伴随“中国制造2025”战略的发展,中小型塑料制造企业加快智能工厂、智慧车间的建设,而此过程中的强大动力莫过于MES系统与RFID技术的合力,二者携手共同为企业打造智慧车间发挥了积极作用,尤其是在信息采集方式,计划实时性、灵活性等方面切实提升了企业核心竞争力。

MES系统携手RFID技术打造智慧车间
1 基于智慧车间的MES架构
精细化生产管理是指对生产进行计划、控制和持续改进。是以生产计划为主线,使各种资源按计划所规定的流程、时间和地点进行合理配置与管理,使企业高效、低耗、高质、灵活、准时地生产市场需求的产品,在生产执行的基础上进行统计分析,提高生产水平。MES生产执行系统的建立就是要在生产过程层及管理层之间加强数据集成与分析的力度,拓展优化技术应用的范围,建立完备的物流批次监控管理体系,真正实现企业信息集成和业务集成优化。塑料制造企业的MES结构主要由车间调度排产优化和基于RFID数据采集以及质量跟踪组成。车间调度是车间制造执行系统的核心功能之一,在生产执行(物理)模型和生产计划(逻辑)模型基础上建立计划调度排产优化算法,切实符合企业的生产实际情况,变复杂问题为多步求勰的简单问题,具备合理性和实用性。
2 基于RFID的智慧生产车间
智慧车间是指在车间内部署RFID阅读器、RFID标签,建立物料跟踪的节点网络,并定义这些生产对象节点的工艺(质量)参数,按批次、模块对参数进行采集,分析工艺(质量)参数的相关性,支撑全厂的物料跟踪流程。它利用先进的接口技术和RFID自动设备,获取现场各个节点的生产数据、库存数据,质检数据和移动数据,通过全厂参数计量信息的收集、整理和分析,完善对物料生产过程所涉及的生产单元、设备、仓库仪表数据采集和录入,为各种生产活动提供物料移动、加工、库存和设备、管理层辅助决策和车间成本核算提供可靠保证删。RFID智慧车间能够实现全部或者部分生产数据的自动收集、生产情况的实时监控、操作参数的在线调整优化等生产运行管理和监控功能,是高效率生产和管理的前提,是MES生产数据的来源。
(1) 现有装配车闻的生产流程
现有企业管理系统中生产过程信息始终是“离线”的,质量工艺、物料消耗、实际产量、残次品数等生产信息还是靠原始的人工录入方式,不能连续、自动、完整地反映在企业管理系统中。装配车间主任根据交期先后和物料的齐备情况,交计划员电脑排产,填“生产派工单”将生产任务下达给各个小组长。组长依据“生产派工单”填写“领料清单”,并到发料仓库领料。
组长对各员工进行人工派工和发料,并将各订单的派工信息和发料数量填写“装配车间员工生产记录卡”,由组长监督并在此卡上记录数量。
组长将每班次机台员工生产的经过质检合格的良品和每班次回收的残次品数量按订单记录到“装配车间员工生产记录卡”上,同时核算各工序员工的零件损耗数量和零件利用率。
一个订单完成后,组长将各员工的领料、合格品和残次品数量汇总到“装配车间小组生产日报表”上;填写“成品入库单”传至质检主任确认后,将质检合格的产品送入成品总库;次品由专管员填写“报废单”,送至质检主任签字确认后,将残次品送入非合格品库。非合格品库仓管员将这些非合格品处理数据按照装配车间的人(机台)或小组记录在每个订单里面。
(2)构建面向塑料制造业的智慧装配车间
塑料制造业的智慧生产车问通过设置于车间应用管控点的多功能交互式控制终端采集现场实时信息,通过应用集成接口,数据实时上传到MES系统,实现数据的保存与记录,达到与上层资源管理系统、客户、动态联盟合作企业的数据共享,从而构建起资源管理系统、车间生产管理模型、底层制造控制系统的纵向无缝集成和车间生产管理与动态联盟合作企业制造车间的横向无缝集成。为了增强生产过程管理的透明化程度,提高离散生产车间的快速响应能力,控制终端主要具备两方面功能:一是实时自动接收、显示作业计划及指导书等信息,指导工人生产操作;二是通过终端外连的RFID设备、质量采集终端、生产设备和人工录入接口,实时准确采集在制品物流、产品装配质量、生产异常事件等信息。

(3)智慧装配车间应用流程
该公司共有七个生产车间,每个车间分上下两层,楼下为注塑车间,楼上为装配车间。注塑车间机台上架的模具不同,生产出来的注塑件不同。每个装配车间的装配工序基本相同,装配工人从半成品库领取的注塑件不同,装配出来的产品就不同。下面以装配三车间生产的矮泵产品为例详细说明该公司的装配工序。矮泵产品由泵体、压盖、连盖等30种零件组成,这些零件在预设的产品工艺路线的约束下装配,如装配工人从车间的半成品库和外购件库领取所需注塑件和外购件,依次经过冲头子、试头子、套滴子、连套、揿泵、压气检测、胃口、组装、插管九道自动机工序得到半成品矮泵 (已插管),最后通过—道手工作业生产出完整的矮泵成品。
(4)塑料制造环境下RFID应用可靠性
根据塑料制造业车间工作环境建立的改善RFID系统应用可靠性的技术体系。通过改进标签和物理阅读器硬件识别的可靠性,减少应用环境的影响,可提高标签识别率(TIP);采用多个标签标识一个物理对象,在逻辑管控点设置多个物理阅读器的应用方案可提高对象识别率(OIP);SIP是在OIP改进的基础上,基于各种应用完整性约束规则(如:路径约束、伴随约束等),通过对异常阅读产生的不可靠数据进行清洗与纠正的方法来提高。改进RFID硬件可靠性、减少应用环境干扰、以及增加硬件设备的实施方案都是提高RHD应用可靠性的关键。
总之,塑料生产企业将物联网技术、现代管理技术与制造技术相结合,借助MES系统与RFID技术在离散型装配制造业中的应用优势,全力打造出智慧车间,实现了生产过程控制智能化、制造装备数字化、咨询服务网络化和物流进出可追溯化。
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