MES在汽車製造中的應用之業務篇(1) -- 衝壓與PMC

汽車製造是一個資金密集型的行業。

比如全新開發一款乘用車，約需要投入5億的研發費用和20億的生產費用。

研發費用大項主要包括：造型設計、工程設計、整車標定、整車試驗、零件試驗、樣車試製、零件開發。

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，設備及安裝約佔3/4，而衝壓車間佔用了約35%的設備安裝費用。

在衝壓車間費用中，設備相關費用約佔1/3，模具相關費用約佔2/3。

假設某款車投產後非常暢銷，銷量超出了工廠的設計產能，那麼能否通過擴建廠房及增加設備來實現呢？

從衝壓車間的角度來看，是相當困難的。

首先由於衝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，充分利用現有設備、三班倒全天候生產是提高產能的關鍵。

衝壓車間的分段工藝包括：拆垛、抓料、送料、對中、上料、清洗、塗油、衝壓、檢驗，多數工藝自動化完成，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，確保作業連續；

- 設備工程師要維護好設備，出現問題要及時解決；

- 系統要及時發現故障及報警，通知相關工程師。

因此，在衝壓車間，MES的主要功能是PMC設備監控。

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

PMC主要採集以下幾類信息：

1) 設備的運行狀態；

2) 設備的異常，如報警代碼、故障代碼；

3) 計數類的統計信息，如當班產量、緩衝區數量；

4) 計時類的統計信息，如累計停線時間；

5) 設備的關鍵工藝參數；

6) 正在加工的產品信息，如序列號、料號、機型；

7) 生產節拍信息，如裝配時間、等待時間、堵塞時間；

8) 線體運行速度、節拍。

從技術上來說，MES主要通過PLC採取設備數據。

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介面層。

PLC按照和MES的介面約定，把PMC對應的業務數據存儲在指定的數據塊中，然後MES通過OPC從PLC獲取數據。

OPC即OLE for Process Control，即面向過程式控制制的對象鏈接與嵌入，能夠把PLC數據塊中的數據映射成OPC伺服器上的內存變數。MES通過OPC客戶端或物聯網網關實現和OPC的通信，下圖顯示了PMC數據數：

圖2.1-1：PMC數據流

我們可以看到，OPC從PLC收集到設備數據後，對數據有2個用途：

1) OPC將數據傳輸給SCADA伺服器，再通過SCADA客戶端輸出實時數據。

2) OPC將數據傳輸給MES伺服器，歸檔到資料庫，再通過報表輸出統計數據。

在車間現場，工人和工程師看的主要是實時數據。

SCADA全稱是Supervisory

目前應用較為廣泛的SCADA產品為：Siemens

SCADA伺服器可以從OPC伺服器上快速同步數據，通常刷新頻率為250ms~1000ms，然後SCADA客戶端從SCADA伺服器上同步數據，再輸出到現場的大屏電視機或LED屏上。

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