基于MES的离散制造车间生产过程数据采集系统研究

王利勇

[摘    要]随着物联网时代的到来，制造企业向数字化转型的步伐已在加速，离散制造车间生产过程中应用MES技术进行数据采集，不仅可以畅通部门之间的沟通与协调，还可以提高生产效率、降低成本。企业管理者通过MES技术可以及时、准确、有效的监管车间生产过程的数据信息，并据此及时作出生产计划的调整和结果的预判。本文通过了解MES系统的概念、功能、作用、背景，分析离散制造车间生产数据采集遇到的问题，最后通过收集信息实践系统，得出了能提高工作效率，精准度高，成本适合企业承受的数据采集系统，让生产过程变得可视化解决了生产过程管理的难题。

[关键词]MES;离散制造车间;生产过程;数据采集

[中图分类号]TP274.2;F424 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）03–00–04

[Abstract]With the advent of the Internet of things era， the pace of manufacturing enterprises to digital transformation has been accelerated. The application of MES technology to data acquisition in the production process of discrete manufacturing workshop can not only smooth the communication and coordination between departments， but also improve production efficiency and reduce costs. Enterprise managers can timely， accurately and effectively supervise the data information of workshop production process through MES technology， and timely adjust the production plan and predict the results. Through understanding the concept， function， role and background of MES system， this paper analyzes the problems encountered in the production data collection of discrete manufacturing workshop. Finally， through the collection of information practice system， the data acquisition system which can improve work efficiency， high accuracy and cost is suitable for enterprises to bear is obtained， which makes the production process visible and solves the problem of production process management.

[Keywords]MES; discrete manufacturing workshop; production process; data acquisition

1 MES系统

1.1 MES系统简述

MES的英文完整名称是：Manufacturing Execution System，翻译成中文就是“制造執行系统”或者说是“生产实施系统”。总的来说就是制造企业应用的生产过程管理和实时监管信息的系统，主要解决车间生产过程中在执行生产任务时遇到的问题。

1.2 MES系统的发展历程

1.3 MES系统的背景

MRPII/ERP发展的需要 完成生产计划指令下达和车间生产信息的实时对接，MES应运而生。如图1所示。

1.4 MES系统的功能

1.5 MES系统的优势

（1）MES系统可以将上层生产计划和底层工业控制进行联通，形成闭环，避免管理空白区域，实现计划、执行、控制的管理闭环。如图2所示。

（2）MES系统可以打通计划、执行、控制三层之间的信息流，让管理者获取不仅实时还准确。如图3所示。

（3）MES可以改变制造生产过程中局部情况，也可以使整体制造企业管理更加协调，便捷，信息交流更加顺畅。

2 基于MES的离散制造车间生产过程数据采集系统

2.1 离散制造概念简述

离散制造简单来说就是一个产品在生产中被分为很多个加工任务来完成。

2.2 离散制造的特点

2.3 基于MES的离散制造车间生产过程数据采集存在的问题

在离散制造企业的车间，生产数据是呈间断性的，断断续续无法连贯体现，每个生产环节数据存在复杂、量多、还很随机，如此繁复的数据导致生产计划和指令下达脱节或者延时的问题。

2.4 基于MES的离散制造车间生产过程数据采集系统

2.4.1 离散制造车间生产过程数据采集的重要性

离散制造车间生产过程数据采集的过程有着承上启下的作用，采集的数据既要向管理者传递设备运行动态、生产加工任务的进度详情、车间工人的动态信息等。向下是要将管理者的生产指令及时传递给生产工人，以便于及时完成生产任务。

2.4.2 基于MES的离散制造车间生产过程数据采集系统的设计

从图4可以看出实现数字化車间的实施步骤，要想成功的实现生产过程的可视化，采集数据就是系统设计的关键环节。基于MES系统运行成功的前提条件也是数据准确、及时的采集。

2.4.3 基于MES的离散制造车间生产过程数据采集系统的实施

在制造车间生产过程数据采集中编码体系的建设是基础，利用条码识别、射频识别、磁卡识别等自动识别技术，其中性价比良好的是条码识别技术。利用识别技术可以快速的实现设备、人员、产品、以及与管理活动有关联的编码。

分析数据，通过系统采集来的静态数据和动态数据进行分析甄别，与需要达成目标的数据进行详细的深入分析。如表8所示。

数据采集的过程中需要将采集进行设置，凡是与管理活动相关的数据都是设计采集点，在设计中分别对人员进出口、动态活动操作区、设备、质量监测等环节，比如针对机器需要设置主轴转速、功率、故障报警等.对于操作人员，人工打卡、手动检修设备、设备故障时及时手动预警等。针对物料，利用条码识别，分别将物料变化的每个环节扫码留资料等等。

2.4.4 基于MES的离散制造车间生产过程数据采集系统的实施效果

（1）有效提升了车间生产设备的寿命

有了数据采集系统后，可以及时针对设备的使用、修整、检修等相关环节进行检测和监控，可以及时发现问题并解决问题，避免设备的二次损伤和操作不当直接报废的情况。由于数据采集及时准确，管理者快速精准的掌控了设备的运行状态，可以随时合理的根据生产计划进行调整，设备的日常维护也更加及时和合理。及时针对设备的使用作出调整，还可以真正提升了生产的效率，确保了产品的质量。数据采集系统成功的降低了设备的故障率，提升了设备寿命，为制造车间节省了成本。

（2）促使制造车间生产过程的管理更加优化

数据采集系统将生产过程变得可视化，让车间工作变得更加和谐。原本由于赶工和疲劳操作，容易导致产品质量不过硬，设备有疲劳运作的现象，操作人员有应付了事的情况，如今在数据采集系统的协助下，针对这两类问题都变得可预知，可根据数据的常规变化和非常规变化，针对人员和设备及时地作出调整。避免为了赶工，不能及时更换刀头，或者操作人员马虎导致产品的废品率、残次率提升的情况。有了数据采集系统后，可以及时根据生产的实际情况进行协调和调整，规避风险的同时，还提升了人员满意度和客户满意度，同时也使操作人员工作更加用心和认真，数据采集系统的应用，无形中也减轻了操作人员的工作量，综合效率得以提高。

（3）有助于生产产品的工艺水平和质量不断提升

数据采集系统不断发现问题，并及时将情况传输给管理者，针对生产中存在的问题，管理者及时作出调整，召集设计师研究改进，避免了产品全部生产结束才发现存在重大问题的情况。利用采集的数据，还可以针对产品的细节进行改良，争取让产品的外观、质量、色泽等更优秀，比如在生产飞机的过程中，离散制造车间就要格外的注意，尤其是一些用在飞机外观上的零件，既要保证质量又要确保美观，这就需要车间采集的数据做好分析，同时通过数据作出的实物预判和真正的实物进行比对，寻找差距和改进之处。

3 结语

综上所述，生产车间在MES系统使用中有了生产过程的实时数据采集系统，使车间生产过程的管理变得更加合理、规范、便捷。采集数据就是首要任务，在采集数据过程要注意采集点的合理正确设置，针对采集到的数据要及时处理，避免数据已提示出现问题，由于管理者拖延未及时发现而造成损失。制造车间生产数据采集系统不仅让生产过程可视化、可控化，更多的是让生产的产品更加地精良、更加符合客户的要求，同时也提升了生产企业的品牌形象和行业地位，吸引来更多更优质的合作客户。

参考文献

[1] 卿建华，陈元斌，鲍敏，等.离散型生产车间数据采集与监控系统[J].制造业自动化，2019（1）：158-172.

[2] 李超，高利伟，史运涛，等.基于MES的离散制造车间生产管理系统设计[J].组合机床与自动化加工技术，2017（5）：149-156.

[3] 杨昀，卢家鑫.离散型制造企业数据采集系统设计及实施[J].研究与开发，2017（7）：29-31.

[4] 白翱，林叶，陈杨，等.射频识别技术在离散生产车间中的应用综述[J].制造技术与机床，2015（1）：47-52，56.

[5] 吕纪伟，宋豫川.基于Holon思想的自动信息采集系统[J].制造技术与机床，2011（2）：122-125.

[6] 刘检华，林晓青，刘金山，等.基于工作流的装配车间生产过程计划和控制技术[J].计算机集成制造系统，2010，16（4）：755-762，771.

[7] 马丽丽.电子装配行业的车间制造执行系统（MES）应用[J].制造业自动化，2019，41（12）：48-51.

[8] 饶运清，李培根，李淑霞，等.制造执行系统的现状与发展趋势[J].机械科学与技术，2002（6）：1011-1016.

[9] 李澍，吴瑜，杨立斌，等.面向离散企业制造执行系统关键技术研究[J].控制工程，2015，22（S1）：13-16.

[10] 于乃功，王新爱，方林，等.离散制造业生产排产算法研究及应用[J].甘肃科学学报，2016，28（1）：39-44.