價值的決策依據,通過DNC、通過網絡雙向傳輸程序已經成為數控車間必須具備的通訊能力;同時,數控計算機還能把計劃執行狀態、完成信息都提供給生產管理系統。

  此外,在數控加工中刀具已不再是單純的加工工具,而是直接參加編程加工的重要基礎數據,刀具要預調,預調信息要帶入系統;刀具號、刀補號、刀具參數、刀具檢測以及換刀等指令信息都作為不可或缺的重要信息資源參與生產過程。還有CAPP系統生成的機加工藝、數控工藝和CAM系統自動生成工藝過程、加工參數都需要集成在一起,當然維系制造過程還有必不可少的生產組織,物料定額、輔助工具等都要參加信息管理。所以,數控生產除了具備常規的切削加工功能外,還包括了一系列信息處理應用的集成,因此數控生產的信息管理需要MES。

  MES填補了制造信息鏈條上最基礎的環節,是實現車間信息化的利器,離散制造企業期盼著MES能夠大幅度推進制造業信息化的進程。

  4、離散制造業不乏MES的成功案例

  在離散制造業基于制造執行過程管理的實踐要遠早于MES在流程生產中的應用,而且這些實踐都是以數控技術為核心展開的,只是當年沒有MES這樣明晰的理念,也不具備大面積普及推廣的需求。

  早在上個世紀80年代就開展的FMC單元和FMS系統的試點,其中的執行過程管理就有MES的雛形;而后,90年代的CIMS樣板工程中也不乏制造執行管理技術的支撐。盡管FMS、CIMS僅起到示范工程的作用,不具備大面積的推廣條件,但從技術路線上、從工程實踐上用信息技術打通了生產現場控制環節,為裝備制造業在數控生產領域應用MES鋪平了道路。

  以某企業CIMS項目為例,在國家CIMS示范工程中該企業CIMS被公認是最實用的,其核心部分是3C系統與FA控制器,FA是管理信息、工程信息和底層設備信息的匯集點,與3C系統、工藝文件管理系統緊密集成,在數控中心擔起了MES的重任。該企業在一萬四千平方米的數控廠房建立了FDNC生產線、物料立體庫和刀具立體庫,FA的車間控制器和單元控制器實現了車間生產計劃和調度的計算機管理,物料工作站、刀具工作站和工藝準備工作站取代了手工管理;建立了數控車間網絡集成環境,在計算機網絡和分布式數據庫支持下實現了車間計劃、管理、控制信息反饋、統計和查詢等信息集成;以MES應用為核心的生產管理體系,實現了基于零件訂單的制造管理。企業CIMS的運行取得了良好的效益,生產作業計劃編制周期明顯縮短,計劃合理性明顯提高;作業計劃與資源管理的集成,使資源準備向集中配送方式轉變,減少了機床停工時間;生產現場由DNC應用逐步向網絡化制造數據管理階段過渡,生產現場的快速響應能力和傳輸的準確性有了很大的提高;生產管理的進步大大提高了數控設備利用率。

  從某種意義上講,該企業CIMS是“九五” 期間采用MES的成功案例,“十五”、“十一五”、“十二五”期間也涌現出一大批高度數字化的工廠,成為在數控方面成功實踐MES的典范。

  以上鮮活的案例充分證明MES完全適合高度數字化、信息化的數控車間,MES在離散制造業大有用武之地。

  5、數控中心信息化集成系統包括三大功能

  這三大功能模塊為:車間CAM、車間DNC、車間MES。

  車間CAM:強化數控車間CAM系統,以解決數控機床利用率低,零件數控加工覆蓋率低的難題。通過擴大CAM應用可充分發揮數控機床的加工潛力,極大地提高數控機床利用率,將數控應用覆蓋到所有應該采用數控加工的零件。

  車間DNC:建設數控車間DNC系統,以擯棄目前采用的人工聯機傳輸程序代碼的落后數控通訊方式,通過DNC網絡不僅可以實現程序代碼高速、暢通的傳輸與通訊和集成化管理,還可實現復雜零件的在線加工,為MES搭建基礎信息管理平臺。

  車間MES:啟動數控車間MES系統,實現對數控加工程序的存儲管理與權限管理;對刀具庫、工裝庫、工藝規程、機床設備等制造資源、工藝資源的有效管理與充分利用;對車間生產信息(計劃、調度、統計、采集、監控)的綜合管理與決策支持。即通過車間MES系統把與數控加工相關的所有數據、流程、業務、資源用信息技術、網絡技術管理起來,使數控中心的運營效率和管理水平與先進制造能力相匹配。

  CAM、DNC、MES三大功能模塊各盡其職又相輔相成,覆蓋了數控生產的技術、運行、管理的全過程。雄厚的數控編程實力和一流的數控編程水平,暢通的數控程序傳輸和規范的程序代碼管理,實時、透明、協調的生產運營與制造資源的信息化管理,構成數控中心信息化的集成解決方案。

  可以預見,有MES管理的加盟將大幅度提高零件加工的數控化率、數控設備的有效利用率、數控加工效率與產品質量、數字化生產線的柔性加工能力、產品的異地協同制造能力,從而大幅度提高企業市場應變能力,全面提高企業核心競爭力。 

(編輯:admin)

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