冲压车间生产管理系统分析及设计

李渊 魏言妮 殷强 王宁 张旭

摘 要：分析了整车制造业企业冲压车间业务点及生产方式，针对生产线之间相互独立、缺乏数据传递，而导致形成信息孤岛问题，设计了基于面向制造企业车间执行层的生产信息化管理制造执行系统（MES），设计开发了MES 实时数据监测系统。使用被动扫描式实现现场设备状态的实时采集。用户可以通过PC 浏览器远程监测现场设备的工作状态。MES 实时数据监测系统开发成本低、运行稳定且维护简便，可以替代传统岗位式监测方式，具有较高的研究和市场应用价值。

关键词：MES PLC 实时数据采集 监测系统

Abstract：The article analyzed the business attachments and production methods of the stamping workshop of the vehicle manufacturing enterprise. Aiming at the independence of production lines and the lack of data transmission， which led to the formation of information islands， the production information management based on the executive level of the manufacturing enterprise workshop was designed. The article  designed and developed an MES real-time data monitoring system. Using passive scanning to realize real-time collection of on-site equipment status， users can remotely monitor the working status of field devices through a PC browser. The MES real-time data monitoring system has low development cost， stable operation and easy maintenance， which can replace traditional post-based monitoring methods and has high research and market application value.

Key words：MES， PLC， real-time data collection， monitoring system

MES（Manufacturing Execution System）系統是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统[1]。随着智能制造时代的到来，自动化技术与信息化技术融合不断加深，MES技术发展趋向于集成化、智能化与并行。对于制造业来说，需要利用信息化手段，监控并优化生产过程管理[2]。随着自动化水平不断提升，使MES系统与企业控制层系统集成如RFID（Radio Frequency Identification）技术、PLC（Programmable Logic Controller）技术等交换方式不断成熟[3]，实现生产现场数据采集，保证生产数据性与准确性，进一步提升生产企业业务协同能力，使得MES系统（制造企业生产过程执行系统）成为了许多大中型制造型企业的主要生产信息化管理系统[4]。目前，MES可以为企业提供包括效率、成本、质量、安全、能环项目看板管理、实现生产过程监控、底层数据采集分析、上层数据集成分解等功能。

对于整车制造部冲压车间来说，MES系统主要分为两大模块，第一部分是物料信息管理基础模块，主要涉及物料信息模块数据管理，物料信息采集，各库房物料管理流程。第二部分是生产效率管理基础模块，主要涉及设备基础信息采集，设备效率分析，设备效率分析展示。从而实现生产计划发布，冲压目视化信息展示[5]。

卷料库基础信息及管理需求。冲压卷料库面积约500平方米，可以存放约200个料卷，每个料卷重10-30T左右;主要涉及信息料卷属性包括生产厂家、卷号、重量、厚度、尺寸、屈服强度Re、抗拉强度Rm、断后伸长率A80、表面粗糙度R值、N值，适用车型，铝卷包括制造周期。MES需根据来卷情况，打印或修改出对应属性的卷料卡，实现扫码出入库，退库，库存盘点。实现卷料存储位置与卷料一一对应，并能区分合格卷料、待判定卷料、不合适卷，实现对单一或多个卷料属性筛选，统计卷料利用率。

料片库基础信息及管理需求。料片由一条开卷落料线生产完毕后存放于料片库，供两条压机线生产使用。料片库约1500平米;现场存放约20000张料片，约200个料拍，料片存放于料拍上。主要涉及料垛品种，料片数量，生产时间，尺寸参数，料片厚度，材质，单一重量，单一料垛重量;同时包含对应料卷信息，卷号，屈服强度，抗拉强度，断后伸长率，表面粗糙度等信息;铝料片有其对应料卷的生产日期。实现调试料片、批量生产料片、格料片，待判定料片，以及报废料片区分统计，实现料片出入库、退库统计，实时料片、未使用料拍数量盘点，见图1、图2。

冲压件库基础信息及管理需求。压机线生产完毕的成品件存放于特定的工位器具中，一起存放于冲压件库;冲压件库房面积约14000平方米，工位器具约5100个;两条生产线每天生产约40000个冲压件。工位器具上的装箱卡的属性包括生产日期，生产班次，生产品种，装箱数量等基本信息，冲压件根据质量分为合格件，返修件以及待判定件、测量件、工序件、焊返件、CKD件库存管理。实现满框或半框成品件入库，成品库体现整体库存深度和每个零件品种的库存深度统计，见图3、图4。

生产效率管理基础模块。现状为一天生产时间为1440分钟，根据生产情况灵活定义班次。成品件生产线，一个停台时间段内，可能出现多种混合停台，因此MES系统需具备停台时间拆分功能。换模采集时间区间为上一套模具最后一个件到下一套模具第一个件超出时间记为停台。开卷线生产时，对使用同一套模具生产（如摆剪模、弧形刀等）的多个零件，因此MES系统应具备区分能力。并记录换模、换卷、板尾处理时间、退卷时间，自动判断订单完成时间。通过MES系统主动扫描PLC的DB块及I/O点，实现生产过程记录，如报警停台时间、记录生产节拍、AKZ、开动率等[6]。并与生产排程中的信息进行比对，对生产准时性进行判断，并实现邮件自动发送，实现同类停台，如异常停台中模具类、设备类、生产类筛选功能。

综上所述，冲压车间对于MES系统目视化信息主要包括：开卷线为当前卷料存储情况，以及卷料存储总量趋势，待判定料卷存储情况以及整体状态，开卷落料线生产计划;料片存储情况以及近一周存储趋势，每日料片入库和出库情况，问题料片存储情况。成品件生产线为当前生产品种，当前已经生产数量统计，废返品，当班次实时的设备效率，如AKZ，PHZ以及HPH等，设备停台实时统计及库存深度。

参考文献：

[1]陈勇，兰卫华.基于MES的生产管理研究与应用[J].计算机产品与流通，2019（01）：164-165.

[2]陈刚良，郝平.制造执行系统（MES）在染色车间的应用[J].浙江工业大学学报，2007，35（2）：132-135.

[3]刘阳，雷鸣宇，李娜等.一种具有关联性感知的RFID网络追溯服务[J].小型微型计算机系统，2017，38（4）：766-771.

[4]毛明杰，王万良，刘锋光等.基于WEB 的伺服平台远程监控系统设计与实现[J].浙江工业大学学报，2006，34（1）：105-109.

[5]盛步云，蘇佳奇，卢其兵等.面向MES 的生产线数据采集系统的研究[J].计算机测量与控制，2015，23（9）：3162-3164.

[6]李慧，张伟.MES系统在生产中的应用[J].设备管理与维修，2019（01）：21-22.

作者简介

李 渊：（1991.03—），男，汉族，山西省新绛县人，硕士研究生，汽车冲压，工程师，初级工程师。

魏言妮：（1993.11—），女，汉族，山东省高密市人，硕士研究生，管理科学与工程，决策分析与运作管理，初级工程师。

殷 强：（1986.11—），男，汉族，山西省高平市人，硕士研究生，汽车冲压，区域主管，中级工程师。

王 宁：（1983.08—），男族，汉族，河北沧州人，硕士研究生，汽车模具与制造，工程师，中级。

张 旭：（1986.05—），男，汉族，江苏省丰县，大专，汽车冲压，职工。