汽车零部件制造过程优化运行模式及支持系统研究

1、.：.；汽车零部件制造过程优化运转方式及支持系统研讨为了实现汽车零部件制造过程无纸化、实时化和集成化等优化运转的目的，提出了一种基于MES的车间制造过程优化运转方式，在此根底上，又提出了支持该运转方式的制造执行系统体系构造和系统部署方案。最后，基于上述的研讨成果，在重庆市某汽车零部件制造企业的数控车间进展了运用试点，获得了较好的运用效果车间是制造企业物流、信息流及资金流的会聚点，是产品制造的场所。随着市场竞争的加剧以及客户多样化的需求，客观上要求制造企业在制造过程中可以低本钱、高质量消费出客户需求的产品，并可以矫捷地对外界的需求快速地作出呼应。经过实施信息化战略来提升制造企业管理程度曾经被汽车

2、零部件制造企业认同和采用。目前汽车零部件制造企业的信息化运用主要集中在CADCAMCAPPPDM、ERP、OA等方面，车间制造过程的信息化涉及较少，制造过程和设备层的信息化还存在很大的盲区，车间制造过程中的实时信息不能及时地向上层的ERP反响，严重影响了制造管理的效率和企业制造执行的才干。针对汽车零部件制造过程精益化、矫捷化、可视化等实践需求，如何有效提高车间的制造执行才干曾经成为现代汽车零部件制造企业所面临的一项艰苦课题，围绕着车间制造执行才干和管理，学术界和企业界进展了大量的研讨和运用实际， HYPERLINK wiki.e- 制造执行系统(Manufacturing Exeeution

3、Systein，MES)的研讨及相关的运用实际就是其中典型的代表。目前的研讨大部分还偏重与制造执行系统体系构造、系统构建、系统集成及运用实际相关的研讨。但是，如何运用MES及其相关哲理，有效集成车间中的相关信息系统及消费配备，建立一种适宜于汽车零部件制造企业车间制造运作管理的数字化优化运转方式，目前还较少涉及，相关的研讨成果也不多。1 汽车零部件制造过程优化运转需求分析 HYPERLINK wiki.e- 企业资源方案(ERP)系统、 HYPERLINK wiki.e- 产品数据管理(PDM)系统等制造信息化系统为现代汽车零部件制造企业提供了一个从产品设计、工艺规划、企业运营管理的数字化制造环

4、境。极大地提高了制造车间的制造管理程度和信息共享程度，但是由于汽车零部件制造过程的复杂性，如工艺流程复杂、工程变卦频繁、现场数据量大以及制造过程可视化和透明化程度低，相关车间信息化系统的潜力还有待发掘，这就要求有效整合车间的制造流程和相关信息化系统，建立一种数字化制造环境下的制造优化运转方式，以实现车间信息化系统与消费配备的有效集成，实现制造过程的无纸化消费和制造过程的实时化和集成化，优化汽车零部件制造系统的运转，详细过程如下： 1)实现消费过程的精益化。由于汽车零部件制造企业主要为汽车制造厂商配套，汽车制造企业的JIT消费和供货方式要求其配套商也采用JIT的供货方式；同时为了降低消费本钱和管

5、理效率，在运营管理、消费制造等领域，实施精益消费曾经成为汽车零部件制造企业获得竞争优势的重要手段。 2)实现制造过程的无纸化消费。车间的任务义务单、二维三维图、加工工艺单、变卦信息等均用电子文档的方式下到达消费配备和工人，同时采用电子化的方式从消费配备和车间中采集到的相关实时信息进展上报，以提高信息传送的效率和减少纸张浪费。 3)实现制造过程的实时化。经过车间的信息化系统以及与配备的集成，可以实时地把上层的方案和相关制造资料传送给操作者和车间管理人员，同时为操作者提供实时的与配备集成的信息交互平台，进展制造过程的实时信息采集，并反响给车间管理层和上层的信息系统，以矫捷地实现对制造企业内外部变化

6、的快速呼应。 4)实现制造过程的集成化。在制造过程中实现与车间中的人、技术及加工配备的集成化运转，经过与ERP系统、SFC系统(车间控制系统)以及消费配备的垂直集成，实现制造企业内部双向的信息集成和过程集成，经过实时的信息集成实现信息共享和快速传送，从而提高制造效率和效益。2 基于制造执行系统的汽车零部件制造过程优化运转方式 针对汽车零部件制造过程精益化、无纸化、实时化及集成化等优化运转需求，本文提出了一种基于制造执行系统的汽车零部件制造过程优化运转方式，如图1所示。图1 基于制造执行系统的汽车零部件制造过程优化运转方式 基于制造执行系统的汽车零部件制造过程优化运转方式的根本思绪，以制造过程精

7、益化、无纸化、实时化和集成化为目的，在制造执行系统的支持下实现车间制造执行过程的优化运转。该方式由目的层、制造执行系统(包括制造执行链层、MES功能效力层及基于配备集成的实时数据与信息交互层)、消费设备层和资源层构成。 其中，目的层对数字化制造环境下汽车零部件制造过程优化目的进展描画，包括车间制造过程的精益化、无纸化、实时化和集成等目的。制造执行系统是实现制造过程优化运转方式的中心，它在传统的制造执行系统的根底上进展了扩展，由基于配备集成的实时数据采集与信息交互层、MES功能效力层和制造执行链层构成。经过汽车零部件制造企业的系统集成框架，接受ERP的消费方案、PDM的产品数据等信息，经过调度安

8、排后下到达消费配备层，同时实时采集消费过程及消费配备的相关信息，进展分析处置后经过集成框架传送到其它信息系统，实现实时的信息双向集成和共享。同时，经过基于配备集成的实时数据采集与信息交互层，实现了与各类车间消费配备的直接双向数据交互，并为车间操作者提供了人机交互的数据输入和信息交互的平台，从而支持车间制造过程的无纸化消费。消费配备层包括车间的各类设备，如数控机床、加工中心和普通机床等，它接受扩展MES的加工义务和加工程序，并实时地把相关的形状信息经过集成框架传送到扩展MES。制造资源层包括MES数据库、NC程序库以及刀具信息库等车间制造所需求的相关资源和数据信息。3 支持汽车零部件制造过程优化

9、运转的制造执行系统 3.1 制造执行系统的体系构造 从上面的研讨可以看出。支持汽车零部件制造过程优化运转方式的运转过程离不开信息技术和信息化系统的支撑。制造执行系统作为车间制造系统运作的信息化管理平台，承当着支持车间制造系统优化运转的职责，但是传统的制造执行系统面对矫捷化的制造业务、集成化的制造过程等要素显得有些力不从心。因此，为了更好地支持汽车零部件制造过程的优化运转。有必要结合车间的实践需求对传统的制造执行系统功能进展必要的扩展，在支持车间制造过程业务管理功能的根底上，可以经过汽车零部件制造企业效力总线，无缝地与ERP、PDM、SFC等企业其它信息系统的集成，支持车间的制造过程运转管理和多

10、目的的优化运转。支持汽车零部件制造过程优化运转的制造执行系统如图2所示。图2 支持汽车零部件制造过程优化运转的制造执行系统体系构造 支持车间优化运转的制造执行系统，由车间资源层、支撑工具层、MES功能效力层、效力集成层、制造执行链层及运用界面层构成。其中，车间资源层是MES运转相关的根底资源，包括MES数据库、制造过程相关的制造文档、制造知识库以及车间的设备资源等。支撑工具层是MES业务功能实现的支撑环境，其中包括流程引擎、业务规那么引擎、效力组合引擎等制造执行链构建工具，也包括事务管理、系统平安管理等根底性效力和T具。MES功能效力层除了包含规范MES所包括的制造业务管理功能外，还包含支持与

11、设备集成的集效果劳以及支持制造过程优化运转的制造过程管理效力。效力集成层那么经过车间效力总线实现MES与设备、ERP、PDM等企业其它信息系统基于效力的无缝集成。制造执行链层根据制造车间的业务流程经过效力的编排与合成构建制造执行链，进展车间制造业务的运转和管理，它包括制造执行链建模、制造执行链执行、制造执行链监控以及制造执行链重构等功能，同时，可以把胜利执行的制造执行链作为流程案例存入流程案例库，以供以后调用和参考。MES运用界面层那么是MES系统提供的人机交互界面，用户可以经过GUI、Web阅读以及无线接人等方式进展系统的访问和运用。 3.2 系统部署方案 系统部署是制造执行系统MES实施和

12、运转的根底，也是实现汽车零部件制造企业车间制造过程优化运转的重要保证。结合某汽车零部件制造企业的实践车间环境，MES系统的部署如图3所示。图3 MES系统部署方案 1)车间局域网。车间局域网采用有线以太网，经过车间交换机与企业的中心交换机相连，车间的基于多功能信息终端的数据采集与信息交互平台经过管理端计算机直接与车间局域网相衔接，MES数据库效力器和运用效力器可与主交换机或者车间交换机相连。 2)车间数据采集点及采集方式的设置。在每条产品装配线及钎焊线设置2台基于多功能信息终端的数据采集与信息交互平台。其中，人口的信息终端用于消费义务确实认、消费义务调整、消费线缺点信息采集、作业指点书查询、加

13、工示教等功能；消费线出口处的终端用于消费进度信息的采集，可按下线一台或满一个货架进展进度信息的输入。另外，每条机加工线配备一台多功能信息终端，用于消费义务确认、完工汇报、在制品搬运确认等功能。 3)车间需配置少量的PC机，用于消费义务的调度、车间LED显示屏幕的控制等。 4)MES系统需至少配备2台效力器，分别用于数据库效力器和Web及终端运用效力器，另外，需求配备相应的数据备份设备。 5)系统提供异地用户及客户经过互联网在权限答应的情况下对相关信息的查询和访问。4 运用案例 基于上述的研讨成果，在重庆市某汽车零部件制造企业的数控加工车间，对车间制造管理精益化、无纸化、实时化和集成化的需求，基

14、于J2EE开发架构和Web Services技术，开发了支持汽车零部件制造过程优化运转的制造执行系统，并进展了运用试点，该制造执行系统由基于高端嵌入式系统的实时数据采集和信息交互平台、制造业务管理系统和车间系统集成框架构成，经过系统的运用，有效地实现了车间制造信息的快速集成和交互，并实现了消费过程的精益化、无纸化、实时化和集成化，其运作过程如图4所示。图4 某制造企业基于MES的汽车零部件制造过程运转案例 目前，在MES的支持下，该方式在车间数据设备的消费运转过程中获得了良好的运用效果。工人可以经过消费设备的信息终端，直接查看加工义务的设计图纸和工艺信息，结合消费设备的加工才干，与技术部门进展直接的信息交流，初步实现了无纸化消费；在消费管理效率方面，消费部门经过平台实时了解加工义务的消费情况及设备运转情况，合理制定消费方案安排消费，并可根据快急件的插入灵敏地调整消费