目 录
1项目概述 4
1.1项目背景 5
1.2信息系统架构与本系统主要功能模块 8
2系统构架与主要模块 10
3系统运行平台建设 14
3.1数据传输 络 14
3.2数据采集系统 15
3.3MES系统运行平台 18
3.4 RFID系统 19
4生产管理（MES）系统设计 20
4.1SCADA系统 21
4.2生产计划 25
4.3 废、质检、返修处理 28
4.4作业执行 29
4.5生产现场MES硬件需求 31
4.6配送管理 32
4.7设备管理 36
4.8能源管理 43
4.9生产追溯 46
4.10生产统计 47
4.11质量统计 49
4.12软件结构 52
4.12.1设计标准 52
4.12.2软件技术 53
4.12.3软件架构 53
5项目管理 55
5.1项目计划 55
5.2项目组织 56
5.3客户成员 56
5.4开发成员 57
6项目实施 60
6.1项目流程 60
6.2进度与质量控制 62
7系统配置表 64
1项目概述
本方案是根据XX公司科技有限公司生产管理和自动化系统现状，以及与纽米科技生产管理者、经营管理和信息部负责人交流情况，结合MOX（中国）有限公司多年来对生产管理系统开发、远程数据传输和在线监测系统的工程技术经验编写的。最终的系统功能设置以双方最终确认的《系统详细设计文件》等技术文件为准，力求满足系统各项功能要求。
本系统的实施目标和工作范围，由以下五部分系统实现：
1.1项目背景
对XX公司来说是机遇与挑战并存，加强生产管理、稳定和提高产品质量、降低消耗才是提高市场竞争力的关键，也是建设本系统的核心目的。换言之，XX公司科技公司信息化建设在本阶段应该是以生产管理为核心，提升企业产品品质、提高产品直通率、通过管理提升生产产能降低生产成本为目标，建设生产过程管理与控制、提高车间透明化的生产管控系统。
根据国内外同行业信息化建设的经验，本系统建设应该以平台化、成熟技术为基础，采用B/S系统架构、SOA软件架构，遵循ISA95国际标准，按照MES（制造执行系统）建设思路进行；采用总体设计，分步实施，既摈弃条码系统放弃订制开发的局部化思路，又不搞大而全的系统建设，走先进原型+二次开发的道路，使企业获得系统的业务架构符合XX公司的实际，系统实施快捷、系统接口开放的MES系统。
XX公司的MES系统项目是基于标准化流程的前提下，通过SCADA、MES、ERP系统的整合以实现精细化生产管理，XX公司EMS建设主要目标是：
1.2信息系统架构
本项目MES系统主要功能模块如下：
2本系统构架与主要模块
根据调研的需求，XX公司MES系统从构架上包括如下模块以及接口。
|
序 |
分类 |
模块 |
功能说明 |
|
1 |
基础建模 |
物料主数据 |
同步ERP或在MES中定义ERP不设定的物料、产品的基础数据 |
|
2 |
产品流程 |
定义产品/半成品制造的工艺流程，包括工艺条件、工艺目标等，用于生产工序顺序、物料、工艺要求等控制和 警。 |
|
|
3 |
生产资源 |
定义生产车间、工作单元、工位的隶属结构关系 |
|
|
4 |
存储资源 |
定义基础的存储资源信息，按照一定的层次结构设定存储资源 |
|
|
5 |
用户管理 |
定义企业组织构架、用户、用户权限、角色、以及作业单元的授权 |
|
|
6 |
业务处理 |
生产计划 |
从ERP获取生产计划或从MES直接按批次下达生产作业计划，生成派工单/随工单并发布。 对计划进行发布、分解、暂停/恢复、取消、强制完成等的操作，并触发现场执行时对计划的调整和控制。 |
|
7 |
生产现场管理 |
对在制品的批次的暂停/恢复、拆分、合并、跟踪、 废、作业指派、状态查询等处理业务。 |
|
|
8 |
设备管理 |
对设备工装的台账、维修、点检、盘点业务的管理。通过设备维护保养有效期、使用次数等制定PM计划，并实时提醒设备使用控制。 |
|
|
9 |
配送管理 |
对接ERP计划给物料库管部门，完成对车间现场存储资源的管理，并且能够对发料、车间配送、生产入库等操作进行控制，支持车间现场物料存储的详细信息查询。 |
|
|
10 |
作业 工与核算 |
在半成品、产品完成后及时 工，系统实时记录，并按实时或每班/每天将 工数据传给SAP的ERP系统，及时进行物料消耗扣减，并通过与SCADA系统集成，将所 工的产品能耗统计对应，核算单位产品的能耗。 |
|
|
11 |
质量管理 |
生产过程质量数据记录，质量异常处理，与实时数据库集成的SPC分析。 |
|
|
12 |
作业执行及数据收集 |
作业执行面板 |
现场作业的防错控制，批次作业计划执行，批次信息条码化，人员信息、物料信息、检验结果信息的收集以及控制。 |
|
13 |
作业指导书 |
工艺指导文件电子显示以及切换，按批次进行作业下达。 |
|
|
14 |
数据应用 |
业务查询 |
查询类业务操作以及产品/半成品的作业加工履历 |
|
15 |
生产追溯 |
追溯产品的制造过程以及物料的使用情况。通过设备、人员、物料进行逆向追溯。 |
|
|
16 |
生产统计 |
生产进度、生产周期、产量、设备利用率等的统计 |
|
|
17 |
KPI分析 |
根据企业KPI要求，给出产品不良率、一次通过率、不良原因分布等质量数据的统计分析 告，为管理的改善提供资讯。 |
|
|
18 |
能耗统计 |
对车间能耗、产品单耗等进行统计分析。 |
|
|
19 |
调度看板 |
生产进度看板、产线看板、生产节拍监视看板、设备工装到期看板等调度用监视或提醒和 警看板。 |
3系统运行平台建设
本系统运行平台建设内容包括：全厂生产实时数据采集系统（SCADA）、主要库管条码/RFID数据收集系统、质检数据录入的光纤数据传输 络（数据通道），实时数据库系统和基于B/S架构、遵循ISA95国际标准的生产管理系统（MES，即制造执行系统）数字化工厂运行平台。
3.1数据传输 络
数据采集与传输是本系统建设的基础。本系统基础数据包括：生产实时数据（设备运行工况数据和能耗数据）、录入数据（从SAP-ERP读取的生产计划数据、提供给SAP-ERP的入库数据、质量检验数据和机台录入数据）。按不同的数据类型采用合适的数据采集方式，单条生产线为一个数据采集子站，全公司各车间之间用光纤环 连接成数据传输 络接入系统运行平台。
3.2数据采集系统
3.2.1 PLC/DCS系统数据采集
XX公司科技有限公司PLC系统主要有西门子S7系列、AB公司的ControlLogic系列，这些PLC 具有1个或者2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。我们要求业主方预留至少1个RS485通讯口，如果所有通讯口都被占用，因此每台PLC还需增加以太 模块。
我们将配置Blossim iNet系列工业智能 关与HyperDB实时数据库与PLC/DCS连接，通过iNet 关采用OPC方式或TCP/IP方式采集PLC/DCS数据，通过工业以太 将实时数据传给安装有HyperDB实时数据库的服务器，HyperDB强大的SCADA功能和数据存储功能为MES提供可追溯的生产过程工况数据和能耗数据，同时为SPC质量分析提供实时数据。
3.2.2 变频器与仪表数据采集
纽米公司生产线是用电加热，装置的电机功率强大，依靠变频器控制；仪表包括两部分，一是智能电力仪表，二是条码扫描枪或电子标签RFID，这些变频器和仪表都具备RS485或RS232通讯接口，为保证信 传输的稳定，不受干扰，将所有仪表信 经过串口服务器转换成以太 ，在工业智能 关上集中采集这些计量仪表数据，再转换为TCP/IP通过光纤 络把数据采集到实时数据库中。
3.2.3 手工录入功能
生产过程中有部分人工录入的数据，如生产计划数据、出入库数据、质量检验数据和机台录入数据等等，本系统在MES客户端预留人工输入界面，录入的数据及时传送到系统数据库保存、处理、分析和共享。
3.2.4 与SAP-ERP和SCADA系统数据接口
根据纽米公司领导的要求，本系统建设必须摈弃只做条码系统的理念，杜绝信息孤岛。因此本系统的核心部分—-MES系统必须与已经建设的SAP的ERP系统，以及生产线自控系统进行有效的集成，形成较为完整的生产经营管理与控制一体化系统。
MES系统将从SAP中读取生产计划数据和原材料仓库发料数据，生成按批次的生产作业计划和随工单，MES的批次与ERP的投料批次建立对应关系，MES管理并控制生产过程，当生产过程完成进行生产 工时，MES将所有的 工数据、工时数据甚至本批次的能耗数据写入一个中间件数据表，SAP在任何时间都能够从中间表读取生产计划完成的数据，以便进行成本核算等经营管理处理。MES将 工数据放入中间表，有效进行数据转存和故障隔离，避免因ERP系统掉线时影响生产业务系统的运行，反之也成立。
MES与生产线自控系统的接口，根据重庆工厂调研情况，生产线自控系统是AB公司和SIEMENS公司的PLC系统，我公司对包括这2家公司在内的国际知名品牌PLC都有基于通讯协议的驱动软件，可直接与PLC通讯采集数据，也可以通过OPC方式从PLC的HMI采集实时数据，获得所有的生产线运行工况参数，并将这些数据放入HyperDB实时数据库中，通过HyperDB写入关系数据库中，MES从关系数据库获得数据用于生产过程管理，并将工况参数与产品批次对应，进行追溯管理和SPC分析。
MES与生产线能耗数据的接口，采用iX-D系列工业智能 关与智能电能仪表连接的方式，iX-D已经内置了数百种包括电力规约在内的通讯协议，直接采集设备能耗数据进入MES系统的能源管理模块进行业务处理。
MES与RFID的接口，将在MES系统的数据收集模块中处理。
3.3MES系统运行平台
下述硬件配置为建议方案，方案中建议了硬件的类型和至少需要达到的性能指标。
3.3.1服务器配置
E5-2620 v2 2.1GHz 6C / 1*8G/ 2*300GB 2.5″ HS / M5110e Raid 0,1 / 2*550W /三年/Sserver 2008 标准版
2颗E5-2680 V2 处理器,128G内存,2*300G SAS 10K 硬盘，4口千兆 口;2*8G 双口HBA、DVD-ROM/冗电 /三年/server 2008 标准版
用途：在线数据库和MES应用软件系统，需连续不间断运行，稳定要求高。
建议配置：除磁盘要求稍低外，其他与SCADA服务器相同
3.3.2客户端配置
本客户端既作为SCADA系统的操作员站又作为工程师站，也可以通过Web访问MES系统。建议配置计算机为：i5-4570处理器，4GB内存，500GB硬盘，集成显卡，22寸显示器，Win7专业版
3.4 RFID系统
本节内容单独设计并说明。
4生产管理（MES）系统设计
根据现场调研和双方确认的项目需求，本系统的管理目标如下：
|
序 |
业务范围 |
目标 |
|
1 |
工艺 |
工艺文件现场电子化，工艺目标、工艺条件与SCADA系统集成，形成在MES系统中 警的触发点 |
|
2 |
生产作业计划 |
与ERP系统集成，根据ERP的生产计划生成车间生产线作业计划，按此计划定额发料 |
|
3 |
生产过程信息透明化，实现生产过程从物料到成品的追溯 |
|
|
4 |
提高现场配送的及时度 |
|
|
5 |
车间产量 表自动生成减少统计工作量 |
|
|
6 |
核算工厂产能，车间调度根据产能和物料核算结果对ERP的生产计划进行修正 |
|
|
7 |
可视化、实时化的生产作业计划执行反馈，对生产 工实时处理 |
|
|
8 |
能源管理、产品单耗分析、生产线能耗分析 |
|
|
9 |
物资物流 |
将生产线投料和完工信息与ERP系统集成，提高物料库存信息准确及时性 |
|
10 |
与条码系统和RFID系统集成，减少人工输入数据操作，提高物料数据的准确性，降低物料配送的错误发生 |
|
|
11 |
质量 |
与SCADA系统和在线检测系统集成，提供离线检测数据录入窗口，支持SPC进行检测数据分析 |
|
12 |
IQC、OQC、IPQC信息电子化 |
|
|
13 |
设备、物料、产品、人员追溯 |
|
|
14 |
实现电子化的质量异常处理记录 |
|
|
15 |
设备 |
实现设备台帐的电子化管理 |
|
16 |
PM（保养、维护）计划制定以及过程管理，提前调整生产作业计划 |
|
|
17 |
点检提醒以及处理过程管理，设备 修管理 |
|
|
18 |
根据记录的信息自动汇总统计分析 |
4.1SCADA系统
本系统是以生产管理为核心的管控一体化系统，我们的设计是以生产管理系统和生产现场实时数据采集系统、企业经营的ERP系统相集成的系统。因此生产现场实时数据采集系统是基础。
车间生产装置和在线检测系统已有PLC/DCS系统，我们通过配置工业智能 关、SCADA服务器和实时数据库，以OPC或TCP/IP方式从PLC/DCS上采集实时数据，并带上时间标签，二次组态车间的控制流程图界面，并在界面上显示实时生产信息、设备主要运行信息等，并以此为基础实现生产和能源管理的各项功能。
我们在本系统中配置高性能的HyperDB实时数据库系统，该系统是由上海宝信软件股份有限公司研发，获得国际华商大会金奖，已经在国内外数个大中型企业使用，性能甚至高于美国著名的PI系统，基本对比如下：
我们在本系统中配置的iX-D4系列工业智能 关也是是由上海宝信提供，与HyperDB无缝连接，配置简单，实现多种接入方式和多种标准协议、在使用不同协议的 络区域间做协议转换、完全替代串口服务器和数据采集器，并且成为系统 络的安全隔离设备，将控制系统 络和生产管理 络做物理隔离，提高系统的安全性。
工业智能 关简介示意图
车间工艺流程示意图1
车间控制流程示意图2
车间控制流程图3
功能简述：通过各车间生产系统界面，可以直观地了解生产情况、设备运行和停机情况，异常运行数据 警、设备主要运行参数在线显示等，并通过实时数据库与MES的数据库无缝连接，为MES系统提供实时数据和SPC分析数据。
4.2生产计划
4.2.1计划创建
生产计划从SAP的ERP系统中读出到MES系统。一般的情况ERP系统中的排产计划精确到周，MES将实际的执行计划由人工指派。
4.2.2计划下达
1）生产计划（订单）在ERP中下达到生产线，MES通过工作中心自动从ERP系统进行获取；
2）生产订单下达时区为：24小时、48小时或者72小时；
3）ERP中下达生产计划数量根据现有产能适当宽泛10%—20%；
4）紧急补单、插单在ERP后要及时通过口头和邮件形式通知，一般情况下要保持24小时生产订单不变动，夜间不允许插单、补单。
同时在物料上线的时候由MES系统核对制造BOM和上线物料编码，进行防错。
4.2.3计划指派
在ERP系统中下达生产计划时已经为生产计划指定了生产线，MES系统直接与ERP集成，读取ERP的生产计划，无需再进行生产计划指派。
指派
1）如果有紧急情况，MES支持在生产计划不变动工作中心需紧急插单时要对原生产订单进行暂停；
2）计划暂停后工位上扫描到的所有该计划下的批次，系统都会提示计划暂停并禁止作业。
1）对于不足量的生产计划要强制完成；
2）强制完成生产计划必须是处理中的生产订单，为了保证手动完成订单的准确性，只能手动完成过去48小时的生产计划；
3）强制完成后的计划现场不可再作业。
4.2.4订单信息录入
每个生产订单上线前需要进行订单信息录入到MES的作业执行系统，并生成批次作业计划，在产品大切后的下线点把生产订单和批次 打印成条码标签或RFID电子标签贴在隔膜盘上，用扫描枪扫描生产订单标签条码录入订单和批次信息。MES系统将记录该批次作业完成数据，通过与ERP集成，将数据传送给ERP系统。如图：
。
4.3 废、质检、返修处理
4.3.1 废处理
生产计划在作业过程中出现 废的物料，MES不进行批次记录（MES只做投料重量、数量 工处理），在ERP系统中有个废品库做退料处理。
4.3.2质检处理
对于生产订单批次管理产品半成品采用如下流程：
1）产品下线大切后 工前进行质检（通用做法）
质检合格：对质检合格的产品，在检验结束后进行按卷 工（每卷固定为1070米，在隔膜盘上粘贴生产订单批次 和作业单元标签）。
质检不合格：对质检不合格的产品，检验结束后在ERP系统中的废品库进行退料处理（在隔膜盘上粘贴生产订单批次 标签）。
4.3.3返修处理
对于本系统，如果存在成品返修，则按返修的成品要在ERP系统中下返修订单，重新 工。
4.4作业执行
作业执行模块用于控制作业现场的作业 工、作业过程、显示工艺指导文件（嵌入式）。用于记录每个工序作业使用的人、机、物、法。因此对于需要与控制系统集成，在产品下线落地点即大切之后进行作业 工。
4.4.1、作业 工与作业 告
根据调研的情况，我们建议扫描点位设置遵从如下原则：
- 产品下线落地点位需要设置。
2）所有有合格/不合格判定的检查点位必须设置。
3）生产订单批次 打印：对于最终产品以及主要的物料需要进行生产订单批次 追溯。
4）作业 告
上图是系统提供的标准作业执行界面。布局如下：
4.4.2、物料记录工况参数记录
由于纽米的生产方式是前段工序是流程型、后段工序是离散型，物料消耗记录在生产过程中不能直接记录物料的消耗，只能记录完成的产量+ 废量是多少，物料消耗其实就是投料量。
因此物料的追溯按投料的批次进行，产出的批次与投料批次在MES系统中建立了对应关系，投料的时间通过PLC/DCS系统集成获得，当时的工况参数采集到实时数据库中，通过时间标签进行记录和还原，对该批次物料及生产过程的详细情况都能够完整追溯。
4.5生产现场MES硬件需求
业主方必须配置服务器、计算机、条码打印机、铜版纸、扫描枪（无线）、电子称（串口）等；建议给车间生产调度或主任配置手持PDA，配置无线WiFi基站；对PLC和现场仪表包括电子秤等进行技改，配置RS485通讯接口或带接口的仪表和模块；生产看板可采用现有的计算机和增加的计算机、PDA等。
4.6配送管理
系统目标：完成对现场存储资源的管理，并且能够对各种存储操作和物料配送过程过程进行控制，支持现场物料存储的详细信息查询。物料的配送需要纽米公司改变一些配送的流程，如果按重庆工厂的模式，则MES系统不管控物料配送过程。
4.6.1存储资源
定义基础的存储资源信息，按照一定的层次结构设定存储资源，用户可以通过存储资源设置来操作，如果纽米公司已经建立存储资源数据的Excel表，本系统支持用此方式导出明细，减轻纽米公司的基础数据录入的工作量。
包括：
4.6.2发料
发料操作将ERP下达的生产计划所需物料按批次发料至车间，MES从ERP系统中读取生产计划。创建发料批次后，配送人员需要通过系统配送确认来完成发料。
具体操作包括：
4.6.3生产入库
涂布生产完成，经过大切和小切工序即可进行半成品或成品的生产入库，将生产过程完成的产品入成品库。
本功能模块让（车间或仓库）用户能够建立入库单，或者选则从ERP获取的入库单。通过扫描产品条码，核对产品一致性，并记录入库单实际对应的入库选择产品的条码。
4.6.4发料查询
通过该查询可依不同条件查出仓库已经发到分厂的物料批次历史信息，如发料位置、发料人、配送位置、发料数量等，支持导出到EXCEL中。
查询结果包括：
4.6.5库存查询
通过该查询可按不同条件查出仓库或车间下的物料批次库存的相关信息，可按批次明细显示或按物料汇总显示结果，并支持导出到EXCEL中。
查询结果包括：
4.7设备管理
本系统的设备管理是基于实时业务处理的管理，达到对生产过程中出现的设备异常实时反馈，实时响应，及时处理，保证生产顺利运行的要求。
4.7.1设备台账
通过本系统的建模功能建立设备管理组并建立基础台账，记录设备的所有信息，定义设备有效期，为PM计划提供基础。
4.7.2设备维修
1）维护设备的异常代码：
2）设置设备异常 警的通知对象：通过MES系统界面 警、生产调度的手持PDA、手机短信发送消息等方式通知有关人员。
3）填写设备维修记录：在设备现场通过手持PDA、MES界面等实时填写。
4）打印维修 告存档
声明：本站部分文章及图片源自用户投稿，如本站任何资料有侵权请您尽早请联系jinwei@zod.com.cn进行处理,非常感谢！