柔性生產(chǎn)線(xiàn)MES系統的應用實(shí)施

近年來(lái)，隨著(zhù)JIT(Just In Time)、BTO(面向訂單生產(chǎn))等新型生產(chǎn)模式的提出，企業(yè)開(kāi)始認識到要從最基礎的生產(chǎn)管理上提升競爭力，重視信息的準確性及時(shí)性，規范流程，意識到通過(guò)MES系統的引入，能夠充分發(fā)揮企業(yè)信息化的作用，提高企業(yè)競爭力，為企業(yè)帶來(lái)預期效益。MES在國外已經(jīng)廣泛的應用，而國內也有不少企業(yè)對MES產(chǎn)生了濃厚的興趣，本文主要介紹柔性生產(chǎn)線(xiàn)與MES系統的集成控制。

柔性生產(chǎn)線(xiàn)概述

本文介紹柔性生產(chǎn)線(xiàn)如圖1所示，主要由多列庫單元、沖剪復合單元、激光切割單元、機器人折彎單元等組成。

多列庫單元

多列庫單元主要由貨架、巷道式堆垛機、進(jìn)出庫工作臺、WCS系統、WMS系統等組成。用于板材的存儲、信息管理，以及將板材輸送到各個(gè)設備端進(jìn)行加工。

沖剪復合單元

沖剪復合單元主要由上料裝置、沖床、直角剪裝置、分選裝置、碼垛裝置等組成；從多列庫中取出板材進(jìn)行沖壓、成形、滾筋、打標等工藝加工，并剪切成每個(gè)半成品零件，由碼垛裝置將不同零件分類(lèi)堆垛，再存儲到貨架上。

激光切割單元

激光切割單元主要由上下料裝置、激光切割機、交互工作臺等組成；從多列庫中取出板材進(jìn)行切割加工，由上下料裝置進(jìn)行分揀，再存儲到貨架上。

機器人折彎單元

機器人折彎單元主要由上料臺、定位工作臺、翻面架、機器人、折彎機、下料臺等組成。用于將沖剪復合單元/激光切割單元加工的部分零件折彎成各種客戶(hù)所需的半成品，通過(guò)人工轉運到下道工序。

MES系統概述

MES系統應用架構

MES系統與ERP、多列庫物流控制及管理系統、沖剪復合單元、激光切割單元、機器人折彎單元等軟件、硬件互聯(lián)，實(shí)現協(xié)同作業(yè)，如圖2所示。

圖2 MES系統應用架構

MES系統控制流程

MES系統主要控制流程如圖3所示，首先建立作業(yè)計劃，進(jìn)行物料檢查，在不缺料的情況下進(jìn)行加工排程，將作業(yè)計劃下達到各設備端，由設備端發(fā)出用料請求后，多列庫單元進(jìn)行物料的配送，配送完成后，設備端開(kāi)始生產(chǎn)，生產(chǎn)完成，進(jìn)行半成品的入庫申請，物料入庫，報工。

MES設備管理

建立MES系統資料維護模塊?？梢跃S護系統零件物料信息、原材料信息，單位信息，物料類(lèi)別信息，設備狀態(tài)信息等相關(guān)基礎資料。

建立單獨的設備管理（包含系統內所有的設備，比如：多列庫單元、沖剪復合單元、沖壓?jiǎn)卧?、激光切割單元、機器人折彎單元等），維護好設備檔案及相關(guān)保養信息，定時(shí)提醒用戶(hù)保養并保存保養記錄。

MES任務(wù)管理

用戶(hù)整理好生產(chǎn)任務(wù)清單，包含生產(chǎn)物料編碼、圖號、生產(chǎn)優(yōu)先級、NC程序ID、生產(chǎn)設備號、生產(chǎn)任務(wù)數量等信息。并將任務(wù)信息推送到設備執行，包含任務(wù)所需要的原材料信息和NC程序信息。

圖3 MES系統控制流程

生產(chǎn)作業(yè)員在MES系統中生成生產(chǎn)工單，并將工單下達到設備，對應設備編號的設備在收到生產(chǎn)任務(wù)后開(kāi)始加工。

報表管理可以對生產(chǎn)信息、任務(wù)信息狀態(tài)、設備狀態(tài)信息等系統相關(guān)信息進(jìn)行統計。

生產(chǎn)派單應用

MES生產(chǎn)工單派發(fā)

MES系統接收到新的生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，由派單員點(diǎn)擊創(chuàng )建工單并調整任務(wù)生產(chǎn)順序后下達到設備，設備接收到任務(wù)后第一個(gè)任務(wù)需要由人員在MES點(diǎn)擊“開(kāi)工”按鈕，MES將生產(chǎn)工單信息（含生產(chǎn)工單號、生產(chǎn)的物料及對應的NC程序）傳遞到設備，設備通過(guò)識別NC程序名稱(chēng)到固定的文件目錄中查找NC程序并加載。設備在加工過(guò)程中實(shí)時(shí)將報工信息傳遞到MES，MES接收并記錄這些信息。

MES工單循環(huán)作業(yè)

設備當前任務(wù)完成后，將完成信息傳遞到MES，MES將自動(dòng)傳遞下一條生產(chǎn)任務(wù)到設備，設備繼續執行生產(chǎn)任務(wù)，以此循環(huán)往復。

MES插單作業(yè)

當設備生產(chǎn)過(guò)程中有插單需求時(shí)，由生產(chǎn)計劃員在MES系統中進(jìn)行插單作業(yè)（修改作業(yè)數量或調整作業(yè)順序），MES系統先檢查插單操作是否影響設備當前作業(yè)的工單或者即將作業(yè)的工單，當沒(méi)有影響的時(shí)候，可以在MES中直接操作并更新任務(wù)列表；當有影響設備當前作業(yè)任務(wù)時(shí)，MES詢(xún)問(wèn)設備是否可以進(jìn)行插單作業(yè)，設備反饋信號至MES，MES根據反饋結果判斷是否允許當前的插單操作。插單模式又分為當前工件插單與當前工單插單，作為工單加工完成或工件加工完成插單的依據。

MES任務(wù)關(guān)閉

當生產(chǎn)過(guò)程中有任務(wù)關(guān)閉需求時(shí)，由計劃員在MES系統上進(jìn)行關(guān)閉操作，MES系統優(yōu)先判斷當前的關(guān)閉作業(yè)是否影響設備的當前生產(chǎn)任務(wù)，如果不影響直接關(guān)閉；如果影響就詢(xún)問(wèn)設備是否可以關(guān)閉當前任務(wù)，MES根據設備的反饋結果決定是否可以執行關(guān)閉作業(yè)；如果強制關(guān)閉設備在做的當前任務(wù)，需要等待設備當前在制的產(chǎn)品完工后才可以關(guān)閉。

生產(chǎn)線(xiàn)動(dòng)作介紹

MES 派單

MES系統分別向沖剪復合單元、激光切割單元、機器人折彎單元派發(fā)加工任務(wù)單，并可查看工單加工進(jìn)展。

設備任務(wù)自識別

設備在接收到上位發(fā)送的任務(wù)后，進(jìn)行任務(wù)識別，識別內容如下：

⑴沖剪復合單元：檢查機床行程、沖壓噸位等機床特性是否滿(mǎn)足該任務(wù)需求；檢查沖床模具，剪床刀口間隙是否準備到位。

⑵激光切割單元：檢查切割氣體是否滿(mǎn)足要求。

⑶機器人折彎單元：主要是折彎模具是否可行。

設備任務(wù)識別完成后，將識別結果反饋給上位控制系統，對于可執行的任務(wù)立即開(kāi)始加工，對于識別失敗的任務(wù)反饋上位控制系統任務(wù)失敗原因。

多列庫單元及MES分配加工板材

沖剪復合單元、沖壓?jiǎn)卧?、激光切割單元、機器人折彎單元根據所接收的任務(wù)要求向料庫要料，由于沖剪復合單元、沖壓?jiǎn)卧?、激光切割單元、機器人折彎單元均由多列庫單元提供原材料，因此多列庫單元根據兩者請求要料的時(shí)間順序，依次向設備輸送原材料。若發(fā)現原材料沒(méi)有或數量緊張，及時(shí)向MES反饋，提示及時(shí)增補。

設備加工及信息反饋

加工設備在料庫將原材料板材輸送到位后，開(kāi)始進(jìn)行任務(wù)加工。設備在加工過(guò)程中對于加工信息實(shí)時(shí)向上位進(jìn)行反饋，同時(shí)對于設備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)刷新。

結束語(yǔ)

隨著(zhù)“中國制造2025”的來(lái)臨，工業(yè)制造的自動(dòng)化程度將越來(lái)越高，MES系統在鈑金加工中的應用也將越來(lái)越廣泛。MES系統地解決了鈑金加工任務(wù)合理分配的問(wèn)題，大大提高了鈑金加工能力，同時(shí)也提高了鈑金加工的自動(dòng)化程度，并降低了工人的勞動(dòng)強度。

機床自動(dòng)化、智能化的快速發(fā)展，使鈑金加工行業(yè)自動(dòng)化、智能化的程度越來(lái)越高，不同機械結構的機床及配套輔機越來(lái)越多，MES系統的應用領(lǐng)域及范圍也必將越來(lái)越廣。

——摘自《鈑金與制作》 2020年第12期

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