MES在江淮2.0柴油发动机工厂的应用及研究

作者:安徽江淮汽车股份有限公司 蒋冬梅 赵贺金 汤善荣 刘 召 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:55 发布时间:2017-01-10
本文利用以太网支持下的MES系统,对发动机生产制造过程中的离散设备进行集成,通过标准的集成接口,采集关键质量数据、物料数据、在制品跟踪数据和设备状态数据等大量的实时信息,将实时信息存储在统一的数据库中进行分析管理,并统一发布到信息平台,实现发动机生产制造过程的实时监控和透明化管理。
MES在江淮2.0柴油发动机工厂的应用及研究

多年来,江淮汽车深入研究发动机领域的MES系统,目前已形成多项标准,并为国内多个厂家提供了借鉴。江淮2.0 CTI柴油发动机工厂MES系统,集成作业排程与调度、质量控制、物料管理和可视化监控等功能,实现了生产制造过程中产品、物料、设备、人员和流程指令在内的资源与过程的融合,为车间现场制造的过程监测、控制和管理提供了一个柔性化、智能化和高度集成化的工作平台。

MES的主体内容

MES的主体内容包括:建立一个实时、集成化的生产管理平台,下达生产计划任务,跟踪在制品,通过与生产线自动化设备的接口集成,实时监控生产状态,采集关键质量数据,对品质进行控制,服务于厂内制造、物流及质量。具体内容包括:实现发动机各生产线的状态监控;具体关键工位部品防错漏装功能;具有品质数据保存功能,能存储发动机生产、质量以及其他一些有用信息;发动机的装配信息可以通过发动机的装配时间、发动机的型号与序号在系统的数据库中进行追溯;人工工位具备ANDON系统功能;机加线、总装线和热试线采用RFID实现信息的追踪;LED大屏幕显示实时生产及设备信息;支持质量门管理分析功能;支持返修管理信息传递;支持在线动画作业指导功能;支持SPC分析;支持产能节拍分析;支持质量统计及设备故障统计功能。

MES软硬件架构

1.MES硬件框架

机加线分缸盖和缸体两条线进行生产过程监控,利用螺钉型RFID芯片直接拧在工件上向各工位设备传递信息。

总装线分为4个区域对整个生产过程进行监控,同时在每个区域结束处设有质量校验点(质量门),用于校验每个区域中需要采集的关键信息是否完整。当采集数据不完整时,给予报警提示,并且提供了人工手动补录缺失或错误的数据,保证生产过程数据的完整与准确。整条线采用托盘下安装RFID芯片向工位设备传递信息。

系统整体运行与各区域PLC进行实时交互,获得加工过程中的关键检测数据(如机加线、总装线、缸盖线和热试线的专机设备的检测数据)。系统通过工业平板电脑采集安全件信息。

2.MES软件架构

江淮2.0 CTI发动机MES系统基于J2EE架构。首先是通过与上层ERP的交互获取生产计划信息,系统将计划下达到车间。产品在流转过程中,通过底层的数据采集程序将关键检测数据、关重件和设备运行信息等采集到服务器中。同时将关键信息进行实时发布,如设备报警、ANDON和物料呼叫。通过MES可以对产品的生产谱系进行追溯,如产品加工的关键数据、关重件、故障、失效模式和解决措施等进行检索与统计分析。最终形成对加工过程的指导以及事后信息的追溯。

数据集成方法

MES集成主要包括两个方面:向上与ERP系统实现静态数据库集成;向下通过OPC与现场设备实现实时数据集成。

向上与ERP系统集成是静态数据库之间的集成,两个数据库之间采用软件接口方式交换数据,数据传递较稳定。

向下与设备之间的交互通常采用OPC软件与PLC数据块交互,由于PLC大多是实时数据,断电即消失,因此通常采用保持网络通畅的测试信号预警,一旦出现网络中断立即报警,防止生产过程数据丢失;上下层数据交互的稳定是长期经验的积累,也是标准化工作的重点,交互信号的内容与顺序都是软件集成的关键,经过几轮验证,江淮已经形成自己的一套数据集成标准。

MES系统应用效果

1.生产过程监控

生产过程监控主要是用来实时监控生产的整个过程,当发生异常情况时给出报警提示,对生产的现场用可视化的形式显示出来,同时记录生产过程中发生的各种异常信息,便于后期的追溯以及对现场问题的整改。主要功能包括可视化监控、生产队列监控和设备报警监控。

2.可视化总览

可视化总览配置是用来配置可视化监控需要监控的内容,监控内容主要包括产品信息监控、设备监控、质量ANDON、物料ANDON、线边库监控、生产队列监控和质量校验点的监控等。可以灵活地定义工位具有的监控内容并实时地对现场的报警内容进行监控,并以可听、可视的方式显示出来,在下方列表框中会列出当前正在进行的所有报警提示内容。当某工位出现异常时,工位图标会出现颜色变化或闪动,并可以点击查看详细的信息,如图1所示。

3.设备报警监控

设备监控主要是用于实时监控每一工位的设备的运行状况,包括设备是否在工作、空闲或故障,同时可以详细地监控设备的故障编码和故障内容,并记录监控的内容,后期可以根据不同条件查看设备的历史状况信息,如图2所示。

LED展示

LED大屏作为工厂看板的重要组成部分,目前已发展为江淮发动机工厂的标配,一般总装两块,机加一块,参观通道一块,全部采用P4以上全彩屏,分辨率比以往提升了很多,LED大屏主要展示3个方面的内容:宣传标语或视频;物料或质量ANDON提示;生产计划执行情况。LED大屏的内容可展示多屏,即可定时切屏,大屏虽然是较普及的电子看板,但是江淮LED大屏的特点是全软件化控制,不仅是做一个画面,更重要的是数据集成和切屏是江淮定制开发的软件,可选择配置。

生产计划实时显示如图3所示。实时状态屏依照当日下达计划显示产品型号以及每种产品的计划数量、当前下线数量。当产品数量多于3条时,显示屏会分页显示,在下方的区域以自右向左的形式滚动显示通知内容。

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MES在发动机工厂的研究方向及意义

1.与工艺、电控和生产融合度较1000高

MES系统不仅实现与工艺设备的交互与集成,更重要的是与工艺流程、电控程序的设计相融合,在工厂建设、安装和调试的过程中为辅助工艺流程的顺利实现提供了大量的支持工作,设备监控功能检验了设备的功能与可靠性,为设备验收提供依据,大量的数据采集为质量控制提供了有力的手段。本项目最终将形成一整套适合发动机工厂的工艺与生产管理数据标准,为后续项目的实施提供了样本和依据,具有一定的创新开拓性。

2.消化吸收国内外先进经验

该MES系统将国际软件品牌罗克韦尔、国内各设备厂商、工艺流程以及生产管理方式很好地结合在一起,同时利用国内优秀的软件人才资源,吸收了多方面的优秀经验。

3.研究项目依托校企合作方式

江淮MES在2.0工厂的研究与应用项目,选用了罗克韦尔软件平台,以保证软件有基本依托,同时与合肥工业大学合作,以校企的合作方式更好地驾驭了罗克韦尔平台,吸收其精华,使得本项目在电控接口标准化工作方面有一定提升,在稳定性和成熟度等方面有了长足的进步,为信息化改造传统产业提供了范例。

结语

通过基于江淮2.0工厂建设项目开展MES系统的应用与研究,可以为流水式生产线建设水平提升提供支持,采用较小的投入即可在国内同行业中率先实现制造业信息化,提升生产线的自动化集成水平,从而提供大量的客观数据,用于保证产品质量的提升。