发动机装配线MES信息系统中标准件追溯方法的研究*

刘 彬，王德权

（大连工业大学机械工程与自动化学院，辽守大连 116034）

发动机装配线MES信息系统中标准件追溯方法的研究*

刘 彬，王德权

（大连工业大学机械工程与自动化学院，辽守大连 116034）

基于数据库技术，在Microsoft Visual Studio 2010环境下以C#为编程语言开发了针对发动机装配线的MES信息系统，包括系统的结构设计、数据库设计及界面设计等。能够实时与数据库通讯，采集发动机装配的标准件信息，完成发动机装配中标准件的追溯。采用系统的生产线可完成各种标准件的追溯，达到形成发动机装配档案的目的。发动机装配线MES信息系统目前已在某发动机生产中实际应用，运行稳定。

发动机生产线；MES；标准件；追溯

0 引言

美国先进制造研究机构AMR将MES（制造执行系统）定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”，它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源（人、设备、物料、客户需求等）的当前状态等信息［1］。制造执行系统，可以关闭设备控制系统和生产信息管理系统之间存在的信息鸿沟，将控制系统和信息系统联系在一起，使生产状况能够及时的反馈给计划层，计划层能够实时监控底层生产情况以及设备的使用情况［2］。在发动机装配企业，尽管面向顾客的产品变化较快，但构成产品的零部件相对稳定［3］。

针对实现发动机装配过程中标准件的追溯，本文作者基于数据库技术及Microsoft Visual Studio 2010开发环境开发了MES制造执行系统，实现了通过MES制造执行系统完成对发动机装配过程中标准件的追溯。

1 系统开发的技术基础

发动机装配线MES信息系统中标准件的追溯是基于条码批次扫描技术、SQL Server 2008数据库技术，以Microsoft Visual Studio 2010为开发平台、以C#为编程语言，开发的独立集成系统。

SQL Server 2008引入了Microsoft Windows的. NET Framework的公共语言运行库（CLR）Common Language Runtime组件的集成。CLR是Microsoft. NET Framework的核心，为所有.NET Framework代码提供执行环境［4］。数据库采用SQL Server 2008，SQL Server 2008数据库能够通过编写存储过程完成数据的录入、查询、修改，主要用来存储物料数据。

以Microsoft Visual C-Sharp（简称Visual C#）为开发环境。Visual C#是一种全新的现代化的完全面向对象的语言。它让程序员能够快捷地创建基于VisualStudio.NET平台的解决方案。

2 系统的结构设计

开发目标是：通过发动机装配线MES信息系统完成对整个发动机装配过程中标准件的追溯。在现代的大型发动机装配企业，发动机的追溯零件的种类一般分为标准件和单个件两种：标准件即按照国家标准、行业标准、或者国外的标准生产的零件，如螺钉、法兰、轴承等，通过批次扫描完成追溯；单个件即目前还没有统一标准的零件，如曲轴、活塞、连杆等，通过单个扫描完成零部件的追溯。

在发动机装配线上操作者能够根据实际情况应用MES信息系统进行相应的处理以提高生产效率，通过MES实现了标准件在发动机装配线中的追溯。本系统针对的发动机标准件追溯的流程是：发动机到位后扫描发动机唯一追踪码，MES信息系统根据已建立的标准件库以及装配工艺自动显示本工位需要装配的物料信息：标准件信息、单件信息以及装配指导信息。操作者扫描已经按箱配送到工位的标准件物料对应的条码，系统自动完成批次扫描同时对线边库存进行扣料处理，完成物料的消耗。当本工位标准件库存不足时，通过Andon系统将缺料工位以及标准件的型号和规格以及数量显示在车间大屏幕上。

上述追溯流程见图1。为实现所述业务流程，设计以下主要功能模块：标准件数据库的建立，物料配送模块，标准件验证模块，标准件消耗模块。

图1 系统业务流程图

2.1 标准件数据库的建立

在发动机装配线MES信息系统中建立标准件图库和数据库，主要包括的信息：零件名称、零件图号、标准件信息描述、标准参数、零件代码、零件规格、零件型号。通过扫描发动机追踪号系统自动显示当前型号发动机的装配指导以及标准件图。

建立MES信息系统装配工艺库，主要的信息包括：工位号、产品型号代码、操作内容、技术要求、工步属性、要点理由。通过工业扫描枪扫描发动机追踪号，MES信息系统自动显示当前发动机装配工艺。

2.2 物料配送模块

MES信息系统实时监控工位物料情况，是否低于安全库存，当线边库存低于安全库存量，系统自动产生配送单。由于发动机装配的零件种类多，在整个MES信息系统分为标准件配送和单个件配送两种方式：标准件在现场的装配过程中，通过MES信息系统完成批次验证，配送标准件的方式为按箱配送或按批次进行配送；单个件，如曲轴、连杆等物料进行单个配送。当物料送达到工位线边时，操作者盘点配送物料数量是否符合配送要求，如果满足要求，则可通过扫描配送单号自动接收物料或者在装配线MES界面选择配送单号手动接收，同时MES系统将更新工位库存信息。工位库存的信息可以在装配线MES界面上查看。发动机装配线MES信息系统实时显示物料批次信息，工位物料库存信息，物料待接收信息，物料号，物料描述以及物料通知文本等信息，为操作工提供更好的物料看板，操作工可以根据界面看板信息了解是否需要扫描料箱标签/看板卡，是否物料库存快不足，是否有物料需要接受以及对应的物料批次信息等等。配送单如图2所示。

图2 配送单

2.3 标准件验证模块

本模块主要实现的功能是：针对标准件和单个件进行扫描条码，完成物料的验证。标准件与单个件的验证方式不同：标准件采用批次扫描验证方式，MES信息系统根据扫描的条码信息自动进行完成物料验证。通过MES信息系统能够通过物料字典对物料的属性进行设置，包括：是否进行扫描以及物料是否为主物料，能够根据现场实际生产需要对部分物料进行缺省验证。

2.4 标准件消耗模块

MES信息系统针对标准件采用按批次消耗的方式，考虑了不同生产状况下的标准件物料消耗，其中包括了正常生产，返修生产，生产过程中发生不合格等物料消耗机制，系统将根据不同的情况更新和扣减自身的工位库存信息，同时将工位库存数量信息实时的显示在装配线MES界面。操作工根据具体的数据信息对工位线边的物料进行核对，实现了能够根据实际情况来进行标准件的物料消耗。

针对标准件的物料消耗，操作者可以通过MES信息系统进行缺料Andon呼叫，实时将缺料信息显示在车间大屏幕上，如图3所示。

图3 Andon呼叫大屏幕显示

3 数据库的设计

主要完成了工件物料数据的实时存储，以及保存发动机物料的验证结果以及形成发动机物料档案，同时指导操作者进行工作。要求能够与数据库进行实时通讯并通过存储过程对数据进行操作。根据实际的业务需求，数据库采用SQL Server2008。

数据库主要用于存储相关基础数据信息、标准件基础信息、装配指导、装配工艺。建立相关的表用来存储数据，如［电子看板_工序内容］、［电子看板_工位名称与产品型号产品图片］、［电子看板_装配零件_物料字典］等。

系统中除了新建相关的表进行存储数据，还创建了相关的视图以及相应的存储过程对数据进行查询、增加、修改等操作。提高了系统的工作效率。图4中描述了发动机装配线MES信息系统保存发动机物料数据信息的数据表关系。

图4 物料数据关系图

根据发动机装配的标准件信息，将被存放在表［MES_装配数据_零部件追溯_数据主表］、［MES_装配数据_零部件追溯］表中，建立如图4所示的主外键关系，即发动机装配标准件数据来自［MES_装配数据_零部件追溯_数据主表］表中。

4 系统界面设计

系统流程通过实际调研根据业务流程进行设计，此处以标准件验证模块为例。

模块的界面如图5所示。

图5 标准件验证模块

在此界面操作者能够实时查看当前发动机需装配的标准件信息，根据显示的装配指导以及装配工艺完成标准件的扫描以及验证。如果扫描的标准件条码信息与实际装配的信息不符，MES信息系统自动进行提示需重新进行扫描标准件条码验证。验证成功后系统自动保存扫描验证的标准件信息，完成发动机装配过程中标准件的追溯。

5 系统的应用

本文开发的发动机装配线MES信息系统对标准件的追溯调试通过后已实际应用于某发动机生产企业，实现了对生产中标准件以及发动机生产状态的实时、全面监控，提高了生产效率。系统运行过程中，采集的数据准确、运行过程稳定、结果可靠，达到了预期目标。

［1］黄学文.制造执行系统（MES）的研究和应用［D］.大连：大连理工大学，2003.

［2］SONG Haisheng，WANG Jiahai，ZHANG Shu.Architecture of Manufacturing Execution system in The Extended Enterprise［J］.Chinese Journal of Mechanical Engineering，2002，15（1）：90-93.

［3］闫蔚.面向装配的CAD系统标准件建库工具［D］.天津：天津大学，2003.

［4］王德权，黄成海.汽车发动机装配线MES中的订单管理系统［J］.组合机床与自动化加工技术，2013（2）：127-129.

（编辑 李秀敏）

Standard Traceability Method Research about Engine Assembly Line in the MES Information System

LIU Bin，WANG De-quan
（School of Mechanical Engineering&Automation，Dalian Polytechnic University，Dalian Liaoning 116034，China）

MES information system for engine assembly line is based on database technology，under the environment of Microsoft Visual Studio 2010.Including the system structure design，database design and interface design，etc.The system can communicate with database in real time，collecting workpieces’standard parts information.The engine assembly line can achieve the goal of form the engine assembly file which equiped with this system can complete many kinds of standard traceability.The engine assembly line which equipped w ith MES has practical application in engine production lines，running stability.

engine assembly line；MES；standard parts；trace

TH162；TG65

A

1001-2265（2015）03-0154-03 DOI：10.13462/j.cnki.mmtamt.2015.03.042

2014-10-09；

2014-11-20

辽宁省科技创新专项项目（20140801）

刘彬（1967—），女，辽宁葫芦岛人，大连工业大学副教授，研究方向为制造业企业信息化，（E-mail）liubin@dlpu.edu.cn。