自动化装配线信息化管理探析-主审论文-宋守俊

自动化装配线信息化管理探析

宋守俊1

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工艺开发部

[摘要] 本文对汽车底盘自动化装配的信息化管理进行了分析，对汽车装配制造执行系统（MES）进行了简要描述，该系统的成功运用，可以降低企业的生产成本，提高企业的生产管理水平，提高产品的质量。

关键词: 自动化装配，制造执行系统，MES，信息化管理

Information Management of Automated Assembly Analysis

Song Shoujun

Technology Development Department

[Abstract] In this paper, the chassis assembly automation of information management are analyzed, and the car assembly manufacturing execution system (MES) has carried on the brief description, successful use of the system, which can reduce the production cost of enterprises, improve the level of enterprise production management, improve the quality of the products. content.

Key words: Automated assembly, Manufacturing execution system, MES, The information managemen

1 引言

汽车零部件制造企业面临着越来越激烈的竞争，为了赢得市场、为了赢得客户、为了应对多变的市场需求，企业对自身的信息化要求也日益紧迫。国内外许多大型制造企业纷纷投入大量的人力、物理和财力，构建企业级或集团级的信息化系统，即现代集成制造系统（CIMS）,并以此为手段提高企业在激烈的市场竞争中的应变能力和创新能力。在现代集成制造系统中制造执行系统（MES）在企业资源计划ERP层和过程控制系统PCS层中间，起到了承上启下的核心作用。

自动化装配可以提高产品品质，排除人为因素的影响，用技术手段来解决管理问题；自动化装配可以提升效率，传统人工操作设备利用率在40%左右，而自动化生产线可以达到80%，甚至更高；自动化装配可以降低成本，减少现场在制数量，降低成本，减少用人，降低人工费用。

随着自动化水平的提高，工厂一系列的管理水平也需要随之提高，否则将无法满足自动化生产的需求。

2 现代集成制造系统的现状

美国先进制造研究机构AMR调查发现：现有的企业生产管理系统普遍由以ERP为代表的企业管理软件，以SCADA．HMI为代表的生产过程监控软件和以支持企业全面集成的MES软件群组成。根据调查结果，AMR提出了三层的企业集成模型(如图1 )。

MES可以对来自ERP软件的生产管理信息细化、分解，将操作指令传递给底层控制：可以实时监控底层设备的运行状态，采集设备的状态数据，经过分析与处理，从而方便、可靠地将控制系统与信息系统联系在一起，并将生产状况及时反馈给计划层。进入二十一世纪，现代集成制造系统通过追踪生产信息流来实现对企业的全面控制和管理，它的系统结构已经逐步摆脱了完全按照物理层次划分并配置系统的传统模式，向着更加简单合理的综合模式发展（如图2）。

图1 企业管理系统三层集成模型 图2 CIMS系统结构的发展趋势图

从国内看，CIMS、MES、ERP等概念进入我国都比较早，但只以PCS为代表的底层自动化和以ERP为代表的管理系统普及速度较快。虽然在观念上已经开始转变，有一些公司在加快开发中国式的MES产品或应用国外的MES产品，而且势头较好，但我国工业企业的信息孤岛和缺损环链现象比国外更为突出，对MES层的认识相对落后。国内学者对车间层、单元层的研究大都着重于控制模型的研究，很少从应用出发来研究和开发面向制造过程的集成化管理和控制软件。因此，加强对MES的研究和推广应用，探索MES的发展道路，对于提高企业的管理水平，增强制造业的竞争实力具有重要的意义。

2自动化装配面临的问题。

2.1工厂是否能做到灵活的生产计划管理和快速的车间调度？是否可以根据现场实际情况及时调整生产计划，并传达至生产现场？

2.2自动化设备需要更高的维修水平，更贵的维修成本，更强的维修团队，更好的维修计划，

更全面的设备状态跟踪和管理，设备等故障信息进行反馈。

2.3如何更好利用设备的cpk自动计算功能? 目前的设备基本都具备此功能,但是目前没有使用其监控功能（比如电动工具斜率监控,设备cpk和cmk报警和提醒功能等），如何实现产品质量的自动控制? 如何实现产品的质量缺陷的管理? 包括缺陷信息的录入，查询和统计等。 2.4如何更好的利用过程数据，用于产品开发,用于工艺开发,用于设备开发等等。

3信息化管理的功能分析

3.1生产计划管理

生产调度系统以车间作业计划来驱动，是作业计划的执行者，对企业日常生产活动进行控制和调节，整个过程是一个闭环、动态的管理过程。

企业车间生产调度主要包括两个方面的内容:一是作业排序层，二是作业控制层。 3.1.1作业排序层

在作业计划编制细化到工序后，根据导入的基础数据如工艺路线、设备信息等进行作业排序，即确定所有工件在设备上的加工顺序，以及设备加工每道工序的开始时间和完成时间，最大限度地保证每个工件的交货期。因为它是在加工之前，根据现有的已知生产信息预先确定每个工件加工的先后顺序，我们也称此过程为静态调度，它所考虑的加工对象是由生产作业计划确定的，在既定的时间内需完成的工件。作业计划的安排指导和驱动着整个车间生产活动的开展，是车间作业实际调度的依据。车间调度人员通过该层的相应模块，将作业任务进行合理排产生成调度表，通过车间计算机网络，单元管理员查询本单元内各设备及工人的作业列表，给出工人和设备当班要完成的任务，最终下发工单，执行加工。 3.1.2作业排序层

作业控制层是对企业车间生产调度系统内正在加工和己经排队等待的加工作业进行调度控制。根据收集的底层实时加工信息，跟踪工件的进度，需要及时处理车间异常情况如急件、返工、超期等，必要时进行实时重调度的功能。它是在加工过程中引入了动态事件，如被加工工件交货期的改变而导致零件优先级的改变，由于企业车间生产调度系统内某些设备的故障而延误了正常加工任务等，所有这些扰动都会使原来己优化的静态排序变成非优化的排序，这时需要对工件的加工顺序进行实时地重新安排或其他更改措施，因此我们也称此过程为动态调度，它保证了生产任务顺利完成。

作业控制层面向车间层和加工层，其基本任务是围绕作业生产，对加工情况进行有效的控制，并向其它相关部门反馈生产信息。工单下发后，生产操作者或者单元管理员将生产信息如工件的完工时间、设备故障记录等反馈信息及时地录入到计算机中，以便调度员查询当

前有多少工件在哪些设备上加工、工件加工执行到哪道工序，设备的当前负载状况如何等问题，打印统计报表，对工件进度进行跟踪。当有突发事件发生时，查询设备状态、工序状态判断是否进行人工调整，如安排加班，转移工序，还是进行重调度，重新生成调度计划，在调度员的参与下控制层完成对不同事件采取不同处理。

通过上述的分析可知，在初始状态下，根据新加入的生产计划分解成工序级车间作业，发布到车间。车间的作业在调度策略、当前生产信息的指导下进行，即作业排序层将工序加工顺序下达给作业控制层，由它执行当前的日程作业计划。在加工过程中，作业控制层根据执行情况的反馈信息，处理和调整作业的执行。如果无法按正常顺序继续加工，将向作业排序层请求重调度，进行下一轮的计划／执行／控制过程，以此解决由于各种动态多变因素影响而造成生产过程紊乱的状况。作业排序和作业控制两个层次的有效集成，是形成面向生产过程的企业车间生产调度系统的重要内容。

这种两层式框架体现了MES要求“计划”和“生产”密切配合的理念，即在最短的时间内掌握生产现场的变化，做出准确的判断和快速的调度措施，保证生产计划得到合理而快速修正。 3.2设备维护管理

设备维护管理包括设备基本信息、设备运行管理、设备预防性维护管理、设备点检管理、突发性维护管理、备件管理及备件耗用分析等。并根据维护情况形成维护信息记录，以备查询。

自动化的设备是建立在技术的快速堆积基础上的，这种快速堆积主要反应在技术的标准化和模块化。比如大规模集成电路、机械总成、电气总成、机电一体化总成的大量采用，设备的维修由以前的修零部件，逐步过度到修总成，再到今天的换总成，单次恢复成本几十、几百、甚至上千倍的上升。比如以前，我们几角、几元、几十元，可以修好一台设备，现在动辄几千、几万、几十万。

传统的设备管理模式诞生于车铣刨磨时代，还能适用于现代企业技术高度复杂，设备数量庞大，产量密集的设备维保吗？就如生产关系必须适应生产力的发展一样，要充分发掘出现代化设备的效率，就必须探讨一整套更科学高效的维保体系。目标是以最小的投入保证设备最大的效率。全员预防保全（TPM）就是发掘设备效率的金钥匙。

建设高效的设备养护体系，该体系的要点为：以预防性、针对性和标准化为手段，从两个维度展开。故障后：以快速修理，故障不复发为目标。对故障做作业标准化（作业要领书）和拓展培训（OPL)；对复发故障做真因分析－缺陷改善－横向展开－标准化（维保标准）。