智慧工廠的支撐系統(tǒng)MES開(kāi)發(fā)與實(shí)踐報(bào)告人：丁德宇中國(guó)科技自動(dòng)化聯(lián)盟會(huì)員北京元工國(guó)際科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)2015年11月7日科技自動(dòng)化與智慧工廠智慧工廠與MES北京元工國(guó)際科技股份有限公司智能制造專家，領(lǐng)先的APS、MES、SCM和CPS軟件商。智慧工廠與CPS1智慧工廠的三個(gè)維度2元工國(guó)際簡(jiǎn)介及案例3目錄MES是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的樞紐

網(wǎng)絡(luò)化企業(yè)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)信息資源預(yù)算管理財(cái)務(wù)管理企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理和生產(chǎn)控制企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程結(jié)構(gòu)分析材料優(yōu)化產(chǎn)品仿真產(chǎn)品設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)生產(chǎn)裝備的自動(dòng)化CADERPMESBOM工藝計(jì)劃排程調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)工藝現(xiàn)場(chǎng)指示采集自控人工績(jī)效物料組織質(zhì)量控制設(shè)備維護(hù)MES與現(xiàn)代制造企業(yè)信息化對(duì)于集團(tuán)企業(yè)而言，ERP往往是集團(tuán)“統(tǒng)一”的；集團(tuán)的各個(gè)生產(chǎn)實(shí)體，往往是專業(yè)化分工的，生產(chǎn)管理差異較大，MES恰恰是體現(xiàn)這種生產(chǎn)“特色”的系統(tǒng)。MES的實(shí)施，使得ERP更容易統(tǒng)一和規(guī)范，提高了ERP的成功率；同時(shí)保留了各個(gè)生產(chǎn)實(shí)體的管理特色，為其生產(chǎn)管理優(yōu)化提升預(yù)留了廣闊的空間。銷售管理售后服務(wù)計(jì)劃排產(chǎn)人力資源成本管理工藝設(shè)計(jì)CPS(CyberPhysicalSystem)智慧工廠-概念模型數(shù)字孿生體(DigitalTwin)-實(shí)現(xiàn)方式UnifiedRepository(UR)，單一數(shù)據(jù)源。三維設(shè)計(jì)/工藝設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)注PMI。MES建立BOP，寫入追溯信息。BOP-Bill

ofProcessProductMemory-產(chǎn)品檔案，含追溯信息、測(cè)量結(jié)果等。實(shí)現(xiàn)：(3D+PMI)+(MBOM+BOP)+ProductMemory+使用/維護(hù)ProductManufacturingInformation(PMI)，包括幾何尺寸、公差，以及3D注釋、表面質(zhì)地指定、完工要求、工藝注釋、材料指定和焊接符號(hào)等。PMI標(biāo)準(zhǔn)定義了3D計(jì)算機(jī)模型中用于表述制造信息的文字和符號(hào)語(yǔ)義。產(chǎn)品檔案(ProductMemory)建立完善的產(chǎn)品檔案(ProductMemory)，提供技術(shù)、物料、制程、產(chǎn)品數(shù)據(jù)等追溯信息，對(duì)于售后服務(wù)、索賠追溯、產(chǎn)品改進(jìn)和工藝改進(jìn)等都具有非常重要的意義，也是工業(yè)4.0的基本要求。技術(shù)追溯，圖紙、MBOM、BOP和技術(shù)通知等。物料追溯，包括標(biāo)準(zhǔn)件之外的零部件的追溯信息。CPS-概念層次智慧工廠與CPS1智慧工廠的三個(gè)維度2元工國(guó)際簡(jiǎn)介及案例3目錄智慧工廠的制造執(zhí)行維度從ERP生產(chǎn)計(jì)劃或訂單出發(fā)，詳細(xì)計(jì)劃，詳細(xì)排程，派工到設(shè)備/人工，制程控制/追溯，設(shè)備采控，報(bào)工。APS-高級(jí)排產(chǎn)排程高級(jí)計(jì)劃排產(chǎn)排程APS(AdvancedPlanningandScheduling)，用于產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃的高級(jí)排產(chǎn)、項(xiàng)目高級(jí)排程、離散作業(yè)計(jì)劃的高級(jí)排程(作業(yè)/工序級(jí))和流水生產(chǎn)順序計(jì)劃的高級(jí)排序，以便利用有限資源高效生產(chǎn)。在成熟的計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了APS。上圖是離散APS排程示例，用戶可以直接對(duì)工序或作業(yè)進(jìn)行圖形化交互。與MES緊密集成模塊化的優(yōu)化系統(tǒng)支持跨行業(yè)、跨領(lǐng)域、各種類型的生產(chǎn)排產(chǎn)/排程支持大規(guī)模、復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯的生產(chǎn)排程豐富的可視化結(jié)果展示/調(diào)整支持生產(chǎn)過(guò)程模擬，支持動(dòng)態(tài)排程工序級(jí)約束

資源需求

工藝流程

轉(zhuǎn)移批量

加工時(shí)間

開(kāi)工/完工時(shí)間窗

檢驗(yàn)/周轉(zhuǎn)周期

……零件級(jí)約束

產(chǎn)品的零件結(jié)構(gòu)關(guān)系

與上周期工序的銜接

不同零件的資源耦合

……個(gè)性化約束

下班前不開(kāi)工

小批遺留工序當(dāng)班完成

……資源約束

資源并行加工能力

資源使用方式

日工作時(shí)間段(多班次)

資源損耗上限

外協(xié)資源約束

……作業(yè)級(jí)約束

最早開(kāi)工時(shí)間

最晚完工時(shí)間

作業(yè)間后續(xù)關(guān)系

不同作業(yè)的資源耦合

與上周期工序的銜接

作業(yè)優(yōu)先級(jí)

……約束條件流水制造LMS-同步生產(chǎn)MES實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)和動(dòng)態(tài)排程，并自動(dòng)調(diào)整關(guān)聯(lián)的分裝、上掛、物料配送、設(shè)備控制、人工防呆防錯(cuò)等細(xì)節(jié)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)智能指揮。離散制造DMS-優(yōu)化/協(xié)同項(xiàng)目制造PMSPMS是飛機(jī)、船舶和大型裝備制造所適用的，設(shè)計(jì)/定制、制造、采購(gòu)和施工一體化項(xiàng)目方式管理的綜合管理軟件?？芍鸩郊?xì)化產(chǎn)品樹(shù)；產(chǎn)品樹(shù)節(jié)點(diǎn)+階段設(shè)置，生成項(xiàng)目任務(wù)；審批流程；計(jì)算模型等?？筛鶕?jù)進(jìn)度需要發(fā)布生產(chǎn)/采購(gòu)訂單。質(zhì)量控制QCS檢驗(yàn)分工，進(jìn)貨質(zhì)檢，自制質(zhì)檢，制程質(zhì)控(重/再發(fā)分析，漏檢分析等)和外協(xié)監(jiān)管(審批，監(jiān)控，追溯)。依據(jù)GB2828的質(zhì)量檢驗(yàn)管理。重保件(關(guān)重件)采集的關(guān)鍵在于通過(guò)核對(duì)提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，“MRP得到的應(yīng)采集重保件”是核對(duì)的關(guān)鍵，防止亂采、少采、多采、一物多采。智慧工廠的供應(yīng)鏈維度入場(chǎng)物流(亦稱LES)，準(zhǔn)時(shí)調(diào)達(dá)，

生產(chǎn)判斷、缺料預(yù)警和供應(yīng)鏈協(xié)同。出場(chǎng)物流，支持即發(fā)和即轉(zhuǎn)等，

壓縮周期，節(jié)約成本。采購(gòu)物流PLS/制造物流MLS調(diào)達(dá)監(jiān)控與告警調(diào)達(dá)過(guò)程設(shè)置若干監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，管理不到位“推送”告警。及早發(fā)現(xiàn)調(diào)達(dá)異常，減少“管理缺料”造成的損失。預(yù)庫(kù)存/庫(kù)存預(yù)約/預(yù)警供應(yīng)鏈協(xié)同逐步實(shí)現(xiàn)物流自動(dòng)化和智能化智慧工廠-Engineering工程維度CAD：三維設(shè)計(jì)貫通(從概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)，直到模具設(shè)計(jì)/NC等)CAE：產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)仿真CAPP：工藝管理，無(wú)紙化看圖(含裝配模擬/爆炸圖)，工藝卡/作業(yè)指導(dǎo)書，防呆CAM/DNC：數(shù)控程序編程、模擬、管理和使用PLM/PDM，MBOM或Plant-BOMEES工程執(zhí)行系統(tǒng)：生產(chǎn)準(zhǔn)備，技術(shù)通知及執(zhí)行跟蹤，轉(zhuǎn)產(chǎn)管理，BOM差錯(cuò)反饋，工藝差錯(cuò)反饋等工裝設(shè)計(jì)、管理，生產(chǎn)/復(fù)制、采購(gòu)計(jì)劃，周期維護(hù)，刀具立庫(kù)，物聯(lián)檢測(cè)工具，防錯(cuò)裝備設(shè)備運(yùn)維：檔案，點(diǎn)檢、易損件、保養(yǎng)，周期維護(hù)，預(yù)防維護(hù)，計(jì)劃維護(hù)，緊急維護(hù)，維護(hù)改進(jìn)，備件，OEEProductMemory/產(chǎn)品檔案，工業(yè)大數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)整合：供應(yīng)鏈技術(shù)協(xié)同、設(shè)計(jì)協(xié)同，客戶設(shè)計(jì)，創(chuàng)客設(shè)計(jì)智慧工廠的設(shè)計(jì)工藝維度CAPP-MBOM可維護(hù)MBOM；或直接從其它系統(tǒng)獲得MBOM?？筛鶕?jù)產(chǎn)品/工藝通知書對(duì)BOM轉(zhuǎn)產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工作流審批。具備BOM差錯(cuò)反饋機(jī)制，以保證數(shù)據(jù)的及時(shí)更改和準(zhǔn)確。支持選配，包括型號(hào)選配和用戶選配，方式包括選裝、加裝、減裝和換裝。數(shù)據(jù)核查是參照完整性核查。支持型號(hào)/版本比對(duì)和零件回歸。CAPP-圖紙下達(dá)與指導(dǎo)書編制所見(jiàn)即所得地快捷編輯，現(xiàn)場(chǎng)電腦可自動(dòng)調(diào)出，并支持手機(jī)查看。工藝卡/指導(dǎo)書編制:圖紙下達(dá):支持AutoCAD、MicroStation、SolidWorks、CATIA、UG、ProE等多種2D/3D格式。手機(jī)看圖(縮放、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等)。智慧工廠與CPS1智慧工廠的三個(gè)維度2元工國(guó)際簡(jiǎn)介及案例3目錄元工國(guó)際-智能制造專家北京元工國(guó)際科技股份有限公司(元工國(guó)際)，為國(guó)家雙軟企業(yè)、高新技術(shù)企業(yè)和新三板企業(yè)。元工制造執(zhí)行系統(tǒng)MES，是精益生產(chǎn)、數(shù)字化工廠、智慧工廠的支撐平臺(tái)；元工智慧供應(yīng)鏈SCM，是精益供應(yīng)鏈支撐平臺(tái)、工業(yè)4.0橫向整合平臺(tái)。MES和SCM基于多年積累的智配平臺(tái)SAW，經(jīng)過(guò)十多年的實(shí)踐錘煉和精益求精，已經(jīng)成為行業(yè)領(lǐng)先的成熟產(chǎn)品。元工CPS是工業(yè)4.0的執(zhí)行平臺(tái)，支持多種物聯(lián)協(xié)議。元工國(guó)際為智慧工廠提供咨詢、解決方案和集成服務(wù)。東風(fēng)汽車、徐工集團(tuán)、宇通客車和中航力源是我們的典范客戶。“源于清華獻(xiàn)身智造”的元工國(guó)際，2013年實(shí)現(xiàn)新三板掛牌，專注智能制造。元工國(guó)際是全國(guó)智能制造發(fā)展聯(lián)盟副理事長(zhǎng)單位、中國(guó)智能制造百人會(huì)副理事長(zhǎng)單位。元工智造軍工軌道車輛汽車工程機(jī)械電力裝備內(nèi)燃機(jī)農(nóng)機(jī)重機(jī)MBOM輔助工藝計(jì)劃/排程協(xié)同制造項(xiàng)目制造制程管控實(shí)績(jī)采集設(shè)備維護(hù)能源管理制造物流庫(kù)存管理質(zhì)量控制產(chǎn)品檔案數(shù)字化保障數(shù)字化工位:現(xiàn)場(chǎng)指示人工采集設(shè)備采集設(shè)備自控現(xiàn)場(chǎng)呼叫(標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)法，自動(dòng)化/智能化持續(xù)改進(jìn))①②③數(shù)字化指揮:保證生產(chǎn)協(xié)同高效，包括人工調(diào)度和自動(dòng)同步。數(shù)字化保障:計(jì)劃準(zhǔn)確設(shè)備高效物流準(zhǔn)時(shí)工藝精準(zhǔn)質(zhì)控全面①②③MES-理念元工智配平臺(tái)SAWMAX后臺(tái)開(kāi)發(fā)CAP運(yùn)行平臺(tái)IPS接口平臺(tái)CPS設(shè)備聯(lián)網(wǎng)前臺(tái)開(kāi)發(fā)OBAPAWCAP-CoreApplicationPlatformCAP是關(guān)鍵應(yīng)用的運(yùn)行平臺(tái)，支持.Net和Java上的三層C/S和B/S。支持工作流、實(shí)時(shí)溝通和后臺(tái)事務(wù)/日志。MAX是業(yè)務(wù)邏輯配置開(kāi)發(fā)平臺(tái)，既能方便地重用業(yè)務(wù)邏輯(元?jiǎng)幼?，又能與DRO配合處理復(fù)雜報(bào)表和打印。CPS設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，可通過(guò)OPC連接DCS/PLC；通過(guò)MQTT/MDI連接工控機(jī)；通過(guò)DNC連接數(shù)控設(shè)備。通過(guò)IPS與檢測(cè)、套料等系統(tǒng)連接。OBA-ObjectBusArchitecturePAW-PhoneApplicationWorkbenchMAX-MetaActionsX-Programming移動(dòng)配置開(kāi)發(fā)平臺(tái)PAW，同一配置多平臺(tái)多方式運(yùn)行，移動(dòng)Native應(yīng)用(安卓、iOS、CE和WP)和PC應(yīng)用(.net

thinC/S、.netB/S和JSB/S)。專業(yè)配置開(kāi)發(fā)平臺(tái)OBA，智能化總線驅(qū)動(dòng)，省去了界面控制代碼，強(qiáng)大的客戶適配能力。同一配置三種方式(.netthinC/S、.netB/S和JSB/S)運(yùn)行。IPS接口平臺(tái)，企業(yè)信息總線支撐平臺(tái)，既可通過(guò)MQ/ESB交互，又支持中間DB方式交互，還支持iDoc及RFC方式對(duì)SAP的訪問(wèn)。元工國(guó)際典范客戶東風(fēng)車身廠東風(fēng)總裝廠東風(fēng)車架廠東風(fēng)聯(lián)合工廠東風(fēng)客車廠東風(fēng)DCI11發(fā)動(dòng)機(jī)東風(fēng)ZD30發(fā)動(dòng)機(jī)東風(fēng)4H發(fā)動(dòng)機(jī)東風(fēng)聯(lián)合動(dòng)力東風(fēng)乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)東風(fēng)雷諾發(fā)動(dòng)機(jī)東風(fēng)神宇東風(fēng)日產(chǎn)東風(fēng)雷諾鄭州日產(chǎn)徐工科技徐工重型徐工挖機(jī)徐工液壓徐工重慶徐工施維英徐工隨車徐工筑路徐工道路徐工建機(jī)徐工傳動(dòng)?xùn)|風(fēng)：徐工：集瑞聯(lián)合重工中集：日本郵船東風(fēng)鐵運(yùn)中信物流物流：中航力源中航工業(yè)：新能源工廠宇通客車：資料有介紹，歡迎進(jìn)一步交流和客戶參觀考察。典范案例-東風(fēng)汽車2004年起，在豐田和日產(chǎn)生產(chǎn)方式的基礎(chǔ)上，為東風(fēng)日產(chǎn)開(kāi)發(fā)MES并在東風(fēng)的多家工廠實(shí)施，取得了很好的效果，得到用戶的一致好評(píng)。MBOM、計(jì)劃、調(diào)度、實(shí)績(jī)、現(xiàn)場(chǎng)指示、拉料、投料、協(xié)配庫(kù)、線邊庫(kù)、設(shè)備采控、質(zhì)量、設(shè)備維護(hù)等模塊，已成為組織物料、指導(dǎo)裝配、優(yōu)化生產(chǎn)、信息采集、質(zhì)量追溯不可或缺的支撐平臺(tái)。典范案例-徐工集團(tuán)1個(gè)中心：精益生產(chǎn)。2條主線：制造管理：從接收生產(chǎn)訂單，進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析、分派到工段、優(yōu)化排程、單臺(tái)管理，到流水制造和離散制造，再到S