国家高技术研究发展计划(863计划)先进制造与自动化技术领域
现代集成制造系统技术主题
息系统研究及其在汽车配件制造业中的应用
制造执行系统（MES）详细设计报告书
s602 应用方：瑞立集团有限公司
支持方：北京艾克斯特工业自动化技术有限公司、
浙江大学
2005年10月
制造执行系统（MES）详细设计报告书
1前言
浙江瑞立集团公司创建于1987年。占地面积70余亩,建筑面积达8万平万米,拥育现代化的标准厂房和国际先进的加工生产设备,年生产能力达5亿元,优质的产品与一汽、二汽和重汽等整车厂家配套、并出口国外二十多个国家和地区、企业在汽车零部件行业中享有较高的知名度。 瑞立集团公司专业从事各类汽车气制动元件、液压制动元件、汽车电器和汽车仪表等产品的开发、生产和销售,1998年5月企业通过了IS09002质量体系认证,2001年8月又通过了德国莱茵技术公司的QS9000/ISO9001/VDA6.l国际质量体系认证。集团公司现拥有分厂和参股生产企业共26家。1998年企业利用自身技术和设备方面的优势,又大力投入各类轿车附属件的开发和生产。经过几年的努力,轿车配件的种类已涉及到桑塔纳、捷达、富康等十几个车型近300多种产品,已形成了开发、生产和销售的服务优势。
浙江瑞立集团作为一个高速成长的民营企业。生产规模在短短几年时间内急剧扩张。本着“战略成就未来”、“信息化改造为企业创造效益”的思想。为了更好地对车间现场设备、生产人力、物料状况进行管理，实施MES系统势在必行。 2制造执行系统（MES）功能需求
为了实现制造执行系统（MES）目标，重点要做好如下研究和软件系统开发：
（1）制造现场网络组建方案设计；
（2）关键设备的数据自动采集子系统，实现生产和质量数据的实时采集与网络化集中处理与分析； （3）工序作业排产子系统，根据分派的生产任务进行车间作业级排产，并将作业指令分发到具体班组和工位；
（4）生产进程监控子系统，对零部件工序作业计划进程、完工、缺料等情况进行监控和统计分析，并将作业执行状态实时反馈给生产计划管理系统；
（5）制造现场动态调度子系统，建立调度规则库，进行工序作业的动态调度；
（6）制造现场在制品管理子系统，对车间现场的在制品物料进行管理；
（7）生产作业现场技术文档管理子系统，对产品图档、作业指导文件、工艺文件等进行管理与派发；
（8）车间生产作业各类统计报表的自动生成与管理模块。
3制造执行系统（MES）设计
3.1系统设计准则
3.1.1性能
（1）在尽可能降低企业投入成本的前提下，保证网络部署简单，运行可靠
（2）考虑现场工人培训难度，软件界面友好易用
（3）软件安装、配置方便。
3.1.2业务
（1）满足气阀车间现场数据采集需求，重点采集关键控制参数
脚踩垃圾桶
（2）对数控车床、加工中心关键参数进行报警、保存、查询
（3）对现有手工填写的质量表格自动分析绘制控制图，支持打印报表。
（4）直接在车间现场即可查询到相关的作业技术文档。
（5）对车间在制品的完工、缺料状况进行管理。
（6）与上层的计划管理系统进行无缝集成很黄很的动态图580期
3.2系统结构总体设计
浙江瑞立的MES子系统主要包括了网络组建方案和软件方案两部分。
网络组建方案分析当前企业现场设备情况，主要生产零部件，得出关键采集参数。从而提出企业需要新增的采集设备，论述详尽可行的现场网络组建方案。
软件方案从瑞立实际情况出发。分析数据采集，现场监控/报警。作业文档管理，统计过程质量控制、在制品管理、统计报表等子系统需求。绘制技术路线和关键数据处理流程，描述程序实现及数据库设计。
总体框架如图3-1
图3-1
3.3系统模块详细设计
3.3.1数据采集
3.3.1.1功能需求
开发关键设备(加工中心、数控车床)的数据自动采集子系统，实现生产和质量数据的实时采集与网络化集中处理与分析。
数据采集子系统作为瑞立MES系统的基础前端处理模块，主要实现从不同现场设备中采集相应的实时生产数据，以提供后续模块分析处理。
数据采集重点应考虑系统的柔性、数据的可靠性、实时性、稳定性。柔性的数据采集系统应实现不同设备的任意组态、并可根据需要添加新的设备驱动。可靠性即采集数据必须是真实有效。实时性是实现敏捷ＭＥＳ系统的关键。而稳定性对系统在企业实施达成的效益有重要影响。
3.3.1.2技术路线
1、说明
在瑞立的数据采集子系统中，关键是如何将现场设备中的实时加工信息读取到MES系统中，并对所有设备进行现场组态。目前瑞立大部分数控设备都采集FANUC公司的CNC控制系统，型号各有不同。宝鸡机床厂生产的CK7516A数控车床采用FANUC 0-TD或大森R2J5
0L数控系统实现机床的两轴控制。大宇重工的ACE V-430采用日本FANUC Oi-MB CNC控制系统,Mynx 540/50采用FANUC 21i-MB控制系统。
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设备型号 | CNC系统 |
宝鸡CK7516A | FANUC 0-TD 或 大森R2J50L |
大宇ACE V-430 | FANUC Series Oi-MB |
出租车计价器传感器大宇 Mynx 540/50 | FANUC 21i-MB |
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表1-1主要设备CNC系统
大宇重工的ACE V-430采用日本FANUC-Oi 数控系统是近两年来 FANUC 公司推出的新一代 CNC，和原有 OC 、 OD 相比较 , 无论是硬件还是软件功能都有很大的提高。集成化的 CNC 一改原来的大板结构 , 给人一种全新的感觉 , 特别在数据传送上有很大改进 , 如 RS232 串口通讯波特率达 19200b/s , 可通过 HSSB( 高速串行总线 ) 与 PC 机相连 , 使用存储卡实现数据的输入、输 出 。FANUC 使用说明书详细介绍了使用磁盘机、编程器和穿孔机的数据传输方法 , 但根据瑞立数据采集系统应用的实际情况 , 考虑成本和通用性 , 直接用普通 PC 机作为“数据采集客户端”与 CNC 实现通讯 ,无需专用设备 , 更方便、更经济。
www.auau66.Com
21iMB比Oi系列控制更为丰富，瑞立项目中实现功能类似，在此不作详细描述。
数据通讯可实现 PROGRAM( 零件程序 ) 、 PARAMETER( 机床参数 ) 、 PITCH ( 螺距误差补偿表 ) 、 MACRO( 宏参数 ) 、 OFFSET( 刀具偏置表 ) 、 WORK( 工件坐标系 ) 、 PMC PARAMETER (PMC 数据 ) 的传送 , 但需分别设置 PC 端和 CNC 端相应的通讯协议。机床参数、螺距误差补偿表、宏参数、工件坐标系数据传输的协议设定只需在各自的菜单下设置 , 协议与零件程序传送的协议相间 ,PMC 数据的传送则需更改两端的协议。 PMC 程序的传送则必需使用 FANUC 专用编程软件 FLADDER-III 方可实现。
通讯电缆的两头分别连接到 PC 和 CNC 。 ( 注意 : 由于台式机的漏电可能引起 RS232 接口的损坏 , 若使用台式计算机则必须将 PC 的地线与 CNC 的地线牢固地连接在一起。 )
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