Proficy——复杂环境下的MES解决方案

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    Proficy平台从几个方面入手，通过搭建工厂虚拟模型和企业应用平台集成和生产过程数据采集，实现生产计划管理和进度追踪、生产过程监视和控制、物料拉动和协同生产、产品追溯、质量管理和信息发布等功能。

    需求分析

    汽车公司为了能够按时、保质的完成计划，同时最大化地利用生产资源、提高设备利用率和投资回报率，在生产过程中存在复杂的调拨关系。同一个订单的车辆在生产过程中会按照工厂的加工能力被分配到不同的生产路径。生产管理人员需要实时监控现场的生产情况和资源分配情况，提高对生产过程的控制能力。

    由于生产信息发布不及时，时常造成无法及时送货，因此需要尽早地把物料需求数据发布给供货商，预先开始备料，及时送料，保证生产的顺利进行，同时降低线边库存。

    汽车公司会先后上马SAP、MPS等管理系统，同时现场也会存在多套控制系统，包括机器人、机运链控制系统、自动喷涂系统和检测系统等。但各个系统没有相互关联，内部数据没有实现共享，造成资源的浪费，形成了信息孤岛。

    大部分焊装线和总装线都是混线生产，每种车型有上百种组合配置，对装配人员的技能和熟练度要求非常高，需要对操作人员进行操作提示，保证车身装配质量。

    综上所述，Proficy平台将从几个方面入手，通过搭建工厂虚拟模型和企业应用平台集成和生产过程数据采集，实现生产计划管理和进度追踪、生产过程监视和控制、物料拉动和协同生产、产品追溯、质量管理和信息发布等功能。

    系统构架

    作为企业生产控制的核心层，Proficy平台在企业管理层和生产控制层之间架起一座信息沟通和管理的桥梁。横向贯穿了从焊装、涂装到总装厂的业务流程，并与生产现场的各种异构的数据源实现数据集成和信息传输，纵向与企业的上层的信息管理系统进行数据交互，从SAP、MPS系统获取生产计划、BOM和成本收集等数据。信息流经过在车间层的传输过程中，MES把订单执行情况反馈给SAP进行财务结算，形成一个闭环的生产信息流传输过程，伴随着现场生产的进行，不断有各种信息附加到这个信息流上。通过Proficy平台实时的反映现场生产活动，为生产管理人员和决策者呈现一个真实的生产过程，搭建一个从办公室到生产现场的绿色通道。Proficy系统总体构架如图1所示。

    Proficy企业连接器与Biztalk的配合，通过数据访问适配器可以从不同的数据源和接口获取用于指导生产的计划数据。其中Proficy Plant Application是整个平台的核心，这里搭建了企业的虚拟工厂，通过Plant Application的计划管理模块把生产计划按照车型、生产路由规则和各个车间的加工能力等条件进行排程，生成各焊装厂的计划上线队列，现场人员根据车身上线队列提前准备相关的资源，确保生产计划能够顺利执行。在生产执行的过程中，通过与底层自动化设备进行通讯，把生产指令传达下去，驱动自动化设备工作。最后通过Proficy Real time Information Portal把收集到的海量数据进行分析，以统计报表和丰富的图形化界面展示给用户。

    项目实施

    MES的实施是一个循序渐进的过程，客户可以本着“整体规划，分步实施”的原则进行实施，首先启动工厂建模、信息集成、数据采集和生产控制部分，一方面能够为后续的企业门户、物料拉动和设备管理等系统打下坚实的基础，另一方面在实施的过程中能够让企业的生产管理人员有一个对MES系统有一个从知道到理解，从理解到掌握的接受过程。

    1.工厂建模

    工厂建模就是把实际业务中的物理生产过程中涉及到的包括设备、资源、产品和人力等业务以及他们之间的逻辑关系进行抽象的描述，为Proficy的各个功能模块提供统一的工厂模型、业务模型以及数据集成服务。汽车的生产过程包含了形式多样的生产单元和装配线，这些生产设备承载了生产过程中的物料流，同时拉动了信息流和资金流，是汽车生产的载体。

    Proficy Plant Application遵循S95国际标准的建模规范，把工厂分为5个层次，包括了生产车间、生产线、制造单元、过程变量组和变量，同时还包括了对生产计划、对生产路径、产品、过程控制参数、生产原因、加工能力、系统安全和报表显示的定义等。灵活的建模平台保证了当企业的生产组织模式发生变化时工厂模型与之同步更新的能力。

    2.信息集成

    SAP、MRP等系统的重要数据无法得到及时的共享，企业的信息流没有完全打通。这样就催生了企业应用集成（EAI）的应用，通过EAI来疏通企业的信息流。通过Proficy的企业连接器和Biztalk实现了SAP、MRP等系统和MES的无缝衔接。信息流向分为接收和发送两个方向。

    （1）接收的信息。生产计划信息：从MRP系统中获取各个整车厂焊装线的周上线计划；产品定义信息：从SAP系统中实时获取每条计划包含车型的物料清单BOM；成本收集器：从SAP系统获取用于成本结算的物料信息；产品定义信息：从SAP和MRP系统获取操作工位的生产指导；数据字典信息：包括了产生VIN号码的集成数据、颜色编码、装配配置表和合格证配置数据等。

    （2）发送的信息。计划执行信息：每个上线计划的车身上线情况、完工情况，计划执行进度；车身队列信息：从焊装上线到总装下线的全流程车身队列信息；生产能力信息：集成了现场设备和机运链的运行状态，各个暂存区的车身数量，各条产线的加工能力、原材料消耗和总体性能信息。产品质量信息；从焊装开始就对发生异常情况的车身进行全流程跟踪，对引起的原因进行收集、统计和分析。

    3.生产控制

    Proficy实现从计划下达开始到整车入库的全流程的控制，帮助生产调度人员对控制策略进行调整，达到最优的生产组织模式，按时、保质并保量的完成既定的生产任务。

    （1）计划管理。系统接收到生产计划后，根据车型、焊装线产能和资源分配情况对计划进行分解，形成一个虚拟的待上线车身队列，其车身数量与焊装线的固化数量保持一致，焊装线必须按照这个队列的前后顺序进行车身上线操作。生产调度人员也可以根据现场情况对计划进行干预，调整计划的优先级别，插入紧急计划，计划状态修改等。

    （2）生产队列的控制。系统在扫描工位对车身信息进行记录，并采用SET OUT和SET IN功能对异常车身进行处理，保证系统队列和实际队列一致。

    （3）车辆路由的控制。对于调拨车身，系统可以灵活的配置车辆生产路径，在每个控制点，系统会根据车型、当前车身状态提示用户该车身允许的去向。调度人员也可根据从系统中统计的现场情况为每台车身定义去向，生产严格按照既定的路由规则执行。

    （4）质量控制。产品的质量是汽车制造企业的生命线，Proficy平台对生产过程进行了全流程的质量管理，能够自动纠正生产中的错误或向用户提供决策支持，减少返工发生，提高一次合格率。

    （5）与自动化设备的通信。系统具有和控制系统通信的能力，把上线队列信息、车身信息按照标准的通信格式传达给控制系统，实现和打号机、喷涂机器人、配置表打印机、铭牌打印设备、合格证打印设备等系统的通讯。降低了现场人员的劳动强度，同时避免了一些人为因素造成的误操作。

    （6）装车结算管理。车辆进入总装后，需要对装配结算件进行扫描，每个结算件的物料条码都按照统一的编码规则，结算件的物料编码和VIN号在扫描工位进行绑定。系统自动对完工车身进行结算校验，对错装、漏装物料进行提示，指导现场人员进行正确的操作。

    （7）车辆装配追溯。系统对车身在总装的装配过程进行全程记录，状态信息包括：工厂、车间、生产线、工位、操作人员、车型、物料、供应商、批次号、数量、车身状态、生产路由、返工情况等过程信息。提供多种历史记录查询报表，实现生产过程的可追溯查询。

    （8）物料拉动和生产协同。混线生产，对物料的配送要求非常高，为了减少物料的中间库存数量，降低资金占用率，必须实现物料供应的精确配送，通过对生产队列和车身类型的监控，把要料信息实时发布给物流系统。同时把车身队列和对应的发动机、变速箱型号等信息按照队列顺序传递给发动机、变速箱厂以及分装工位，实现产线间的协同作业。

    （9）报表和信息门户。系统收集了海量的计划、生产、质量、物料等信息，通过Proficy Real-Time Information Portal数据分析和报表发布工具快速的搭建一个信息发布平台。

    从海里数据中提取有价值的商业信息，从不同数据源获取实时和历史数据，通过简单的配置实现复杂的数据报表和丰富多样的分析图表。

    结语

    MES系统的成功实施，可以为企业带来立竿见影的效果。生产管理部门的业务水平明显提高，对日益复杂的业务流程的操控能力也会有明显的改善。在MES系统的协调下，实现汽车制造过程中的“信息流”、“物料流”、“资金流”的三流合一，达到了精益化生产的效果。

    当然，面对这个日新月异的时代，一个企业要想有较强的生命力，就得随着市场的环境变化而变化。同样，汽车制造业的信息化建设也是一个持续改进过程，GE Proficy系统也将随着企业的发展而发展，不断为企业提供更强大、更灵活的管控平台，支撑企业未来的发展。





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