MES在變速箱生產(chǎn)線中的應(yīng)用

周 俊, 王德權(quán)，王可心,馬俊慶

(1.大連工業(yè)大學 機械工程與自動化學院, 遼寧 大連 116034；2.大連機床集團有限責任公司，遼寧 大連 116620)

MES在變速箱生產(chǎn)線中的應(yīng)用

周 俊1, 王德權(quán)1，王可心1,馬俊慶2

(1.大連工業(yè)大學 機械工程與自動化學院, 遼寧 大連 116034；2.大連機床集團有限責任公司，遼寧 大連 116620)

在Microsoft Visual Studio 2010環(huán)境下以C#為編程語言開發(fā)了針對變速箱制造的MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))，根據(jù)企業(yè)對制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的需求，提出基于OPC技術(shù)的MES軟件體系結(jié)構(gòu)并建立了基于工作流的變速箱生產(chǎn)線可視化實時裝配過程。同時本系統(tǒng)能夠滿足混線生產(chǎn)的要求，采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了柔性化生產(chǎn)。開發(fā)的MES已經(jīng)應(yīng)用于某變速箱生產(chǎn)線，運行穩(wěn)定。

變速箱生產(chǎn)線；MES；采集數(shù)據(jù)

0 引言

制造執(zhí)行系統(tǒng)MES(Manufacture Executive System)是一個旨在提高企業(yè)制造水平，包含一系列解決方案的信息系統(tǒng)[1]。美國管理界于上個世紀90年代初提出MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))概念。MES強調(diào)控制和協(xié)調(diào)，不僅能與計劃系統(tǒng)進行良好的銜接，還可使計劃落到實處，得到實時監(jiān)控[2]。隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展, 制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中如何實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量有條不紊的生產(chǎn)是企業(yè)發(fā)展的重點[3]。

本文將結(jié)合變速箱生產(chǎn)企業(yè)自身的特點，根據(jù)相應(yīng)的業(yè)務(wù)需求，研究與開發(fā)出適合企業(yè)實際情況和業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行制造系統(tǒng)。通過本系統(tǒng)能夠及時的將工位的數(shù)據(jù)進行采集保存到數(shù)據(jù)庫，監(jiān)控生產(chǎn)過程以及指導生產(chǎn)。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)在某變速箱生產(chǎn)線上使用，運行穩(wěn)定。

1 技術(shù)基礎(chǔ)

在系統(tǒng)實現(xiàn)的過程中，主要應(yīng)用OPC技術(shù)及Microsoft Visual Studio 2010開發(fā)環(huán)境中的窗體應(yīng)用程序和SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫軟件。

SQL Server 2008引入了Microsoft Windows的.NET Framework 的公共語言運行庫 (CLR) Common Language Runtime組件的集成[4]?？梢杂萌魏沃С值?NET Framework的語言創(chuàng)建存儲過程、觸發(fā)器、用戶定義的類型、用戶定義的函數(shù)(標量值和表值)和用戶定義的聚合函數(shù)[5]。

OPC是Object Linking and Embedding(OLE)for Process Control的縮寫。它是微軟公司的對象鏈接和嵌入技術(shù)在過程控制方面的應(yīng)用。OPC以O(shè)LE/COM/DCOM技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶/服務(wù)器模式，為工業(yè)自動化面向?qū)ο蟮拈_發(fā)提供的統(tǒng)一標準，這個標準定義了應(yīng)用Microsoft操作系統(tǒng)在基于PC的客戶機之間交換自動化實時數(shù)據(jù)的方法[6]。

本變速箱裝配線MES的研究與開發(fā)將采用面向?qū)ο蟮能浖w系結(jié)構(gòu)和開發(fā)模式。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計

根據(jù)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的需求和現(xiàn)場實際情況的調(diào)研，設(shè)計出系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖如圖1所示。由于本變速箱生產(chǎn)線是混線裝配，由線首確定生產(chǎn)的變速箱型號，變速箱經(jīng)過壓裝和擰緊工位裝配后，和分線裝配的零件進行匹配，匹配成功后繼續(xù)進行后面的工位加工，所有的工位裝配完成后對已裝配的變速箱進行檢測。在整個裝配過程中本系統(tǒng)主要研究的模塊有：打號及上線模塊，軸類上線及總裝軸類模塊，總成下線打包模塊，返修模塊。圖2為現(xiàn)場生產(chǎn)照片。

圖1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

圖2 現(xiàn)場圖片

3 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要用于存儲系統(tǒng)模塊、PLC通訊所需變量、相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息、工件的質(zhì)量數(shù)據(jù)以及物料信息。建立相關(guān)的表用來存儲數(shù)據(jù)，如 [測量數(shù)據(jù)合格索引]、[測量數(shù)據(jù)合格] 、[MES_裝配數(shù)據(jù)_零部件追溯_數(shù)據(jù)主表] 、 [MES_裝配數(shù)據(jù)_零部件追溯]等。在此基礎(chǔ)上建立了表與表之間相應(yīng)的主外鍵關(guān)系，保證了數(shù)據(jù)關(guān)系的正確性。

圖3 質(zhì)量數(shù)據(jù)關(guān)系圖

在本系統(tǒng)中除了新建相關(guān)的表進行存儲數(shù)據(jù)外，還創(chuàng)建了相關(guān)的視圖以及相應(yīng)的存儲過程用于數(shù)據(jù)的查詢、增加、修改等。提高了系統(tǒng)的工作效率。如圖3所示，此圖中描述了變速箱裝配線MES保存工件質(zhì)量的數(shù)據(jù)表關(guān)系。

根據(jù)生產(chǎn)需要保存的工件質(zhì)量信息，將被存放在表[測量數(shù)據(jù)合格索引]、 [測量數(shù)據(jù)合格]表中，建立了主外鍵關(guān)系。

4 系統(tǒng)流程及界面設(shè)計

經(jīng)過實際調(diào)研及用戶業(yè)務(wù)流程要求設(shè)計本系統(tǒng)流程圖，此處以打號及上線模塊為例，確定此模塊的業(yè)務(wù)流程如圖4所示。

圖4 業(yè)務(wù)流程圖

MES將生成的工件編號寫入到相應(yīng)的DB地址內(nèi)，然后MES給PLC傳遞機型信號，PLC接收到傳遞機型信號后控制打號機打號。由于本模塊同時給兩臺打號機提供工件編號，MES根據(jù)打號機申請打號的先后順序，將生成的工件編號分別寫入到相應(yīng)的DB地址同時給PLC傳遞機型信號。工件打號完成后，PLC給MES工作完成信號，MES保存相應(yīng)的工件信息并將對應(yīng)的DB地址內(nèi)信息清空。

圖5 打號及上線模塊

如圖5，用戶能夠根據(jù)實時的生產(chǎn)需要選擇生產(chǎn)的產(chǎn)品型號以及生成編號的方式：包括自動和手動方式，當用戶選擇完畢，界面上顯示出準備提供給打號機的工件編號，操作者確認后進行件號申請操作，MES把變速箱編號存入到SQL Server2008數(shù)據(jù)庫中并在界面上顯示出整個申請件號的過程，首先確定本模塊處于提供工件編號的正常工作狀態(tài)，之后根據(jù)界面上相應(yīng)的信息提示進行操作。

此模塊能夠根據(jù)用戶選擇的生成模式進行生產(chǎn)，并且通過生產(chǎn)的機型顯示相應(yīng)的工序內(nèi)容以及操作指導等信息。大大體現(xiàn)了MES的靈活性。

5 結(jié)束語

該系統(tǒng)通過SIMATIC NET提供的OPC服務(wù)器建立系統(tǒng)與設(shè)備之間的通訊，實現(xiàn)了MES根據(jù)生產(chǎn)實際情況以及用戶的需求同時為兩臺打號機提供工件流水號，并且保存工件相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。本系統(tǒng)現(xiàn)已應(yīng)用于某變速箱生產(chǎn)線，在大批量變速箱生產(chǎn)過程中系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

[1] 杭曉東.制造執(zhí)行系統(tǒng)MES理論及應(yīng)用研究[D].北京：北京郵電大學, 2003.

[2] 張娜.面向汽車制造企業(yè)的MES [D].上海：上海交通大學, 2008.

[3] 王德權(quán), 張西鵬.面向任務(wù)的制造企業(yè)車間生產(chǎn)能力管理系統(tǒng)[J]. 組合機床與自動化加工技術(shù):2011 (2):105-107.

[4] 德萊尼. 陳寶國,譯.深入解析SQL Server 2008，第1版[M].北京:人民郵電出版社,2009.

[5] 曾毅.SQL Server數(shù)據(jù)庫技術(shù)大全[M].北京：清華大學出版社，2009.

[6] 石靈丹,華斌,朱歆州,等.基于OPC技術(shù)的PC與西門子PLC的實時通訊[J].船電技術(shù):2011,31 (1):9-12.

(編輯 趙蓉)

The Application of MES in Gearbox Production Line

ZHOU Jun1, WANG De-quan1, WANG Ke-xin1,MA Jun-qing2

(1.School of Mechanical Engineering & Automation, Dalian Polytechnic University, Dalian Liaoning 116034, China；2.Dalian Machine Tool Group Co.,Ltd.,Dalian Liaoning 116620,China)

In the Microsoft Visual Studio 2010 environment based on c # programming language developed for gearbox manufacturing MES (manufacturing execution system), according to the enterprise demand for manufacturing execution system (MES), the MES software architecture which based on OPC technology is put forward and the transmission line visual assembly process in real time which based on the workflow is build. The system can meet the requirements of mixed production line, collect quality data, realize the flexible production. The development of MES has been applied in a transmission line and stable operation.

gearbox production line, MES, collect data

1001-2265(2014)06-0147-02

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.06.040

2013-11-19；

2013-12-10

周俊(1988—)男，湖南株洲人，大連工業(yè)大學碩士研究生，研究方向為企業(yè)信息化，(E-mail)387691448@qq.com。

TH132；TG65

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