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做座第十一届MES制造执行系统开发与应用专题

发布时间:2021-10-10 11:13:48 阅读: 来源:钢轨厂家

第十一届MES(制造执行系统)开发与应用专题研讨会成功举行

当前,我国正处于扩大内需、加快基础设施建设和产业转型升级的关键时期,制造业必须抓住机遇,采取有效措施,加快产业结构调整,推动产业优化升级,加强技术创新,促进制造业持续稳定发展,为经济平稳较快发展做出贡献。

为持续推进两化融合,促进制造产业优化升级与增效,由中国自动化学会仪表与装置专业委员会、中国电子工业标准技术协会企业信息化标准工作委员会举办的 第十一届MES(制造执行系统)开发与应用专题研讨会 以 有特色的技术,有特色的应用 为主题,于今年11月8日 2012年中国国际工业博览会 工业自动化展 期间,在上海新国际博览中心召开。本次研讨会受到业界的积极关注,吸引了以企业、最终用户、厂商为主的150余位嘉宾参会。

作为开场白,研讨会的长期支持伙伴汉诺威展览公司总监王桦女士作了热情洋溢的致辞。研讨会的上下午场分别由中国自动化学会常务理事任德祥教授,中国自动化学会理事、中国自动化学会仪表与装置专业委员会主任委员范铠教授主持,先后由中国自动化学会仪表与装置专业委员会、西门子(中国)有限公司、吴忠仪表有限公司、杭州和利时自动化有限公司、上海宝信软件股份有限公司、宝钢股份有限公司宝钢中央研究院、图尔克(天津)传感器有限公司的七位专家做了报告。

由于每个报告各有特色,现场反响热烈,许多与会嘉宾纷纷赞扬:通过这次研讨会,进一步清晰了制造业对两化融合的需求,明确了MES在流程与离散行业应用的特点以及在实施和应用过程中碰到的问题与解决方法,实用性与启发性较强,为开拓眼界、打开思路,推动MES技术的发展和拓展其应用起了积极作用。

首先由丛力群教授作《制造智能化过程中MES未来发展趋势的思考》的主旨报告。他从三方面进行了论述。

①MES发展现状简述。目前我国大多数制造企业利润在5%以下,且面临市场竞争的巨大压力,而制造企业转型又面临主要是企业内部管理跟不上、制造现场不透明等困难,新的经营环境对制造管理也提出许多新的要求,如可视化、分析/决策支持、业务系统同步、关键性能指标控制、外协制造进展情况随时掌握等,为此需要构建实时化、可视化、敏捷化的MES。目前MES在国内外发展的总体状况是:在发达国家,MES被认为与ERP同等重要;在我国,目前应用MES的企业多集中在自动化程度较高的流程行业,离散等行业因没有数据来源,应用较少。我国MES发展目前主要的问题是:MES体系不完整,标准不完善;产品成熟度还不够;底层基础自动化程度不高影响了MES的应用效果;智能化程度不高,现有MES大多只提供了一个替代经验管理方式的系统平台,没有建立面向产品设计与制造一体化的知识库支撑体系;在当前绿色制造背景下,如何高效地利用不可再生能源与生产设备资源,缺乏通过智能传感器、虚拟仿真、智能优化模型库等对千变万化的制造过程进行优化调控的手段。

②新需求与MES。现在制造企业的需求已远远超过对传统MES应用的要求。例如,如将安全生产体系特别是功能安全的体系纳入MES的范畴;MES如何将能源监测、管理系统和其他生产要素统筹安排等,诸如此类要求和变化今后还会不断出现。但制造企业在解决新需求时会面临许多难题,例如制造企业在构建企业信息系统的各个层次时会采用不同厂家的软件与硬件,在构建MES应用系统时,如何满足络化、集成化和协同化成为最大的难题。现在业内一些领先的厂商开始着手建立由ARC咨询集团提出的运营管理平台(OMP)来解决这些问题,通过搭建OMP把MES系统内部所有功能模块和MES与企业级的外部应用系统统一集成,为不同应用系统的集成提供简单易用、高效可靠的平台,并可快速配置、扩展与管理。OMP的核心是协同;其基本特征是:车间与企业之间的运营互连,可视化的统一数据界面,系统规模的可伸缩性;其技术架构是一个基于面向服务的体系结构(SOA)。OMP可以规范和统一多种工厂IT软件的环境,并给企业带来很多效益。丛教授还例举了服装制造产业实施OMP的案例,简述了制造运营管理(MOM)和运营管理的IT综合方法。

③MES将成为智能制造的核心与关键环节。20年来,MES系统的结构是在持续演进的,例如以前是传统的MES,当今MES已纳入OMP平台,未来MES将是制造运营管理(MOM)的基石,但20年来,MES在制造管理中的核心地位没有变。智能制造(IM)是一种由智能机和人类专家共同组成的人机一体化智能系统。智能制造的核心技术包括基于知识的、基于优化的、基于指标的、基于数据的MES。这样,就能使目前的MES智能化,使企业效益进一步提高。我国工业和信息化部每年通过发布智能制造装备指南,以提升八类重大智能制造装备集成创新能力为重点,促进国民经济六大重点领域的示范应用推广。所以,实现智能制造是MES的发展方向。

西门子(中国)有限公司戚锋博士介绍《西门子数字化工厂助力产业升级》。他重点阐述:①数字化工厂。其理念的核心是创新、协同,内容包含数字工程(即通过虚拟制造技术对生产过程仿真,来提前解决实际生产中可能出现的问题,利用计算机技术优化实际生产过程,以及整个生产系统的性能)和未来工厂(这依赖于集成系统、自动化以及强大的信息络技术)。由于数字化工厂实现了制造过程的数字化、信息化与自动化,不仅大大提高制造的精度与效率,而且能够缩短产品开发时间,努力实现产品一次开发成功。数字化、信息化与自动化的整体协同,将最终实现工厂的智能化,提高企业的市场竞争力。数字化工厂的理念及技术,西门子曾在本公司某一工厂里实践,以追求最佳与完美,应用结果取得计划编制、工艺标准下达、生产过程时间缩短,质量信息得到实时反馈,减少库存资金占用等效果。②如何实现数字化工厂。最重要的是要实现产品设计,工艺设计、生产制造、服务维护的闭环营运,并通过共享一个数据库使生产各个环节得到优化。现在西门子的软件产品已经有覆盖产品全生命周期的能力,特别是西门子的MES(SIMATICIT)是数字化工厂的依托,可覆盖生产制造层面各个角落,通过研发、生产与制造智能之间的高度协同,无缝集成,构建企业的数字化工厂。③数字化工厂的典型应用。如从事航空产业的Rolls-Royce公司,它有遍布全球80多个工厂,

吴忠仪表公司陶铮先生在《控制阀制造执行系统的设计与分析》报告中,阐述离散制造企业先天的离散制造环境,约束着离散制造的批量与效率。离散制造要像流程工业 流 起来,就必须开发新的因果关系构建MES,消除人为的离散性、挖掘科学的连续性,提升离散制造的过程水平。他指出,离散制造企业向流程工业企业学习,应变开环为闭环,在总体离散制造环境中,开发出局部的连续制造过程。具体而言,在计划层与制造设备之间,增加制造过程,实现基于多时间分辨率的 再计划 、 再指令 的总体协同、局部连续的制造模式。这种由原来的逐层管控,改造为 递阶分布式 的计划、协调、管控模式会遇到很多问题,如首先是产品复杂,吴忠仪表厂生产的常用控制阀涉及100多个产品系列,近千万个品种规格;其次是制造工艺复杂,制造工艺的并行性、重入性很强。解决这些问题关键是要实施并行工程,其目的是追求总体上最省时间、最有效率、最少浪费。并行得当才能提高效率,但 并行 是很讲条件的,如同时并行的多条工艺工序流,各自的误差要小,重入的次数要少、工序间的交互要少。并行工程的关键要素,既不是机器的同时开动,也不是物料的同时到达,而是管理和操作机器的人们之间具有共同的知识、共享的信息和一体化的行为。然而,要达到这样的水平困难很多,唯一的办法是实施控制阀制造执行系统,依靠两化融合,追求并行与协同。 并行 协同 是离散制造业MES的精髓,其实现的基础是要充分发挥信息系统、产品设计、车间作业、计划、调度等人员的作用;其实现方法是进行 软 实时控制;其资源变量是时间分辨率(制造计划层、调度层、车间执行 反馈层的时间分辨率分别为周、月,日,小时、分钟);其控制技术是 反馈 前馈 ;其实施对象是工序管理点。这些,也是我们离散制造企业对MES的需求。谈到控制阀制造执行系统设计,他说明吴忠仪表厂的控制阀产品采用的是多品种、中小批量、单件定制与成批生产相结合的制造模式,企业最关心的是什么时间生产什么,以及什么时间在生产什么,因此,MES应兼有精益、敏捷、柔性和集成这四种制造模式特征。为此,需构建递阶式与扁平化相结合的控制阀MES的体系结构。递阶控制结构表现为基于企业ERP主计划扩展而来的 高级计划与排程 ;扁平化则通过MES的 实时调度与协调 ,与分布式执行制造指令的 车间实时作业排程 相链接,形成具有并行和并发机制的执行控制反馈机制,以此来简化复杂的控制问题。总之,吴忠仪表厂的MES应是以精益、敏捷、柔性和集成为特征的重要制造管理信息系统。

杭州和利时自动化有限公司是本研讨会的长期支持伙伴。这次,邓全亮博士以《MES在精细化工显身手》为题材,讲述了精细化工生产特点是:品种多、更新快;产品质量稳定,对产品要求纯度高;既包括化学合成,还包括剂型加工和商品化;大多以间歇方式小批量生产;精密的工程技术。精细化工对MES的要求是:能提供全面的质量管理,详细的工艺远程管理,能提供生产计划排产,能提供批生产管理以及安全监控等。具体应用案例如:某一精细化工厂主营业务为不饱和聚酯树脂、苯乙烯、苯酐、加氢苯以及相关联产品与副产品。项目系统模块多;业务复杂;有批次与连续生产;采用DCS自动化基础好等。系统规模:采集层有11套系统(DCS有9套);实时数据库,采集10000点;MES功能模块有11个;调度中心建设;视频监控集成等。MES应用系统总体架构为:自下而上,有生产综合自动化(含DCS、PLC,智能仪表,手工录入),生产数据中心(实时生产数据库、关系数据库),生产管控平台(应用建模、工作流、系统运行平台),应用子系统(MES功能模块),分析子系统(生产与质量控制指标,生产成本分析,节能减排分析),用户整合(生产门户)。其中,MES的总体功能为:实时监控,生产计划,工艺管理,生产调度,库存管理,质量管理,能源管理,设备仪表管理,生产统计,安全与环保管理。该项目实施后,经济效益体现在增加安全、提高质量、节约能源、提高效率四方面。管理效益为整合企业资源,实现无纸化办公;规范管理模式,提高管理水平,提升企业形象;提高员工素质;加快信息流动,提高信息资源的利用率;提高产品市场竞争能力。

上海宝信软件公司王森总监着重介绍《面向中小制造企业的MES平台开发与技术应用》。他叙述:宝信从2011年开始,着力面向中小企业MES的开发与应用。中小企业MES整体解决方案应满足的需求是:完整的企业运营解决方案,满足特定行业的个性化需求,功能灵活适应不断增长的新需求,产品易用性好,整套系统可快速部署,产品总体拥有成本低。宝信MES技术平台总体架构:从横向看,包括项目实施指南及最佳实践,开发标准及规范、组件、组件管理及系统监控以及MES集成开发平台;从纵向看,自下至上包括统一资源管理(含资源库、组件库、Web服务、数据库、NoSQL、其他系统),组件,客户端代理/负载均衡,客户端(浏览器、移动终端、RichClient)。中小企业MES技术重点要加强面向服务的技术架构;高效率,采用C 编制的业务逻辑运行效率(毫秒级),支持跨平台、跨数据库;支持国际化、高可靠性、丰富的组件、强大的安全体系保障系统;可配置程度较高,引入建模技术。为适应不同企业的需求,MES解决方案采用MES标准产品与行业库(MES客户化软件)相结合的技术,并引入核心技术 分层机制,每层都有版本控制,而且互不影响,层次变化及其他所有的变化由平台来控制;保证每层的编程语言一致性。实现分层机制的有效方法是应用集成开发平台,进行负荷传感器不但重要而且贵重工厂建模和业务建模。未来,宝信MES平台技术的发展,将主要从 云计算 技术探索和应用和仿真技术应用两方面进行。 云计算 即分布式计算的应用,有利于加强并检查各接线端子是不是松动对分布式系统的支持,为此需开发 云平台 ,它采用SaaS运营管理方式,支持 多租户 管理、多种计费方式以及安全管理。未来宝信的MES产品要有仿真,仿真的目的:如板坯库仿真,可实现对板坯库存储和物流能力进行评测,对运作计划进行验证和评价,对不同的设计方案、不同的动作计划进行分析对比,结合人机交互对板坯库的动作进行计划排程,达到动作实施周期缩短。

宝钢中央研究院吴建锋教授围绕《精益生产中过程控制面监的问题与对策》详述了由于铁矿石涨价,市场竞争的激烈,宝钢原先的优势已不复存在,为降低成本,进行绿色制造,宝钢需要进行高精度过程控制的精益生产。宝钢热轧精益生产过程控制的关键是:钢材温度、组织成份、尺寸、形状、表面与内在质量。各种消耗,包括钢材氧化皮、电耗、辊耗、废水、其他材料损耗、废次品等是决定成本的主要因素,也是决定热轧领域绿色制造水平的关键。为了进行精益生产,热轧过程控制面临的新问题很多,如工艺路径的变化,产品设计的需质量控制要求,以及过程控制难点。针对上述问题,精益生产中采取的对策是:凭借对冷却系统技术的全面掌握,以不断实现产品目标;冷却模型的精益控制,为产品试制提供便利;模型数据处理与分析,为产品质量稳定提供服务;针对更高冷速需求,模型对厚板冷却设备能力进行了量化分析等。通过这些措施释放设备的最大冷却能力,稳定流量与压力控制,优化响应时间,提高100毫米模型设定精度,实现夺取板轧后的多目标控制,以提高生产节奏,降低生产成本。

三、效果与反响

①反响强烈:七位专家从不同行业、不同侧面介绍了MES的特色技术和特色应用,讲述内容极具知识性、实用性、前瞻性。不少代表说:参加这次会议,有预想不到的收获。特别是,有的代表赞扬丛力群教授吸取学会与宝信有关专家的见解,演讲内容全面有深度,使人增长知识,开阔眼界。有的代表敬佩陶铮先生的报告,认为像他这样清晰、专业地分析离散制造企业的特点后期钢厂操作或更趋于谨慎、需求与对MES系统设计的构想,还是第一次听到。

②业绩喜人:西门子、和利时与宝信在会上介绍了MES的解决方案与应用业绩令人振奋,特别是MES在精细化生产、精益生产、绿色制造、智能制造、数字工厂中的应用引人注目。其中,西门子的MES应用于实行全球设计、全球生产、全球销售的跨国企业,取得的骄人业绩令人印象深刻。宝信在会上讲到未来中小企业MES重点需加强的若干技术中,也响亮地提出要 支持国际化 。这表明,支持跨国企业应用、开拓国外市场将是MES技术未来发展的一大方向。

③前景看好:七位专家介绍了不少新概念、新技术,例如,丛力群教授介绍了运营管理平台(OMP)与制造运营管理(MOM)的新要领;陶铮先生会上曾指出物联(IOT)是离散制造业的第一技术;王森总监在介绍未来宝信MES平台技术时,重点阐述了 云计算 与仿真技术。这些新概念、新技术将引领未来MES的发展。

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