杜斌;王殿
【摘 要】研究提出了总体设计框架以及设计原则,成功研发了基于MES组态的电镀车间管理系统,并运用至实际生产中.运行结果显示,该系统运行良好,能够稳定地进行数据采集、控制和传输,进而提高了生产效率和产品质量,降低了劳动强度. 【期刊名称】《电子工业专用设备》
【年(卷),期】2015(044)010
【总页数】7页(P17-22,26)
【关键词】制造执行系统;电镀法;电镀车间生产管理系统;组态
【作 者】杜斌;王殿
【作者单位】中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原030024;中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原030024
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ150.1
随着电镀市场竞争的日益激烈，生产工艺流程越来越复杂，以及电镀产品呈现出小批量多品种的态势，这就需要电镀企业在生产设备、车间管理、信息技术等方面达到更高层次的自动化、智能化。但就我国电镀生产企业现状来看，在电镀生产自动化方面，主要采用PLC或PC机控制，也存在着自动化功能单一，没有充分利用工业控制PLC技术、计算机网络技术、设备通讯技术等；而在电镀车间数字化控制方面也仅仅局限于对工艺工序设置存储和对生产工艺数据的监控、采集、存储、浏览层次，并不能够满足对生产质量、生产管理要求较高企业的需求。因此，企业的上层管理系统（MEP/ERP）由于缺乏生产数据的实时采集和现场作业的实时监控，难以紧密联系车间环境，和车间的生产控制系统之间的矛盾日益突出，因此，MEP/ERP无法有效的指导车间生产作业。
据此，美国的IT咨询公司AMR首次提出制造执行系统（MES）的概念，它是企业中面向车间的生产管理技术，利用实时准确的数据指导、响应并及时反馈给车间发生的各项活动，对车间变化条件做出快速反应，努力减少非增值活动，以最终达到高效的车间生产为目标。
该系统可以提高库存周转期，增加毛利率，提高资金的使用效益，操作设备的回报，做到准时交付；而且MES系统通过对信息层和物理层双向的通信，实现了在生产活动中的信息监视一体化，它对生产方式、管理方式，组织结构有重要影响。
本文依据企业的实际生产需求，从电镀行业生产特点出发，研发出一套在电镀企业能够实际应用的电镀车间生产管理系统（Electroplating Product Workshop Management System，EPM），该系统通过采用网络技术、先进制造技术、车间现场总线技术和PLC控制技术等相关技术，实现电镀生产过程的自动化管理和自动化控制。
EPM系统通过接口实现对电镀过程中采集信息的集中处理，对电镀处理过程进行计划与调度，对物料与车间工装设备等资源进行跟踪管理，并对生产制造过程中的计划进度、物流、资源进行状态跟踪，实现电镀车间生产过程的信息化、数字化、网络化、集成化。
1.1 系统总体框架
根据现有电镀生产管理的特点和存在的实际问题，通过对EPM功能进行分析，提出了系统的三层结构，即企业资源计划（ERP）、电镀车间生产管理系统（EPM）、过程控制系统
（PCS）。其中，ERP系统主要进行生产决策和生产计划，以及生产工艺的编制和优化。EPM主要负责电镀车间作业计划的制定、镀液管理、工艺管理、生产加工，并且负责生产进度监控、生产参数监控、统计车间物料使用信息和加工成品的质检信息。PCS系统负责电镀生产加工的过程控制，采集生产加工数据，并对加工过程中的异常进行初步处理。
ERP系统和EPM系统之间通过车间局域网实现数据传输，EPM系统和PCS系统通过车间现场总线实现数据传输。生产管理系统结构体系如图1所示。
1.2 系统数据共享及网络部署设计
EPM系统是基于服务器计算机系统，该系统是整个车间管理系统所有功能和报告的核心部件，服务器计算机依靠以太网和欧姆龙PLC、操作终端进行通讯。主系统将会装备一台打印机，放置于控制室，它将通过以太网连接到主系统。车间内生产线上各个槽位分布控制器通过以太网与主计算机连接。
由于 EPM 系统采用 Microsoft SQL Server 2005数据库，数据库中数据的共享是通过系统授权管理实现的。电镀生产车间管理系统（EPM）的网络架构图如图2所示。
1.3 系统可扩展性设计
岩心箱
EPM系统具有在横向与纵向的扩展能力，该系统在不影响到现有模块运行的基础上添加或删除功能模块，使其具有平滑扩展的能力，而且各个模块既可以进行分布式运行，也可以进行集中式运行；在系统软件中也具有可伸缩性、灵活性；在系统通讯方面提供了统一标准接口，从而实现对接口的统一管理。
金属防护罩
飞行模拟舱2.1 电镀车间管理系统架构
图3所示为电镀车间系统架构。自保温砖
2.2 电镀车间管理系统逻辑架构
电镀车间的管理与控制由三个层次的控制结构组成，如图4所示。各个控制结构之间，分工明确，各具不同功能，但又互相联系，在网络和数据库系统支持下，实现EPM的功能。
冲床冲头
（1）生产管理层：主要完成生产任务的接受与协调、电镀处理计划的编制与任务进度跟踪查询等；
（2）制造计划层：主要完成生产计划的编制、关键工序节点计划的编制、生产进度的控制与跟踪、生产作业与装配作业计划的编制、物料的配套、零件的加工与装配；
（3）计划执行层：主要完成生产派工、生产现场的管理、零部件处理信息和完工信息的采集、在制品跟踪、质量检测等。
2.3 电镀车间管理系统功能结构
通过对EPM系统功能需求进行分析，其主要表现在实现电镀车间安全高效生产的基础上对生产流程进行优化，实时控制和管理从生产计划下达到电镀生产车间到生产计划加工完成的全过程，实现电镀生产过程的合理调控，从而提高产品质量，降低生产成本，完成生产计划。车间生产管理系统实现的功能如图5所示。
3.1 软件总体结构
图6所示为软件系统的结构。
3.2 软件系统模式
C/S（Client/Server）系统模式，也称为局域PC机与局域网络应用服务器之间相互融合的系统模式。该系统程序可以通过系统模式体系结构中的两端硬件环境优势，将对应的任务在局域客户PC机与局域网络应用服务器之间进行合理的分配，从而实现软件系统中各个模块的功能，同时降低了软件系统的内存开销。
B/S（Browser/Server）系统模式，也称为网络浏览器Web与网络应用服务器之间相融合的系统模式。通过对现有的C/S系统模式中各个模块的改进而产生的一种新型的网络系统模式。
采空区处理方法
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