生产过程智能化ppt1复习过程.ppt
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1、2007 HAND Enterprise Solutions Co.,Ltd.All rights reserved.生产过程智能化ppt1一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势目前制造业在生产制造过程中面临的挑战目前制造业在生产制造过程中面临的挑战 知识管理和重用知识管理和重用 捕捉工艺知识,通过可配置的工艺规划实现知识重用 协同协同 需要更好的工艺规划、工艺验证、工艺文档编制与管理、制造过程管理和服务的平台 质量提升和六希格玛控制质量提升和六希格玛控制 避免质量隐患和下游的错误,减少无价值活动造成的浪费 提高生产能力提高生产能力
2、 不断改进生产效率,提高制造的敏捷性和灵活性什么是数字化制造什么是数字化制造?数字化制造是采用先进的IT技术支持制造过程规划、工艺过程仿真与验证、制造过程优化的业务手段,用来构造灵活和创新的生产制造系统。数字化制造贯穿了整个制造企业及制造供应链。作为产品生命周期管理(PLM)领域中的核心部分,数字化制造解决方案是制造过程工艺规划、制造工程和车间制造执行环境的中坚支柱。一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势数字化制造提供的功能数字化制造提供的功能 完整的工艺过程数据管理完整的工艺过程数据管理 零件加工零件加工/装配过程仿真与验证装配过
3、程仿真与验证 工艺过程文档管理工艺过程文档管理 生产能力平衡与优化生产能力平衡与优化 维修服务计划和流程验证维修服务计划和流程验证 测量数据分析测量数据分析 工厂布局和物流仿真工厂布局和物流仿真 制造信息制造信息PMIPMI管理管理 制造资源管理和知识的重用制造资源管理和知识的重用 一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势数字化制造的范围数字化制造的范围数字化数字化产产品开品开发发数字化制造数字化制造制造制造执执行系行系统统一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势制造过程的数
4、字化、信息化与智能化制造过程的数字化、信息化与智能化 制造过程的数字化、信息化与智能化的最终目标不仅是要快速开发出产品或装备,而且要努力实现产品或零部件一次开发成功。因此,美国提出了基于建模与仿真的可靠制造。制造装备高精度、高效与智能化制造装备高精度、高效与智能化 信息技术的应用将大大提高制造装备的精度与效率,并实现自动化与智能化。制造的网络化与柔性化制造的网络化与柔性化 在经济全球化的格局下,基于网络的制造技术将得到广泛应用,制造装备和制造系统的柔性与可重组成为21世纪制造技术的显著特点。一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势主要
5、内容主要内容u现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势 u制造执行系统(制造执行系统(MESMES)u集散控制系统(集散控制系统(DCSDCS)u在线监测和自动化系统在线监测和自动化系统 u生产过程智能化主要支撑软件及硬件产品介绍生产过程智能化主要支撑软件及硬件产品介绍 二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)1.MES1.MES的定义:的定义:u定义一(定义一(AMRAMR定义)定义)MES是在公司的整个资源按其经营目标进行管理时,为公司提供实现执行目标的执行手段,通过实时数据库连接基本信息系统的理论数据和工厂的实际数据,并提供业
6、务计划系统与制造控制系统之间的通信功能。u定义二(定义二(MESAMESA定义定义 )MES能通过信息的传递,对从订单下达开始到产品完成的整个产品生产过程进行优化的管理,对工厂发生的实时事件,及时作出相应的反应和报告,并用当前准确的数据对进行相应的指导和处理。2.MES2.MES的发展历史:的发展历史:二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)2.MES2.MES的发展历史:的发展历史:ISA-95 MESISA-95 MES的应用范围的应用范围二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)2.MES2.MES的发展历史:的发展历史
7、:ISA-95 MESISA-95 MES制造作业模型制造作业模型二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)2.MES2.MES的发展历史:的发展历史:3.MES3.MES的组成和结构的组成和结构 二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)4.MES4.MES在我国的发展在我国的发展 1 1u制造业水平的提高,不单是采用设备自动化,提高生产管理信息系统的效率显得更为重要。在我国,MRPII、ERP已逐渐趋于成熟与普及,而面向制造执行层的MES软件在开发与应用方面还比较薄弱。u随着企业信息化应用水平的不断提高,企业逐渐认识到实现企
8、业计划层与车间执行层的双向信息流交互,通过连续信息流来实现企业信息全集成,是提高企业敏捷性的一个重要因素。u“十五”期间,国家863项目研究,将MES作为重点研究课题,流程工业领域MES成为技术研究的突破口。二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)4.MES4.MES在我国的发展在我国的发展 2 2 流程工业最突出的特点是,生产线自动化程度高,制造过程的信息已经取流程工业最突出的特点是,生产线自动化程度高,制造过程的信息已经取得,具备了信息数据基础,得,具备了信息数据基础,MESMES的重要性充分显现出来,企业对的重要性充分显现出来,企业对MESMES产生了迫切产生了迫切需求,流程工
9、业需求,流程工业MESMES实施条件基本成熟。由此,在实施条件基本成熟。由此,在20012001年,国家年,国家863/CIMS863/CIMS主题将主题将流程工业中,钢铁、石化行业的流程工业中,钢铁、石化行业的MESMES技术和应用的研究作为重点项目立项,下达技术和应用的研究作为重点项目立项,下达了首批研究课题,最终目标是获得了首批研究课题,最终目标是获得MESMES技术研究成果、形成系统、实现产品的工技术研究成果、形成系统、实现产品的工程应用。程应用。二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)4.MES4.MES在我国的发展在我国的发展 3 3 近几年我国近几年我国MESMES的研
10、究和产业都有了比较大的发展,但是,国内的研究和产业都有了比较大的发展,但是,国内MESMES的研究的研究开发和技术应用仍然与国外有相当大差距,主要表现在以下两个方面:开发和技术应用仍然与国外有相当大差距,主要表现在以下两个方面:二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)4.MES4.MES在我国的发展在我国的发展 4 4uMES中很主要的内容是生产过程管理,其中必然要涉及生产计划,包括产品的质量计划、消耗计划、成本计划等等,这些计划最终通过调度指令、生产活动。过程优化问题是我国MES研究中的弱项。uMES的智能化,也是我国MES研究开发与国外有差距的一个方面。过去,生产过程管理,凭借管
11、理人员和操作人员的经验,我国MES系统仅仅提供了一个替代经验管理方式的操作系统平台,但是,如何将生产管理者的经验固化在MES系统中,在我国MES研究开发中还没有涉及。MES智能化是未来我国MES实现跨越发展的主要方向。存在的主要问题:存在的主要问题:(1)MES(1)MES体系还不完整。基本功能不完善,缺乏过程管理与优化等面向典型行业的体系还不完整。基本功能不完善,缺乏过程管理与优化等面向典型行业的核心模块。针对离散制造业尚无完整、系统的核心模块。针对离散制造业尚无完整、系统的MESMES解决方案和成熟的软件产品。解决方案和成熟的软件产品。(2)(2)缺乏缺乏MESMES技术标准。技术标准。M
12、ESMES的设计、开发、实施、维护缺乏技术标准,影响了的设计、开发、实施、维护缺乏技术标准,影响了MESMES产品的技术性能,加大了系统开发和应用的成本,与国外同类产品的技术性能,加大了系统开发和应用的成本,与国外同类MESMES产品竞争没产品竞争没有优势。有优势。(3)(3)集成性还没有完全解决。由于缺乏统一的工厂数据模型,集成性还没有完全解决。由于缺乏统一的工厂数据模型,MESMES各功能子系统之各功能子系统之间以及间以及MESMES与企业其它相关信息系统之间缺乏必要的集成,导致与企业其它相关信息系统之间缺乏必要的集成,导致MESMES作为企业作为企业制造协同的引擎功能远未得到充分发挥。制
13、造协同的引擎功能远未得到充分发挥。二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)4.MES4.MES在我国的发展在我国的发展 5 5存在的主要问题:存在的主要问题:(4)(4)通用性和可配置性较差。现有系统通常针对特定需求,很难应对企业业务流程通用性和可配置性较差。现有系统通常针对特定需求,很难应对企业业务流程的变更或重组,由于缺乏基于工厂数据模型的数据集成技术,系统的可配置性、的变更或重组,由于缺乏基于工厂数据模型的数据集成技术,系统的可配置性、可重构性、可扩展性较差,严重制约可重构性、可扩展性较差,严重制约MESMES系统的推广应用。系统的推广应用。(5)(5)实时性不强。实时性不强。
14、MESMES作为面向制造车间的实时信息系统,实时性是实现作为面向制造车间的实时信息系统,实时性是实现MESMES功能的功能的基础。现有系统缺乏准确、及时、完整的数据采集与信息反馈机制,在底层数基础。现有系统缺乏准确、及时、完整的数据采集与信息反馈机制,在底层数据的实时采集、多源信息融合、复杂信息处理及快速决策等方面非常薄弱。据的实时采集、多源信息融合、复杂信息处理及快速决策等方面非常薄弱。(6)(6)智能化程度不高。智能化程度不高。MESMES中所涉及的信息及决策过程非常复杂,由于缺乏智能机中所涉及的信息及决策过程非常复杂,由于缺乏智能机制,现有制,现有MESMES大多只提供了一个替代经验管理
15、方式的系统平台,通常需要大量大多只提供了一个替代经验管理方式的系统平台,通常需要大量的人工干预,难以保证生产过程的高效和优化。的人工干预,难以保证生产过程的高效和优化。二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)4.MES4.MES在我国的发展在我国的发展 5 5u设计面向对象的设计面向对象的MESMES模型以支持应用集成。模型以支持应用集成。u设计分布式设计分布式MESMES对象网络以支持实时活动。对象网络以支持实时活动。u设计设计MESMES工作流模型以支持各种控制策略,加强过程管理。工作流模型以支持各种控制策略,加强过程管理。u设计基于知识的规则以支持管理基于设计基于知识的规则以支
16、持管理基于MESMES的产品。的产品。u集成集成CORBA/STEPCORBA/STEP以实现与以实现与PDMPDM的无缝集成。的无缝集成。u设计设计MESMES智能代理以支持虚拟企业中智能代理以支持虚拟企业中MESMES应用。应用。二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)5.MES5.MES的发展的发展趋势趋势改善改善项项目目统计统计数据数据缩短制造周期时间平均降低:35%降低的幅度:10-80%降低或消除资料进入的时间 平均降低:36%降低的幅度:0-90%近乎一半的报告中,反应有50%以上的降低减少在制品(WIP)平均降低:32%降低的幅度:0-100%降低或排除转换间的文书工
17、作平均降低:67%降低的幅度:0-200%改善产品质量平均降低:22%降低的幅度:0-65%排除书面作业和蓝图作业的浪费平均降低:55%降低的幅度:0-100%在62%的回应里,有75%以上有减少二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)6.MES6.MES的的功能作用功能作用 二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)调查企业中,调查企业中,75%75%为离散制造企业,为离散制造企业,16%16%为批量为批量/流程制造企业,流程制造企业,9%9%为混合型企业,为混合型企业,它们平均应用它们平均应用MESMES的时间为的时间为2.32.3年。年。7.MES7.MES可量化的直接
18、经济效益可量化的直接经济效益 (MESAMESA调查)调查)目前,我国目前,我国MESMES开发的产品主要是软件供应商、企业自主开发、企业与科研院所共同开开发的产品主要是软件供应商、企业自主开发、企业与科研院所共同开发几种主要的研究开发途径。而且行业的需求对于国产发几种主要的研究开发途径。而且行业的需求对于国产MESMES有着很大的促进作用。譬如,在有着很大的促进作用。譬如,在对对MESMES需求最迫切的钢铁和石化行业,催生了国产需求最迫切的钢铁和石化行业,催生了国产MESMES系统做得比较理想的宝信和石化盈科系统做得比较理想的宝信和石化盈科公司。除了他们,国内还有华铁海兴、灵蛙等等。公司。除
19、了他们,国内还有华铁海兴、灵蛙等等。(六支力量)(六支力量)u AspenTechAspenTech公司的公司的AspenTechMfg.SuiteAspenTechMfg.Suiteu GE FanucGE Fanuc公司的公司的CimplicityAdvantageCimplicityAdvantageu HoneywellHoneywell公司的公司的POMSPOMSu Rockwell AutomationRockwell Automation公司的公司的RSBizwareRSBizwareu CamstarCamstar公司的公司的InSiteMESInSiteMESu Siemen
20、s Siemens 公司的公司的SIMATIC IT Production SuiteSIMATIC IT Production Suiteu WonderwareWonderware公司的公司的Factorysuite2000Factorysuite2000u EMSEMS公司的公司的TCM-MESTCM-MESu CIMNET CIMNET 的的FactelligenceFactelligenceu 二、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)8.MES8.MES的主要供应商的主要供应商 MESMES供应商:北美供应商:北美55%55%,欧洲,欧洲42%42%,澳洲,澳洲3%3%二、
21、制造执行系统(二、制造执行系统(MESMES)8.MES8.MES的主要供应商的主要供应商 MESMES应用案例介绍组织范围应用案例介绍组织范围供供应应商商材材材材料料料料受受受受入入入入材材材材料料料料受受受受入入入入活塞4条曲轴4条上轴承4条下轴承3条气缸4条冲压落料冲压成形上盖线卷筒线壳体线粗加工1热处理1铸造2热处理2粗加工1装箱1物流物流上盖线2卷筒线3壳体线3材料仓材料仓检查线3泵体线3组立线3涂装线1完成线3冲压2退火2卷线4条浸漆3压铸2转子完成4材料仓材料仓冲压(3台机)退火(2台机)卷线(4条线)浸漆(1条钱)压铸(3条线)转子完成(3条线)引出线(1条线)冲压落料1冲压成
22、形2上盖线3卷筒线3壳体线3粗加工1热处理1 铸造2热处理2粗加工1装箱1活塞3气缸3曲轴3上轴承3下轴承3材料仓材料仓组立线3涂装线1完成线3检查线3泵体线3二二二二厂厂厂厂制制制制品品品品仓仓仓仓一一一一厂厂厂厂制制制制品品品品仓仓仓仓客客户户第第第第二二二二工工工工场场场场图例说明:本期实施组织范围MESMES应用案例介绍部品范围应用案例介绍部品范围u部品范围部品范围p主要原材料主要原材料不可数材料:电磁钢板、漆包线不可数材料:电磁钢板、漆包线可数材料:储液器、购买的机加工毛坯件、滑块可数材料:储液器、购买的机加工毛坯件、滑块p半成品半成品机加工完工品:上下轴承、汽缸、活塞、曲轴机加工完
23、工品:上下轴承、汽缸、活塞、曲轴马达:定子铁芯、转子铁芯、热处理完成品、转子压铸件、转子组件、马达:定子铁芯、转子铁芯、热处理完成品、转子压铸件、转子组件、定子组件定子组件板金:上盖、壳体、前板、后板板金:上盖、壳体、前板、后板组立:泵体组件组立:泵体组件p成品成品组立:成品压缩机组立:成品压缩机MESMES应用案例介绍业务范围应用案例介绍业务范围制造制造 物流物流车间加工和装配车间加工和装配质量状态控制质量状态控制产品条码生成产品条码生成交付交付附件包装附件包装产品包装产品包装车间配送、退料车间配送、退料返工、维修返工、维修供应商送货供应商送货物料条码生成物料条码生成IQCIQC物料接收物料
24、接收接收入库及退回接收入库及退回物料的发放和退回物料的发放和退回物料的转移物料的转移发运和退货发运和退货工序报工工序报工/废废生产入生产入/退库退库热处理和清洗热处理和清洗MESMES应用案例介绍可实现目标应用案例介绍可实现目标u工厂成果的可视化工厂成果的可视化p材料受入的及时反馈p生产材料投入的及时反馈p重要零部件的加工情况p订单的装配进度u品质控制和追溯品质控制和追溯p产品追溯链的构建p材料或半成品质量状态控制p重点工序质量数据的及时反馈MESMES应用案例介绍:实施方案应用案例介绍:实施方案u采集方式采集方式条形码IC卡RFIDPLC集成u采集手段采集手段PCScannerPDAu采集地
25、点采集地点现场u采集网络采集网络有线网络和无线网络u数据采集数据采集u条码设计条码设计u业务处理业务处理供应商送货资材仓库管理机加工业务处理马达业务处理组立业务处理压缩机捆包业务处理u执行控制执行控制u质量控制质量控制MESMES应用案例介绍:实施方案应用案例介绍:实施方案u数据采集数据采集u条码设计条码设计u业务处理业务处理供应商送货资材仓库管理机加工业务处理马达业务处理组立业务处理压缩机捆包业务处理u执行控制执行控制u质量控制质量控制设计原则设计原则 一致性 可视性 全面性 经济性 一定的唯一性 p条码规范 条码类别物品编码追溯号流水号p条码的可追溯设计每一个物理标签内容为追溯链的基本单位
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