随着工业生产过程规模的日益复杂，生产环境因素随机多变，企业管理层不仅需要实时了解生产过程信息，生产现场也需要有稳定的生产排程。MES系统的应用有效地解决了上述问题。

江淮DCT生产线MES的目标是建立一个实时、集成化的生产管理平台，通过一个集成的数据库，及时下达生产计划任务，跟踪在制品，通过与生产线自动化设备的接口集成，实时监控生产状态，采集关键质量数据，对品质进行控制，服务于厂内制造、物流及质量等，并可将该平台数据汇聚到企业信息平台，进行统一发布。

MES项目总体结构

MES的总体结构主要由5个功能模块组成（见图1）。

1.基础建模

该模块主要包括工厂基本信息建立、关联信息建立以及配置关系的构建，用于构建系统运行的环境。

2.计划管理

该模块主要包括订单的制定（或从上层ERP中获得计划）和生产计划的下载。计划是生产的源头，用于拉动整个生产过程，计划制定完毕后下载至区域PLC中，当出现紧急查单时，提取出区域PLC中的计划，然后对计划进行重新排序，重新进行下载，以此来完成对生产的指导。

3.产品上线控制

上线工位是后续工位控制的基础，因此上线工位是整个系统控制的核心。产品上线成功后区域PLC给出系统产品上线成功信号，系统根据成功信号将进行相应处理，然后产品放行进行后续处理。

4.产品生产过程控制策略

该模块主要是用于指导、记录产品生产的全过程，主要包括队列跟踪、设备监控、设备运行时间记录、ANDON、报警信息监控、LED信息发布、生产过程可视化监控、物料拉动、物料消耗、关键数据采集、关重件采集、返修上下线记录、总装下线控制、热试上下线控制、入库处理和质量校验等。

5.产品生产过程数据追溯

该模块主要包括产品故障、失效原因、解决措施信息记录与统计分析，产品生产过程详细信息生产数量、关重件和关键检测数据检索与统计分析，设备报警、设备运行时间统计分析与检索，ANDON统计分析与检索，物料拉动信息追溯，质量校验信息检索和生产订单追溯等。

MES项目中的设计组成

MES在DCT生产线项目中由3个部分组成：MES软件实现、MES硬件搭建和MES网络建设。

1. MES软件实现包含MES软件应用平台、MES软件与设备集成、MES软件与其他软件集成。

2. MES硬件包含服务器、UPS、交换机、光纤收发器、工控机、一维扫码枪、二维扫码枪、RFID读写设备、视觉扫码枪、LED大屏、液晶电视和ANDON系统相关硬件等。

3. MES网络建设包含中控室至车间的每台设备和工控机、LED大屏及液晶电视等设备的网络连接，含桥架、光纤和网络的施工。

MES项目中的软件功能

MES软件功能主要包括：生产计划与排程管理、变速器识别跟踪、品质管理系统、生产过程监控、车间内物流信息系统、信息发布和系统维护等模块。

1.生产计划与排程管理

通过与DCT工厂已有MES平台接口下载相应作业计划，同时系统可实时自动监测与更新作业计划执行状态，并能够根据作业计划的执行状态提供对应的操作（如提交、暂停和紧急插单等）与动态调整功能。

2.变速器跟踪管理

变速器跟踪系统是利用条码或与RFID接口等技术手段，对生产过程中的变速器、零部件进行全程跟踪，包括返修区统计。

跟踪信息可以被实时显示在生产管理人员、生产计划人员等的终端上，同时支持查询功能，能够跟踪监控具体变速器的装配过程。

3.品质管理

（1）品质管理 主要指质量数据收集、SPC分析，包括对零部件信息、拧紧数据（包含拧紧专机设备及手动拧紧工具）和检测数据等进行采集。其中，零部件信息采集（安全件条形码信息）工位需配置显示屏等硬件，以满足扫码结果显示和人工输入修改的功能。

（2）SPC质量分析 通过对实时质量数据的分析和处理，实现对装配过程质量数据的管理与控制，根据质量参数与质量数据，结合SPC分析方法，实现对产品装配过程质量的分析。用控制图与控制用控制图等功能集成管理，实现动态工序质量控制，减少产品生产过程中的“质量异常 ”。

（3）质量追溯 追溯查询功能通过订单号、变速器流水号和物料代码实现正向和反向查询，并直接或可通过递进关系实现订单号、变速器流水号、物料代码、供应商代码、设备名称、操作人员及产品缺陷等信息的查询。同时对于产品缺陷信息列表系统应单独设置相应模块进行查询。

（4）质量ANDON 该系统是可视化的监控生产线运行状态信息的系统，显示车间底层的生产状态。通过质量呼叫系统班组长和管理人员可以及时发现生产过程中存在的问题。质量呼叫系统支持同步生产原理，利用站内维修而不是最终下线维修的方式来确保产品生产质量，使每个操作者能在本工位完成他们的任务，不将缺陷传递到下一个操作工序。

4.生产过程监控

生产过程监控也称PMC，指对生产线一级的控制设备进行实时监控，并在第一时间将全面的报警故障信息实时通过人机界面通知车间相关人员；监视各班次的生产状况，各生产线的节拍时间和各设备的正常运行时间、故障停机时间以及故障类型；通过对数据库记录信息进行整理分析，生成定制化的生产报表，为真正达到设备管理的终极目标“预测性、预防性维修”奠定数据基础。PMC系统通过以太网与底层的设备通信，并将其采集的信息在图像屏幕上显示、储存至数据库。

5.物流ANDON模块

（1）生产物流管理的功能与生产计划和生产跟踪管理紧密结合，通过设备状态和生产监控的实时数据，实现对生产线物料消耗的情况进行及时的监控和报告。

（2）使用物流ANDON系统 ，根据需要在装配线手动工位设置呼叫按钮，采用在料架各上料口安装呼叫按钮的方式实现对物料的信息的动态呼叫，物料区设置监控PC终端显示当前缺料工位以及缺料信息。当缺料时，操作员按下本工位呼叫按钮或者系统根据实际损耗自我判断，工位缺料指示灯亮，物料监控计算机上显示当前缺料信息。

6.设备管理模块

（1）设备基本信息管理 实现对制造车间设备基本信息档案的建立以及设备相关技术资料信息的维护。

（2）设备维护信息管理 实现对设备故障及维护信息的构建，能够实现对设备预维护管理与提示。

7.信息发布模块

（1）通过现场LED看板和液晶电视以及报表输出等方式实现对各类生产状态数据、产品档案以及文档信息的发布，实现对加工、装配过程的指导与生产数据的统计查询功能。

与生产排程相联，显示计划及完成情况；与生产过程监控相联，显示生产线设备相应状态；与质量ANDON系统相联，显示出现质量问题的工位及质量问题名称；与物料ANDON系统相联，显示物料相关信息；显示日期时间等其他相关信息和相关通知等信息发布。

（2）报表站模块可根据不同的统计方式，从相关联的数据表中选择多表，自定义查询条件实现多表或单表的联合查询，可以报表的形式实现对产品生产过程各类信息的输出，并能以不同的文档格式实现相关信息的输出（如PDF、Word和Excel等）。为企业的生产管理和生产追踪提供数据支持。

8.系统维护模块

系统维护的主要功能是实现对系统数据维护、日志管理与权限设定等相关功能。

MES硬件构成

1.MES硬件组成

MES在DCT工厂的硬件构成较为复杂，不仅涉及到数据采集的硬件设备，还包括视觉扫描、钢字码等硬件，主要为了配合工艺的需求，使工艺精确度更高。

根据DCT工厂的工艺特点、生产区域的面积和数据采集的容量，将生产线划分成若干个区域，每个区域独立采集数据，上传给服务器，并可通过终端共享整个数据库的数据，达到高度集成。

各个区域的硬件配置如下：

（1）中控室 中控室与车间办公室相邻，是公司网与车间网的交汇处，由服务器、磁盘阵列、台式电脑、UPS、三级交换机、网管交换机和光纤收发器等组成。

（2）机加线 机加线共生产3种主要部件，离壳、主壳和上下阀体。离壳、主壳由自动化输送线、阀体单台加工设备和检测设备组成。根据区域划分，共设4台工控机用于数据采集，其中2台与SPC共用，LED大屏用以显示设备状态及生产状态。

（3）装配线 DCT工厂装配线由离壳装本线、主壳装配线、轴系装配线和HCU液压模块装配线组成，共划分5个区域，设置5台工控机采集数据。串口RFID装置用以质量门管理，条码枪用以扫描安全件，条码枪配置研华一体机，一体机同时用于工位作业指导功能，LED大屏用以显示设备状态及生产状态。

（4）测试线 设置2台工控机，用以采集测试数据、台架数据及合格点扫描。

（5）物料区 物料区设置在装配线外围，配置工控机及LED用于ANDON系统。

（6）返修区 机加和装配各设置1个返修区，配置工控机及扫码设备用于识别整机编码，维护相应状态，并完成数据返回点设置。

2.各类工位硬件配置状况

DCT工厂的工位约100多个，总体可归纳为自动、半自动和手动三种，根据工艺特点、生产管理特点还可增加测量、检测、返修和上线等工位，使各工位配置方案更清晰，工艺方案更简化。

各类工位配置可根据具体要求进行调整选配，如表所示。其目的是指导工厂建设方案及成本预算，使细节更清晰简化。

MES的网络建设

1.网络建设覆盖整个工厂。本项目采用星型网络架构，橙红色为本系统提供，蓝色为设备商提供，如图2所示。

2.车间内自动化设备均需接入网络，需要直接接入网络的设备包括服务器、工控机、可编程逻辑控制器（PLC）和触摸屏等。

3.网络连接方式

（1）中控室服务器与公司网络的连接方式 FAS服务器通过三级交换机与公司网络进行连接和数据交换。

（2）中控室服务器与核心交换机的连接方式 FAS服务器也与车间中控室核心交换机相连接。

（3）中控室核心交换机与现场二级交换机连接方式 核心交换机与现场区域二级交换机通过六芯多膜光纤相连。

（4）现场二级交换机与车间设备连接方式 现场二级交换机与车间设备使用屏蔽型超五类双绞线或六类双绞线相连，也可由设备商提供一级交换机与二级交换机相连。

4.车间设备与二级交换机的连接现场大屏与中控室通过光纤收发器的方式，与中控室的台式电脑直接相连，台式电脑与核心交换机相连接，即中控室有一台电脑可控制现场大屏。

5.各生产管理办公室的液晶显示设备可与办公室内任意一台电脑相连，显示生产现场所有的自动化设备信息、生产信息，液晶电视分辨率越高。画面显示内容越多，电脑与电视之间的连接需要使用高清线。

MES的应用效果

MES在国内汽车行业的应用较多，但大多不够深入，绝大部分偏向上层，与工艺、设备底层融合不够，做成单纯的IT软件。还有一部分电气控制商也做设备集成，但数据完整性不够，集成度和系统性不高，软件偏弱，所以整体效果牵强。

江淮DCT项目打破了常规，自主选择了国际知名MES平台——罗克韦尔平台，注重与工艺的融合，使得该项目在电控接口标准化工作方面有一定程度的提升，为离散性制造业建设项目提供了范例。

该系统具有以下特点：

1. 集成度提高

该项目与生产线无缝实时集成，实现对生产线及设备数据的采集，包括自动工位、半自动工位、手动工位相关线体及设备集成；保障了整条线的完整性，提升了整条线的连贯性，为衔接各工艺起到了重要的作用；改变了离散型制造业信息孤岛的状况，整个工厂形成了一个集成的信息系统，令生产线管理的集成度与系统化有很大程度的提高。

2.对工艺流程设计进行了补充、纠正和完善

（1）该项目的实施使整个变速器生产线项目有了一个纲领性的依靠，整条线的信息和数据传递集成由MES系统负责设计，保证了数据的可靠性和完整性。

（2）在物流方面，ANDON系统实用性大大提高，真正起到了物料看板提示的作用，并做出了一些前沿性的探讨。

（3）在质量管控方面，吸取美国公司的经验，设置质量门，提升在线质量管控水平。

（4）在机加线上首次应用RFID技术，将机加工件信息自动准确地传递到装配线，这在国内自主品牌汽车生产中尚属先进水平。

（5）数据集成的颗粒度提高。由于应用了RFID技术，并且实现了自动化与信息化的有效集成，因此数据集成的细致程序得到提高。

（6）提高了设备数据的标准化。由于MES系统负责采集数据，因此，数据的标准化及完整性检验不再仅仅依靠人，而是依靠标准及软件，每一项数据都严格检查。

3.为生产线项目管理提供依据

（1）节省了大量人力和资本。在以往的建设和验收过程中，都是人工检查、核对，难免有疏漏，存在隐患，而且大量的人力工作，至少也得几个月的时间，而现在只需在系统中查询数据即可，为验收工作提供了有力的支持。

（2）在建设过程中即可监控设备的运行情况，为项目管理工作提供了依据。

4.为生产管理提供手段和标准

（1）为车间级的信息管理提供了标准规范。

（2）一切以数据说话，通过MES系统保证了设备验收时的软件可靠性。

结语

本项目结合最新的信息技术手段和工业控制集成方案拟为企业建立一个实时可视化监控平台。项目的实施能够更有效地提高企业生产、经营和管理效率，使生产过程透明化。项目完成后可产生良好的经济效益和的社会效益。