MES在汽車制造中的應用之業(yè)務篇(1) -- 沖壓與PMC

汽車制造是一個資金密集型的行業(yè)。比如全新開發(fā)一款乘用車，約需要投入5億的研發(fā)費用和20億的生產費用。研發(fā)費用大項主要包括：造型設計、工程設計、整車標定、整車試驗、零件試驗、樣車試制、零件開發(fā)。生產費用主要包括：廠房基建、設備及安裝、投產準備。在生產費用中，設備及安裝約占3/4，而沖壓車間占用了約35%的設備安裝費用。在沖壓車間費用中，設備相關費用約占1/3，模具相關費用約占2/3。

假設某款車投產后非常暢銷，銷量超出了工廠的設計產能，那么能否通過擴建廠房及增加設備來實現(xiàn)呢？從沖壓車間的角度來看，是相當困難的。

首先由于沖壓機對地面的平整度及抗壓性要求極高，因此廠房建設時間較長。此外，模具的加工、修整也需要較長的時間。因此，充分利用現(xiàn)有設備、三班倒全天候生產是提高產能的關鍵。

沖壓車間的分段工藝包括：拆垛、抓料、送料、對中、上料、清洗、涂油、沖壓、檢驗，多數(shù)工藝自動化完成，工人主要做一些輔助的操作。

因此，生產、設備、系統(tǒng)都要圍繞著設備為中心，服務好設備：

- 工人要配合好設備，確保作業(yè)連續(xù)；
- 設備工程師要維護好設備，出現(xiàn)問題要及時解決；
- 系統(tǒng)要及時發(fā)現(xiàn)故障及報警，通知相關工程師。

因此，在沖壓車間，MES的主要功能是PMC設備監(jiān)控。

PMC全稱是Production Monitoring and Control，即生產監(jiān)視及控制，但在MES領域，PMC模塊主要關心設備的監(jiān)視。

PMC主要采集以下幾類信息：
設備的運行狀態(tài)；
設備的異常，如報警代碼、故障代碼；
計數(shù)類的統(tǒng)計信息，如當班產量、緩沖區(qū)數(shù)量；
計時類的統(tǒng)計信息，如累計停線時間；
設備的關鍵工藝參數(shù)；
正在加工的產品信息，如序列號、料號、機型；
生產節(jié)拍信息，如裝配時間、等待時間、堵塞時間；
線體運行速度、節(jié)拍。

從技術上來說，MES主要通過PLC采取設備數(shù)據(jù)。

PLC全稱是Programmable Logic Controller，即可編程邏輯控制器，是設備的邏輯層和應用接口層。
PLC按照和MES的接口約定，把PMC對應的業(yè)務數(shù)據(jù)存儲在指定的數(shù)據(jù)塊中，然后MES通過OPC從PLC獲取數(shù)據(jù)。
OPC即OLE for Process Control，即面向過程控制的對象鏈接與嵌入，能夠把PLC數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)映射成OPC服務器上的內存變量。MES通過OPC客戶端或物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關實現(xiàn)和OPC的通信，下圖顯示了PMC數(shù)據(jù)數(shù)：



圖2.1-1：PMC數(shù)據(jù)流

我們可以看到，OPC從PLC收集到設備數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)有2個用途：OPC將數(shù)據(jù)傳輸給SCADA服務器，再通過SCADA客戶端輸出實時數(shù)據(jù)。OPC將數(shù)據(jù)傳輸給MES服務器，歸檔到數(shù)據(jù)庫，再通過報表輸出統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

在車間現(xiàn)場，工人和工程師看的主要是實時數(shù)據(jù)。

SCADA全稱是SupervisoryControl And Data Acquisition，即監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。制造工程部門可以通過SCADA軟件實現(xiàn)遠程監(jiān)視和控制操作，而IT主要通過SCADA采集和顯示數(shù)據(jù)。
目前應用較為廣泛的SCADA產品為：SiemensWinCC，RockwellFTView，GECimplicity。

SCADA服務器可以從OPC服務器上快速同步數(shù)據(jù)，通常刷新頻率為250ms~1000ms，然后SCADA客戶端從SCADA服務器上同步數(shù)據(jù)，再輸出到現(xiàn)場的大屏電視機或LED屏上。