MES系统在整车智能化制造过程中决策自动化应用研究

MES系统在整车智能化制造过程中决策自动化应用研究

黄钟

Infosys Technologies(China)Co.,Ltd.  518000

摘要：制造执行系统（MES）在整车生产中有效连接了计划层和操作层，解决了两者间的“断层”问题，起到了“承上启下”的作用，是实现智能化制造的关键。MES系统能够与PDM、ERP、WMS、QMS和PMC等多个系统协同运行，实现了设计、工艺、计划、运输和设备管理等多个业务链条协调生产，在制造业中具有广泛的应用价值。该工程的实施，公司引进了SAP ME产品，形成了ERP、HPM、AGV、 RFID、HMI等多种生产体系，从而实现了生产执行、装配质量和生产计划的整体协同运作。同时，该系统为企业的决策者提供了直观的数据信息，有利于实时跟踪生产过程，确保了生产流程的透明性和可视性，具有一定的应用前景。该工程的实施，标志着我国重型卡车工业的智能化生产技术达到了一个新的高度。由于整车制造技术的一致性，在相同工艺需求下，生产过程中所执行的各个环节大致相同，因而可在整车行业大规模推广实施。

关键词：MES；自动化；智能化；整车生产

1引言

在过去相当长的一段时间里，离散型制造企业习惯采用ERP和MRP进行管理。随着汽车行业的快速发展，越来越多的汽车制造企业开始重视生产过程中的质量问题。而在整车生产过程中，质量出现问题将造成严重后果，因此也对整车生产企业提出了更高要求。 随着自动化水平提高，生产过程也开始向着高效、快速、低成本方向发展。为了满足整车制造要求，汽车制造相关企业开始将 MES系统应用于整车制造管理中[1]。2013年，在我国汽车产业激烈的市场竞争下，MES从上到下涵盖了整车制造商和零部件制造商。在国家相关的宏观政策下，机械制造业的基建投资加大，行业开始出现底部回升，工程机械行业对MES的需求稳定上升，MES的市场应用也出现了迅速的发展。

随着我国汽车行业的快速发展，消费者对汽车的要求由原来的“被动”选择向主机厂“主动”提出定制要求的方向发展。这就需要汽车业实行柔性生产，从单品种批量生产向多品种、小批量生产转变。MES作为一种先进的生产工艺体系，能为客户提供快速反应、灵活、精细化的生产环境，因此在汽车生产中具有很强的应用前景。

2 背景

为了积极响应我国提出的发展新能源汽车产业的要求，加速落实新旧动能转化的重要战略，某重型卡车公司本着“产城融合”的理念，全力建设智能化重型卡车工程，从传统的制造方式转变为数字化制造。

该工程通过构建制造体系，实现了从设计到制造、销售到制造、整个供应链的全面协调，支持精密制造、柔性制造、混合制造，极大地提升了企业的生产效率和物流运输效率，有利于及时跟踪和追溯产品的生产过程。此外，通过数字化应用和手机端应用，建立完整详细的产品资料档案，使整个生产流程都能实现无纸化。对各阶段的工艺数据（参数、报警、事件等）进行实时的数据收集，以保证运行的智能化。在信息层、管理层和控制层对设备数据、生产数据、质量数据等进行多个方面的显示，从而为企业的决策提供依据。

3 建设内容

该工程以某重型卡车生产基地为依托，引进业内最尖端的SAPME设备，建立各生产环节全部现代化的先进制造平台，生产过程中应用AGV、视觉识别、RFID和5G等先进技术，真正做到将新技术、新理念、新方案用到实处。工厂智能制造建设规划如图1所示。

图1工厂智能制造建设规划

（1）计划管理

计划管理方面的工作内容包括：根据企业的总生产计划，分别制定总装、涂装、焊装和冲压车间的具体生产计划，并根据各车间的实际情况规定生产进度。同时根据车间作业中出现的异常情况，及时做出相应的调整，确保生产的顺利进行[2]。SAP ME负责将上游SAP ERP的整车制造方案分解为焊涂一体生产方案和纵梁生产方案，安排焊装中控系统、涂装中控系统和纵梁中控系统分别按照相应的方案进行生产活动，并对整个生产过程进行详细的分析，将其划分为各个分装线的生产方案，分配给分装产线；向物流系统发布整车预制造方案，指导物流进行生产准备。在整车生产方案、纵梁生产方案、冲焊涂生产方案、分装方案和物流方案协调运作下，确保生产过程和计划的一致化运行。计划管理方案见图2和图3。

图2整车生产计划与纵梁、冲压、焊装、涂装计划协同方案

图3 计划调度异常管理方案

（2）生产执行

生产执行管理是以接到的生产工单为指导，对企业的生产活动进行合理安排，以确生产工单按时完成。根据作业人员的判断，采用自动化或人机合作的方式运行，以减少错误率，降低人工及反复输入资料的相关费用[3]。

为了实现对焊接车间、涂装车间的驾驶室工位级别的跟踪，将 RFID无线射频技术引进到工厂。此外，为了对总装车间多条总装线、内饰线进行了实时整车工位级别的跟踪，引入AGV技术。在装配车间，将整车生产工单与 AGV/ RFID编码绑定，通过 MES与 AGV/RFID协同工作，可以实时跟踪整车生产过程，并对产品的生产进程进行监控。MES还能将生产队列实时传送给物流系统，并对其进行优化配置。具车辆跟踪整体方案如图4所示。

图4车辆跟踪整体方案

（3）工控集成

MES通过执行系统将现场控制系统与企业资源计划联系在一起，MES建立在生产现场的基础上，并为ERP的数据支持。通过对生产数据资料的收集，可以使生产数量及时被生产管理部门获知，并帮助其对设备利用率等关键问题进行分析，以便制定出科学合理的生产方案，实现生产管理稳定运行。工厂的建造要注重自动化检测、自动化工艺和自动化装配等设备的安置。采用条形码、二维码、传感器、RFID、手持终端、工业PAD等多种数据收集方法，对生产、管理和设备运行等数据进行实时的数据收集。

4总结

该工程的实施，标志着我国重型卡车工业的智能化生产技术达到了一个新的高度。由于整车制造技术的一致性，在相同工艺需求下，生产过程中所执行的各个环节大致相同，因而可在整车行业大规模推广实施。

该工程的实施，公司引进了SAP ME产品，形成了 ERP、 HPM、 AGV、 RFID、 HMI等多种生产体系，从而实现了生产执行、装配质量和生产计划的整体协同运作。同时，该系统为企业的决策者提供了直观的数据信息，有利于实时跟踪生产过程，确保了生产流程的透明性和可视性，具有一定的应用前景。

参考文献

[1] 王占魁, 黎树贞, 谌田明. 提升总装装配防错能力的研究[J]. 企业科技与发展, 2017(3): 35.

[2] 舒彪. 汽车整车生产的MES系统研究与设计[D]. 武汉:华中科技大学, 2011: 25.

[3] 岳军. 数字化工厂的构建[J]. 电子工艺技术, 2017, 38(4): 193-196.