MES系统在光伏逆变器制造中的应用

武欢欢,白江朋,马红钢,杨 峰,王小刚

(1.特变电工西安电气科技有限公司，陕西 西安 710119)(2.特变电工新疆新能源股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830011)

MES系统在光伏逆变器制造中的应用

武欢欢1,白江朋1,马红钢1,杨 峰2,王小刚2

(1.特变电工西安电气科技有限公司，陕西 西安 710119)(2.特变电工新疆新能源股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830011)

提出了适合逆变器行业的车间制造执行系统MES的解决方案，并阐述了其实施效果，创造性地提出了将机柜的储位信息融入MES系统，可对整个行业起到示范的作用。

MES；光伏逆变器；制造

通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备[1]。在光伏发电系统中，通过逆变器将太阳能光伏电池板所产生的直流电能变换成交流电能，所以逆变器是光伏发电过程中的重要器件。随着我国光伏产业的发展，预计2015年我国光伏逆变器需求量将达到15.0GW，2020年将达到20GW，逆变器的需求也将不断增大。面临这样的机遇和挑战，要求逆变器制造企业需要提高产品的质量，严把生产的各个环节。作为制造型企业，要求整个生产过程必须要提高设备、人员、材料的使用率，并能够及时发现和分析生产过程中出现的质量问题，减少质量事故造成的损失。企业对产品的原材料、设备、工艺、加工时间等进行及时记录，才能把握生产过程中的第一手数据，从而实现产品整个制造过程的可追溯性[1-7]。

生产制造执行系统(Manufacturing Executive System,MES)可以满足厂家的这些生产要求。

1 MES系统介绍

生产制造执行系统作为把控生产过程的系统，其起源大多来自工厂的内部需求，旨在加强MRP计划的执行功能同时对所生产的产品进行信息追溯。它的应用能解决上层生产计划管理与底层生产过程之间脱节的矛盾，使现代制造企业不仅有很好的计划系统，而且有能使计划落实到实处的执行系统[2]。同时产品的可追溯性也为日后产品的质量追溯、售后维护等工作奠定了基础。

根据特变电工西安电气科技有限公司生产过程需求特点和管理思想的内在要求，基于公司ERP数据，尝试运用成熟的工业条码技术及数据采集技术，对产品的整个生产过程进行控制，完成对生产过程监控、质量追溯以及关键物料的追溯。

2 系统架构及设计

通过对生产流程的分析，结合生产管理系统的特点，将MES系统与ERP系统进行信息交互，包括物料、生产订单等信息，形成统一的信息基础，以支持MES系统的运行。

3 太阳能光伏逆变器制造过程的MES解决方案

生产制造执行系统功能模块包括7个管理模块(或子模块)，如图1所示。

图1 生产制造执行系统功能模块

3.1产品数据管理

3.2制造工艺管理

此部分主要用于对产品的工艺路线进行维护，在工艺路线中维护需要装配的物料。在装配时，工人完成物料的装配后对物料的条码进行扫描，若物料条码与系统中维护的物料条码匹配，则该部分装配通过。在通过后，MES系统会记录装配数据、装配人员等信息。若物料条码匹配失败，则说明该物料不属于这个产品，提示该物料装配失败。在逆变器生产制造这种客户对产品主要材料需求变化较多的行业里，通过MES系统对物料进行把控，有效地减少了车间内物料装配错误的情况。

3.3生产计划管理

逆变器生产往往按照订单制进行，在计划时，可以直接导入ERP中的生产订单，对订单进行生产计划的安排。

3.4产品信息追溯管理

逆变器生产过程主要以装配为主，将各个物料(功能器件)整合在逆变器机柜中，并通过铜排连接，各个物料(功能器件)通过软件的控制来实现逆变功能，所以生产过程中，需要对重点物料进行管控，并实施控制计划，确保过程质量，降低物料损失和质量损失。通过对直接或间接影响产品质量的物料和装配过程进行监控，来保证逆变器产品的生产过程处于受控状态，比如对装配物料、装配时间和装配员工的可追溯性，使整个光伏逆变器产品的生产过程有迹可寻，实现生产过程可视化和透明化。通过MES系统的实施，使工厂实现了以下功能：

a.产品生产过程中所使用物料的可追溯性。

1.3.1农艺性状隆两优1377株型松散，叶色青绿，茎秆粗壮，分蘖力强，穗粒数多，结实率高，后期叶片清秀不早衰，熟相好。由表1可见，该组合株高120.5～122.9厘米，有效穗250.5～273.0万穗/公顷，穗长25.2厘米，每穗总粒数205.3粒，结实率86.0%，千粒重24.8克。

对生产过程中所使用物料的型号、批号、供应商等进行记录，为今后产品的质量问题追溯提供数据基础。

b.现场生产进度的实时管理。

通过MES系统对车间装配进度的实时监控，可以实现对生产现场装配进度的实时调度，以保证生产高效、顺畅地进行。

c.生产物料的及时准备。

MES系统对装配物料的追踪，也可利用在生产物料准备的工作中。传统的备料只能根据各个班组的需求去库房领取。这种模式下库房的备料十分被动，缺料的状况经常出现。而使用MES系统后，通过系统将产品所需装配的物料和已经装配的物料进行比对，并且计算出车间剩余工序所需的物料，将数据提供给库房管理人员，便于员工准备第二天生产所需要的物料。

d.车间现场管理的提升。

逆变器的装配方式采用组立式的生产方式，全部作业在机柜上完成。当车间在制品机柜数量达到一定规模的时候，在车间内摆满了机柜，这时寻找某个特定的机柜就变得十分困难。但依靠MES系统对生产现场的管理功能，笔者在建立MES系统时创造性地提出了给每个机柜增加4位储位编码的想法，利用4位储位代码来定位机柜在车间内的位置。当需要寻找某个机柜时，只需在MES系统输入产品编码，即可找到其储位编码，同时精确地找到机柜所在的位置。通过这种方式，在对某些机柜进行更改，或者返工的时候，使机柜的查找变得十分容易，提高了生产的效率。

3.5订单进度管理

订单进度管理用于各个订单从订单下达到订单执行，直至订单完成的过程管理。

3.6工时效率管理

此部分主要用来统计生产工时，并对异常工时进行记录，用于对生产过程中的工时进行分析。

3.7设备工具管理

设备工具工装管理模块主要是对车间所有工具的领用、借用和维修管理。将车间内所使用的所有设备、工具、工装等录入系统，通过系统管理设备、工具、工装的领用及借用，并根据设备、工具和工装等使用时间进行记录，对到期需要保养的设备、工具和工装，系统会自动提醒，防止设备超期服务，影响产品质量。

4 MES实施的效果

现阶段，特变电工西安电气科技有限公司的MES系统已经全面上线，进入到正式运行阶段，其效果显著，大大提升了车间的信息化程度。主要效果如下：

a.通过产品数据管理，梳理了车间的在制产品。生产流程的标准化，促进了生产班组按章操作，保证了生产的安全可控。

b.通过工艺管理，明确了不同产品的生产工艺及装配物料，实现了生产管理的可视化和实时性。

c.MES系统对车间的装配进度进行了实时的监控，能够使管理人员迅速发现车间生产进度的偏差，并可以及时进行纠正，确保了生产车间的稳定运转。

d.通过MES系统实现了产品的可追溯性，在产品生产过程中某个物料出现问题时，能够迅速查出出现问题的物料的品牌、型号、供应商，装配时间、装配人等信息，便于解决出现的问题。

e.在对车间内某个机柜进行作业时，可以通过储位信息迅速地找到机柜所在位置，减少了找机柜所浪费的时间。

5 结束语

通过MES的实施，将车间内原先零散的“信息”全部集中在MES中，使信息公开化，避免各个工作岗位人员信息不对称，导致影响生产效率。同时生产信息的可追溯性，对提高生产效率、生产质量都有着重要的意义。

[1] 张劲松.浅谈逆变器的使用[J]．中国科技信息，2007(18)：329-330.

[2] 段晓旭，袁志华，李海卫，等.面向工艺设计和生产调度的MES系统研究[J]．数字技术与应用，2011(7)：91-93.

[3] 于熊，黄欣.浅谈离散型装备制造企业MES实施[J]．中国制造业信息化，2012,41(10)：5-7.

[4] 杨滨，江燕，袁朝阳.面向多品种变批量生产的MES技术研究[J]．中国制造业信息化， 2009，38(6)：15-17.

[5] 张根保，任显林，李明，等．基于MES和CAPP的动态质量可追溯系统[J]．计算机集成制造系统， 2010，16(2)：349-355.

[6] 孙晓霞．基于ERP和MES的质量追溯模式研究与实现[J]．中国制造业信息化，2012，41(14): 25-26.

[7] 胡欢,谢剑锋,马晓鹏.借力MES系统提升核心竞争力——制造执行系统MES在核电产品制造企业的应用[J].中国制造业信息化, 2011，40(3):10-14.

TheApplicationofMESinPVInvertersManufactureProcess

WU Huanhuan1, BAI Jiangpeng1, MA Honggang1, YANG feng2, WANG Xiaogang2

(1.TBEA Xi'an Electric Technology Co. LTD., Shaanxi Xi'an, 710119, China)(2.TBEA Sunoasis Co., LTD., Xinjiang Urumqi, 830011, China)

This paper presents a project for application of ERP in PV inverters manufacturing process, shows its effectiveness. It realizes the joined cabinet position information in the MES system, and provides a typical role in the industry.

MES; PV Inverter; Manufacture

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.07.018

2014-06-03

武欢欢(1983—)，男，陕西西安人，特变电工西安电气科技有限公司工程师，硕士，主要研究方向为逆变器生产工艺。

TP319

B

2095-509X(2014)07-0076-03