紧密结合生产管理流程-开发经济实用的网络管理系统

紧密结合生产管理流程，开发经济实用的网络管理系统——一汽轿车公司HQ3安东信息系统构建安东系统是目前国内外流行的，适用于密集流水化生产制造过程的现场信息管理系统。我们在传统的以声光手段为主，集视觉、听觉为一体的安东系统基础上，结合网络技术、自动化技术、音频技术及企业管理流程，有效地进行拓展，开发出一套适合于汽车装配生产现场的高性价比的网络信息系统。该系统尽管是安东系统的传统概念的延伸，但在许多方面具有自己的独创性，对工业现场同类系统的开发具有重要的指导和借鉴意义。本文系统论述了系统的构建思想、架构、功能设计及项目中的相关问题。以供大家在今后在同类项目管理中参考。结合流水生产准时化管理需要，创造性地拓展安东信息系统为了加强HQ3总装车间生产组织过程的管理，适应汽车产业流水生产准时化管理需要，我们本着利用网络信息平台以提高管理效率为核心的主导思想，在规划系统时，提出：相关信息做到目视化，传递做到快捷化，工序过程透明化，管理控制闭环化的“四化”思路。并在此基础上建立该系统。1．生产过程信息目视化——重要信息的准时化发布所谓生产信息目视化，就是把生产过程大家关心的重要信息，如生产计划、产量完成情况、现场需求、设备状态、质量问题、物流状态等与生产过程直接相关的，应该在第一时间展示给生产管理人员的相关信息，以电子目视板、大屏幕、信号灯等多种方式展示出来。目视点的布置，即有现场，也有办公环境，从而实现信息的快速获取和直观发布，有效地推动生产组织过程。2．信息传递的快捷化——需求、异常信息的准时化传递结合准时化生产的需求，系统的规划尽量做到有效的生产过程信息实时快速传递。为了达到这个目的，我们拟采取如下措施：1）利用“目视化”的手段，实现第一时间的信息直观公示。2）利用计算机网络，把各类信息直接送到办公室的计算机终端。3）设计自动播音系统，对生产过程中的需求和重大事件，由系统进行实时同步播音发布。有了以上几个手段，生产重要过程信息、异常状态、需求等可以在第一时间内通知到生产相关部门及所有相关人员。3．工序过程透明化——为准时化管理提供实时的过程信息以往的操作工序，需要人员的流动巡查和流动性信息传递，或者利用电话、对讲机等手段来进行信息交流，基本上工序状态是不透明的。我们的系统通过自动采集工人呼叫（需求）、设备状态、质量问题、物流配货状态等方式，通过网络信息化手段，动态显示在所有的计算机终端、电子目视板上，使得工序过程透明化。这就可以使管理人员对生产现场状态随时把握，获得快速反应的能力。4．管理控制闭环化——为准时化管理改善提供决策依据一个好的系统，决不仅仅是看在技术上使用了多少新技术、新产品，而是看和企业管理流程结合得是否紧密，是否有助于提高管理效率。我们的系统，除了在以上方面做出有效规划，同时，对采集到系统的信息和数据，做储存、分类、检索、分析，以提供管理决策和问题分析的历史数据依据。管理人员可以通过系统分析，找到生产过程中的问题点，并进行改善，以最终实现对生产效率的提高。该系统作为生产全过程组织的一个辅助工具，能实现快速的申请呼叫、信息传递、实时显示、设备控制、质量防错、配货提示、统计分析、报表生成等，就工序作业、设备状态、质量问题、供应情况等过程进行实时的信息传递和管理，对生产全过程构成支持。系统结构设计（一）系统硬件设计系统硬件结构采用三层网络拓扑结构。信息层：采用工业以太网，TCP/IP协议。这一层主要由服务器和所有办公终端、大屏幕控制终端、与其它网络数据交互终端组成，并通过适配器连接设备底层的S7-300可编程控制器。控制层：采用Profibus-DP总线，在S7主控制器之下，连接所有触摸操作屏、电子看板、物流子系统PLC，并通过总线转换器连接设备底层AS-i总线。设备层：采用AS-i总线，充分发挥其组态自由的优势，连接现场所有工序呼叫拉线、工艺设备实时信号、物流调度看板、节拍器等最底层的I/O信号。信息层采用工业以太网以实现信息的长距离传输和有效缩短网络传输时间。控制层采用Profibus-DP总线，这种总线尽管拓扑结构不够灵活，但传输距离长，抗干扰能力强，协议开放性好，用于解决生产现场分散的底层控制设备的连接是不错的选择。AS-i总线传输距离比较短，但拓扑灵活，用于最底层设备的信号采集。类似的是，我们在公司的另一个安东网络项目中，使用了AB公司的RSLogix5000控制器，分别由以太网(EtherNet/IP)、控制网(ControlNet)、设备网(DeviceNet)构成三层网络系统，与本系统类似。三层网络系统成为我们构建企业现场系统的典型架构。图1给出了我们系统的网络拓扑图。打印机打印机ERP通讯终端IS-A总线PROFIBUS总线主控制PLC(S7-300)I/O模块工位呼叫拉线（71点）物流拉线（点）物流看板（4个），节拍屏（4个）服务器10/100M以太网以太网交换机分类呼叫触摸屏（共10台）主柜触摸屏打印机播音系统现场60个音箱大屏幕大屏幕终端适配器以太网交换机CCR终端车间终端维修终端打印机缓冲器主线安东屏(3个)物流厂房PLC(S7-200)物流拉线物流屏(4个)机械化系统（3套）品质单机（7台）Profibus/Asi转换器图1：安东系统示意图（二）软件结构设计服务器操作系统使用Windows2003Server。数据库使用SQLServer2003及Access数据库。组态软件使用WebAccess，该软件的特点是可以通过网页形式进行访问，没有客户端数量限制，价格相当于国内低端组态软件，且有比较好的稳定性。配置规模3000点。在这个平台上，我们的应用环境开发了如下系统：1．组态环境：系统的计算机终端管理界面、现场实时状态界面、数据库存取及服务器和现场信息交互与控制等。2．数据库：存储系统采集的数据和状态信息，并进行分类、检索、分析、打印。3．设备底层控制：主要是S7-300主控制器、S7-200物流子系统控制器、底层设备采集接口等控制程序（三菱、丰田工机）与组态。4．触摸屏幕：所有11个触摸屏幕画面设计。5．大屏幕管理：借助于成型的大屏幕支持环境，简单开发大屏幕播放程序。6．与ERP接口：从ERP获取生产计划、产量完成情况等信息。安东系统功能设计全系统包含多个子系统，各子系统功能规划如下：大屏幕显示系统功能简介：本子系统指大屏幕及相关网络接口、上位控制软件等，能提供生产计划、开动率与停线时间、宣传标语、日期时钟等信息。图2：大屏幕显示系统需要的输入：生产调度室下达的生产计划，通过生管物流系统自动输入到安东系统。机械化系统自动采集的设备状态数据，无须人工输入。人工编辑发布的宣传、通知等信息。系统输出：生产计划信息：包括年计划、年完成、月计划、月完成、日计划、日上线、日下线车数量。生产状态信息：包含月、日开动率及月、日停线时间。文字信息发布：通知、宣传标语等。生产呼叫系统功能简介：用于生产过程中，操作工人的实时支援呼叫，包括呼叫班长、维修、品质、工艺、物流五类人员。可以实现呼叫信息的快速传递，减少求助时间，对准时化生产作业构成支持。本系统包括71点拉线、10个触摸屏及相关控制系统。需要的输入：生产人员直接拉线。班长到位了解需求内容后，在触摸屏进行二次分类呼叫。分类呼叫包括维修、品质、工艺、物料。系统输出：工人拉工位拉线后，广播系统自动播出呼叫工位，通知班长及附近服务人员快速到位。同时安东看板显示呼叫工位。班长通过触摸屏呼叫后，广播系统自动播出对维修、品质、工艺、物料人员的呼叫。同时安东看板显示呼叫分类。图3：呼叫拉线点图4：分类呼叫触摸屏涉及的操作：工人直接拉工位拉线可以实现广播首次播音呼叫，广播播出：“XX工位呼叫”2遍。班长分类呼叫通过触摸屏实现。包括两屏画面，第一屏显示工位号，第二屏显示维修、品质、工艺、物料等按钮。如果生产线有拉线呼叫，对应工位按钮被突出显示，按压此按钮弹出第二屏，再按分类呼叫按钮即可通过广播系统播音：“请XX人员速到XX工位”、“请物流人员速给XX工位配货”。减少操作是实现准时化的重要手段，分类呼叫的发出，只需要两次按键，就是简化和人性化设计的结果。电子看板系统A．功能简介：该系统包括3条主线的3块安东看板及相关控制系统，用于直观显示拉线呼叫工位、呼叫类型、重要设备状态、输送线状态等信息。图5：主线电子看板B．需要的输入：1．自动采集拉线呼叫信息，无须人为输入。2．自动采集分类呼叫信息，无须人为输入。3．自动采集设备状态信息，无须人工输入。C．系统输出：1．拉线呼叫工位显示。2．呼叫分类显示（维修、品质、工艺、物料）。3．当日本线动态开动率与停线时间显示。动态开动率=(实际开动时间/按生产计划应开动时间)x100%。4．机械化系统状态显示：满位、空位、故障、延时等。5．北京时间显示。自动播音系统A．功能简介：包括调音控制、均衡器、功率放大、麦克风、现场60个音箱及相关控制系统。用于实现自动呼叫播音、计划定时播音、异常播报及人工麦克风呼叫。自动呼叫播音：工人求援的拉线、二次分类呼叫的自动播音。计划定时播音：如开线倒计时、广播体操、间休、午休、下班等按照生产计划固定时间的提示性播音。异常播报：设备停线、品质问题等的自动播音。人工呼叫：相关管理人员配备麦克风，可以进行人工呼叫。图6：播音控制台（部分设备）B．需要的输入：1．自动呼叫播音为自动采集播报，无须人工输入。2．计划定时播音可以在计算机终端录制播音内容及修改播出时间。如广播体操、开线预报、间休提示、下班提示等。3．异常播报自动采集设备状态播音，无须人工输入。4．麦克风呼叫使用无线麦克风进行人工呼叫。C．系统输出：1．自动播报呼叫工位。如“XX工位呼叫”。2．自动播报分类呼叫。如“请XX人员速到XX工位”、“请物流人员速给XX工位配货”。3．自动播报停线位置和原因信息。如“XX线作业延迟”、“XX线停线”、“XX线安东停线”、“XX（设备）停线”等。4．自动播报重要设备异常（9台）。如“XX（设备）不合格”。5．自动定时播报与生产班制相关的提示信息。如广播体操、开线、休息等。6．人工麦克风呼叫播音。D．涉及的操作：1．麦克风呼叫。2．人工在计算机终端修改计划定时播音时间。3．其余全部为系统自动采集，无须人工干预。配货管理控制系统A．功能简介：包括8块物流屏幕、12套拉线、2套情报中心提示灯及相关控制系统。可以实现生产对物流的呼叫、停线、生产线节拍显示，发货请求、发货延迟提示及办公室对配货的实时监控。图7：物流看板B．需要的输入：1．生产人员在触摸屏操作呼叫物流人员。2．物流管理人员在计算机终端修改发货相关时间参数。3．物流人员发货车推出时，拉线确认已经发货。4．其余为自动采集输入，无须人工干预。C．系统输出：1．物流屏显示呼叫工位，及蜂鸣器发音提示。2．物流屏显示停线（停线的线名）信息。3．物流屏显示生产节拍信息。4．配货点发货时间到及发货延迟提示灯。5．情报中心停线提示。6．情报中心一车位上线提示。7．计算机终端现场配货监视画面。D．涉及的操作：1．生产人员在触摸屏操作呼叫物流人员。2．物流人员发货时，拉线确认货已发出。3．物流管理人员在计算机终端修改发货相关时间参数及节拍同步基准。所谓节拍同步基准，就是设置每个配货点与哪条生产线同步。品质防错系统A．功能简介：包括9台对品质有特殊要求的重要设备与安东系统的接口及控制。用于当装配过程出现不合格时，自动控制停线及进行广播播音，通知相关人员到位。这9台设备是：冷媒加注机、刹车液加注机、防冻液与洗窗液加注机、轮胎扳手（2台）、前后悬挂扳手（2台）、燃气泄漏检测仪、传动轴校准QL扳手。图8：加注设备图9：轮胎拧紧机B．需要的输入：完全自动采集，无须干预。C．系统输出：1．安东看板提示问题工位。2．广播系统自动播音告警，通知相关人员。3．控制输送线停止等待。D．涉及的操作：此功能可以在计算机终端各自选择“有效”、“取消”，以决定是否在出现质量问题时停线。机械化联控系统A．功能简介：含与3条线的硬、软件接口、4个节拍屏与相关控制。提供电子看板显示机械化系统状态、节拍进程、启动提示、发货时间基准等。图10：机械化系统B．需要的输入：1．计算机终端人工定义节拍时间。2．在终端设置是否需要节拍中点语音提示。3．其余全部自动采集，无须人为干预。C．系统输出：1．节拍屏的节拍进程显示。2．安东看板显示机械化系统状态，如满位、空位、故障等。3．各线启动音乐提示。4．节拍中点语音提示。5．停线广播自动播报。6．作为物流配货的计时基准。7．安东系统对生产线的停线控制。图11：节拍进程提示屏D．涉及的操作：1．人工在计算机终端输入生产线节拍。2．在终端设置是否需要节拍中点语音提示。上位监控系统A．功能简介：包含5台终端电脑、组态软件、相关控制及应用软件系统。用于在办公室实时监视现场情况。图12：计算机管理终端B．需要的输入：无须人工输入，全部自动采集。C．系统输出：在办公室计算机规划了如下显示画面：主画面，涵盖现场整体状态、管理菜单、系统运行状态等。主线运行状态显示画面，可以了解主线是否运行、停线点、故障状态、开动率等。与现场位置吻合的全部拉线呼叫状态画面。3个安东主屏幕同步显示画面。8个物流屏幕同步显示画面。配货点状态画面，包含是否提示发货、发货延迟、发货完毕、停线等待等状态。7台品质控制单机状态画面，显示是否正常及出现不合格。播音管理画面，可以在计算机终端修改播音模式、时间等。生产班制计划管理画面，可以对生产班制时间进行修改，以保证停线、开动率统计的正确性。维修管理画面：管理系统与维修相关的参数、状态。系统管理画面：设置主要系统参数、发布通知信息等。数据统计、分析、图表A．功能简介：包括服务器、应用程序、数据库等系统。主体系统数据储存于服务器中，可以在服务器及各终端提供各类生产“事件”的历史记录、检索、图表分析及打印。图13：中央控制室B．需要的输入：无须人工输入，系统自动采集。C．系统输出：1．拉线呼叫点的呼叫历史记录及统计分析。2．对物流、维修、品管、工艺的分类呼叫历史记录及统计分析。3．对配货点发货情况的历史记录及统计分析。4．对设备，含机械化、9台单机状态的历史记录及统计分析。5．停线记录及开动率统计分析。系统构建过程的技术要点（一）系统上位功能举例以下列举几个典型画面，仅供参考，具体功能不一一陈述。图14：主监控画面图15：播音管理画面图16：系统管理画面图17：物流配货管理画面画面一共分为三类：1）状态监视画面：有主画面、输送线运行、拉线、物流配货、品质控制单机、安东看板、物流灯箱等，用于现场状态的远程监视。2）管理画面：有系统管理、维修管理、生产计划、播音管理、物流配货等。用于管理系统工作方式及相关参数。3）报表：提供数据查询、统计、分析及打印。（二）系统出现过的主要问题及处理一览表系统设计、调试过程中，出现的有参考意义的主要问题、原因分析及处理列表如下，供大家参考。表1：系统设计调试主要问题一览表序号问题描述原因分析处理方法1系统偶尔出现S7和服务器通讯中断1）操作系统稳定性

2）底层PLC问题

3）硬件接触问题1）更新操作系统

2）设计PLC固定时钟检测程序，如果服务器检测不到时钟，即播音告警。同时终端显示“通讯中断”。2偶发性丢失实时事件播音1）组态软件稳定性

2）局部总线传输时间长于5秒，造成短事件丢失播音1）计划播音设计输出检测，如发现丢失，则重复播报2）底层设备短事件修改为长触发信号3麦克风声音质量不清晰，共鸣大声音直接由功放输出，系统有干扰增加调音台和均衡器4麦克风呼叫有死角，无法呼叫控制室接受器离死角太远现场增加中继器一个5播音音量不一致不同次录音，设备调整不一致1）统一补录2）用软件局部调整6偶发性出现所有播音多播一次，并一致延续怀疑组态软件问题1）一直没有找到解决方法2）临时方法是重新启动服务器7物流屏倒计时显示不均匀总线传输时间长，刷新时间不及时由1秒刷新改为5秒刷新8大屏幕、安东电子看板开动率显示不同步总线传输时间不同距离不一致用软件延时进行校准9发布的通知信息有时不能自动清除组态软件稳定性问题每早7点半软件固定连续清除1分钟10生产计划完成后到下班前的正常停线，被记录成停台。软件设计只考虑作息时间内停线都计算停台，没有考虑实际计划完成时间