MES在汽车制造中的应用之业务篇(1) -- 冲压与PMC

汽车制造是一个资金密集型的行业。比如全新开发一款乘用车，约需要投入5亿的研发费用和20亿的生产费用。研发费用大项主要包括：造型设计、工程设计、整车标定、整车试验、零件试验、样车试制、零件开发。生产费用主要包括：厂房基建、设备及安装、投产准备。在生产费用中，设备及安装约占3/4，而冲压车间占用了约35%的设备安装费用。在冲压车间费用中，设备相关费用约占1/3，模具相关费用约占2/3。

假设某款车投产后非常畅销，销量超出了工厂的设计产能，那么能否通过扩建厂房及增加设备来实现呢？从冲压车间的角度来看，是相当困难的。

首先由于冲压机对地面的平整度及抗压性要求极高，因此厂房建设时间较长。此外，模具的加工、修整也需要较长的时间。因此，充分利用现有设备、三班倒全天候生产是提高产能的关键。

冲压车间的分段工艺包括：拆垛、抓料、送料、对中、上料、清洗、涂油、冲压、检验，多数工艺自动化完成，工人主要做一些辅助的操作。

因此，生产、设备、系统都要围绕着设备为中心，服务好设备：

- 工人要配合好设备，确保作业连续；
- 设备工程师要维护好设备，出现问题要及时解决；
- 系统要及时发现故障及报警，通知相关工程师。

因此，在冲压车间，MES的主要功能是PMC设备监控。

PMC全称是Production Monitoring and Control，即生产监视及控制，但在MES领域，PMC模块主要关心设备的监视。

PMC主要采集以下几类信息：
设备的运行状态；
设备的异常，如报警代码、故障代码；
计数类的统计信息，如当班产量、缓冲区数量；
计时类的统计信息，如累计停线时间；
设备的关键工艺参数；
正在加工的产品信息，如序列号、料号、机型；
生产节拍信息，如装配时间、等待时间、堵塞时间；
线体运行速度、节拍。

从技术上来说，MES主要通过PLC采取设备数据。

PLC全称是Programmable Logic Controller，即可编程逻辑控制器，是设备的逻辑层和应用接口层。
PLC按照和MES的接口约定，把PMC对应的业务数据存储在指定的数据块中，然后MES通过OPC从PLC获取数据。
OPC即OLE for Process Control，即面向过程控制的对象链接与嵌入，能够把PLC数据块中的数据映射成OPC服务器上的内存变量。MES通过OPC客户端或物联网网关实现和OPC的通信，下图显示了PMC数据数：



图2.1-1：PMC数据流

我们可以看到，OPC从PLC收集到设备数据后，对数据有2个用途：OPC将数据传输给SCADA服务器，再通过SCADA客户端输出实时数据。OPC将数据传输给MES服务器，归档到数据库，再通过报表输出统计数据。

在车间现场，工人和工程师看的主要是实时数据。

SCADA全称是SupervisoryControl And Data Acquisition，即监控和数据采集。制造工程部门可以通过SCADA软件实现远程监视和控制操作，而IT主要通过SCADA采集和显示数据。
目前应用较为广泛的SCADA产品为：SiemensWinCC，RockwellFTView，GECimplicity。

SCADA服务器可以从OPC服务器上快速同步数据，通常刷新频率为250ms~1000ms，然后SCADA客户端从SCADA服务器上同步数据，再输出到现场的大屏电视机或LED屏上。