基于MES的黃豆倉(cāng)管理控制研究與應(yīng)用

吳育聲 王罡

摘要：基于MES的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)黃豆倉(cāng)的管理控制需求進(jìn)行深入分析，開(kāi)發(fā)出一套面向黃豆倉(cāng)的生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的入倉(cāng)管理、筒倉(cāng)管理、出倉(cāng)管理、批次管理、收貨管理、庫(kù)存管理、報(bào)表分析、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備巡檢管理、設(shè)備自控、異常報(bào)警處理等功能。同時(shí)，建立MES與WMS、SAP之間的信息對(duì)接，實(shí)現(xiàn)黃豆倉(cāng)生產(chǎn)作業(yè)控制、黃豆物料跟蹤及質(zhì)量追溯等作業(yè)執(zhí)行層業(yè)務(wù)管理功能。

關(guān)鍵詞：黃豆倉(cāng);MES;管理控制

0 ? ?引言

制造執(zhí)行系統(tǒng)MES全稱(chēng)“Manufacturing Execution System”，是美國(guó)AMR公司（Advanced Manufacturing Research，Inc.）于20世紀(jì)90年代初首次提出，旨在加強(qiáng)ERP計(jì)劃的執(zhí)行功能，將計(jì)劃層同車(chē)間作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制通過(guò)執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)[1]。

1 ? ?黃豆倉(cāng)簡(jiǎn)介

黃豆是醬油類(lèi)調(diào)味品行業(yè)的重要原材料之一，而黃豆倉(cāng)是存儲(chǔ)黃豆的裝置。整個(gè)黃豆倉(cāng)系統(tǒng)由入倉(cāng)系統(tǒng)、儲(chǔ)存系統(tǒng)和出倉(cāng)系統(tǒng)三部分組成。入倉(cāng)系統(tǒng)分袋裝線入豆和散裝線入豆，黃豆在入倉(cāng)過(guò)程中要求兼具雜質(zhì)去除和黃豆重量稱(chēng)量等功能;儲(chǔ)存系統(tǒng)指黃豆儲(chǔ)存在黃豆倉(cāng)中，要求有監(jiān)控倉(cāng)內(nèi)外溫濕度、自動(dòng)通風(fēng)降溫等功能;出倉(cāng)系統(tǒng)主要考慮黃豆出倉(cāng)種類(lèi)、數(shù)量和先進(jìn)先出等因素，并解決與下一道生產(chǎn)工藝相互銜接的問(wèn)題。整個(gè)黃豆倉(cāng)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備有絞龍、刮板機(jī)、提升機(jī)、去石機(jī)、永磁筒、除輕雜、計(jì)量稱(chēng)、黃豆倉(cāng)、閥門(mén)及配套傳感器、行程開(kāi)關(guān)等。詳細(xì)流程圖如圖1所示。

2 ? ?MES設(shè)計(jì)

2.1 ? ?控制內(nèi)容及策略

對(duì)黃豆倉(cāng)管理控制需求進(jìn)行深入研究分析，制定部分主要工藝控制策略如下：

2.1.1 ? ?自動(dòng)選倉(cāng)邏輯

（1）選倉(cāng)的順序：先低料位倉(cāng)，再按順序選擇;

（2）如沒(méi)有可選倉(cāng)，系統(tǒng)彈出報(bào)警;

（3）散裝/袋裝輸送線不能同時(shí)向同一黃豆倉(cāng)送料。

2.1.2 ? ?入倉(cāng)控制

（1）每批次入倉(cāng)前，系統(tǒng)需判斷PLC發(fā)送給上位機(jī)關(guān)鍵設(shè)備的故障字，如果故障字為0，則上位機(jī)在其他條件滿(mǎn)足的情況下，下發(fā)投料開(kāi)始信號(hào)，同時(shí)將投料口、倉(cāng)號(hào)、重量等信息以列表形式發(fā)送給下位機(jī)。如果故障字為其他數(shù)字，上位機(jī)則顯示故障字對(duì)應(yīng)的故障注釋?zhuān)瑫r(shí)鎖定投料開(kāi)始按鈕，禁止投料。

（2）入倉(cāng)盡量保證一批次進(jìn)入同一個(gè)筒倉(cāng)。

（3）達(dá)到高料位報(bào)警或投料口結(jié)束投料按鈕按下之后，PLC將上位機(jī)上一次發(fā)送過(guò)來(lái)的列表信息先清零，等待下一次開(kāi)始投料重新配送，并依此循環(huán)。

（4）入倉(cāng)沖抵工藝要求：若上次入倉(cāng)是A類(lèi)黃豆，為排除運(yùn)輸帶上殘留的A類(lèi)黃豆，本次進(jìn)B類(lèi)黃豆時(shí)要先用2 t進(jìn)行沖抵。

（5）上位機(jī)下發(fā)投料開(kāi)始信號(hào)，PLC需清除計(jì)量秤上的數(shù)據(jù)以保證本次數(shù)據(jù)從零開(kāi)始計(jì)量。

2.1.3 ? ?出倉(cāng)控制[2]

（1）出倉(cāng)的選擇順序：先鎖定待煙熏的倉(cāng)，再以先進(jìn)先出為原則出豆。

（2）出倉(cāng)請(qǐng)求由下一道生產(chǎn)工序提供一個(gè)電平，出倉(cāng)請(qǐng)求電平為1，則開(kāi)閥，反之關(guān)閥。

（3）出倉(cāng)選擇由上位機(jī)完成，當(dāng)出倉(cāng)請(qǐng)求電平為1且系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備無(wú)故障時(shí)，上位機(jī)下發(fā)出倉(cāng)列表到PLC，列表內(nèi)第一個(gè)豆倉(cāng)出料完成則關(guān)閥，并切換到列表內(nèi)的第二個(gè)豆倉(cāng)，依此循環(huán)。

（4）由于出倉(cāng)是有出倉(cāng)計(jì)劃的，在后臺(tái)開(kāi)發(fā)一個(gè)Excel導(dǎo)入模塊來(lái)接收出倉(cāng)計(jì)劃，現(xiàn)場(chǎng)工人選擇出倉(cāng)計(jì)劃執(zhí)行即可。計(jì)劃信息應(yīng)包含黃豆種類(lèi)、數(shù)量等信息。

2.1.4 ? ?質(zhì)量控制

（1）質(zhì)量檢驗(yàn)在WMS里進(jìn)行，MES提供web api由WMS調(diào)用，傳遞質(zhì)檢結(jié)果。

（2）煙熏控制：在MES系統(tǒng)中配置煙熏計(jì)劃，配置一個(gè)鎖定期，在倉(cāng)進(jìn)入鎖定期之后鎖定進(jìn)料，優(yōu)先排出鎖定倉(cāng)大豆，鎖定期時(shí)間可設(shè)定。

2.2 ? ?MES功能模塊設(shè)計(jì)

結(jié)合黃豆倉(cāng)管理控制工藝要求，開(kāi)發(fā)如表1所示MES功能模塊及子模塊內(nèi)容。

2.3 ? ?業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

整個(gè)MES業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

3 ? ?系統(tǒng)功能效果

基于MES技術(shù)開(kāi)發(fā)的黃豆倉(cāng)管理控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中取得了如下良好效果：

（1）提升黃豆倉(cāng)的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)黃豆倉(cāng)的自動(dòng)化操作、網(wǎng)絡(luò)化管理;有效減輕員工的勞動(dòng)工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人力成本。

（2）提升黃豆的品質(zhì)管控。系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出、黃豆追溯、批次管理、定期煙熏、黃豆種類(lèi)防混儲(chǔ)存、沖抵工藝、溫濕度監(jiān)控、風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟停等多項(xiàng)品質(zhì)精細(xì)化控制管理。

（3）實(shí)現(xiàn)MES與WMS、SAP之間對(duì)接，解決工廠內(nèi)部各系統(tǒng)之間的信息孤島問(wèn)題。

（4）依托MES技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息化與自動(dòng)化的深度融合，推進(jìn)工廠的智能化制造建設(shè)。

（5）推進(jìn)工廠無(wú)紙化建設(shè)。依托MES自身功能、MES與WMS之間信息的互聯(lián)互通，系統(tǒng)可減少大量報(bào)表填寫(xiě)。

（6）開(kāi)發(fā)出MES的設(shè)備巡檢模塊。員工使用手機(jī)App掃描設(shè)備二維碼，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的定期巡檢與維護(hù)。

（7）依靠MES設(shè)計(jì)的報(bào)表分析功能，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，讓員工有效掌握生產(chǎn)數(shù)據(jù)并指導(dǎo)生產(chǎn)，如圖3、圖4所示。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

基于MES的黃豆倉(cāng)管理控制系統(tǒng)是一套自動(dòng)化和信息化深度融合的管控系統(tǒng)。在自控方面，系統(tǒng)充分利用條碼技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)黃豆的自動(dòng)入倉(cāng)、自動(dòng)出倉(cāng)、自動(dòng)調(diào)節(jié)倉(cāng)內(nèi)溫濕度等控制功能。在信息化方面，基于MES實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、質(zhì)量追溯等功能。同時(shí)利用MES與WMS、SAP之間信息的互聯(lián)互通，解決工廠內(nèi)部各系統(tǒng)之間信息孤島問(wèn)題，助推工廠智能化制造建設(shè)和工廠工業(yè)4.0愿景的初步實(shí)現(xiàn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 楊裕相，謝康.制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）在制藥行業(yè)中的實(shí)施應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2018（32）：27-35.

[2] 王罡，吳育聲，郭憲堂，等.一種豆倉(cāng)運(yùn)行控制的系統(tǒng)：201610012253.X[P].2016-04-06.

收稿日期：2020-07-21

作者簡(jiǎn)介：吳育聲（1981—），男，廣東肇慶人，機(jī)電高級(jí)工程師，主要從事機(jī)電工程設(shè)計(jì)、安裝與管理工作。