1 引言

    近幾年來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展進步，企業(yè)生產(chǎn)過程管理與過程控制功能相互滲透，新一代企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)已發(fā)生本質(zhì)的變化，由原來的五層(工廠層、車間層、單元層、工作站層、設(shè)備層)變?yōu)橛?a href="http://www.oesoe.com/" title="" target="_blank" >ERP(英文全稱EntERPrise Resource Planning，即：企業(yè)資源計劃系統(tǒng)，是指建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)化的管理思想，為企業(yè)決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺)、MES(是英文Manufacturing Execution system的縮寫，翻譯為中文應(yīng)是制造執(zhí)行系統(tǒng)，也常被稱作生產(chǎn)管理系統(tǒng))和PCS(英文全稱Process control System，即：過程控制系統(tǒng))構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)。MES可以為用戶提供一個快速反應(yīng)、有彈性、精細化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)減低成本、按期交貨、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。目前作為新興產(chǎn)業(yè)的光伏行業(yè)，在國家號召節(jié)能減排，新能源開發(fā)與利用的大背景下得到了蓬勃發(fā)展。由于行業(yè)的特殊性，MES系統(tǒng)的應(yīng)用將極大的提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，并將快速解決生產(chǎn)中發(fā)生的各類問題，不斷優(yōu)化工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量。本文將從光伏加工企業(yè)的生產(chǎn)流程入手，結(jié)合MES系統(tǒng)技術(shù)，探討該類企業(yè)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計。

2 光伏加工企業(yè)的生產(chǎn)流程

    受能源危機日益加劇、人們環(huán)保意識逐漸加強的影響，全球太陽能光伏產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展，太陽能光伏行業(yè)的主要產(chǎn)品包括：硅錠、硅片、電池片、電池組件生產(chǎn)加工及配套工程的實施等，因太陽能光伏行業(yè)本身的復(fù)雜性和特殊性，加之大部分產(chǎn)品都需要出口，用戶對產(chǎn)品質(zhì)量和可追溯性的要求極高，這就決定了太陽能光伏加工企業(yè)對生產(chǎn)現(xiàn)場的自動化控制和高度信息化集成的需求。其主要生產(chǎn)流程如圖1所示：

圖1 生產(chǎn)流程圖

3 系統(tǒng)設(shè)計

    3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

    通過對其生產(chǎn)流程分析，結(jié)合MES系統(tǒng)的特點，該生產(chǎn)管理系統(tǒng)主要分為系統(tǒng)框架層、業(yè)務(wù)管理層、系統(tǒng)接口層和設(shè)備采集層。系統(tǒng)框架層主要負責處理系統(tǒng)的安全、配置、基礎(chǔ)服務(wù)管理；業(yè)務(wù)管理層負責整個生產(chǎn)、物料、計劃執(zhí)行過程；系統(tǒng)接口層完成與ERP系統(tǒng)的信息交互，包括物料、工單、用戶、供應(yīng)商等信息，形成統(tǒng)一的信息基礎(chǔ)；設(shè)備采集層負責采集設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，通過對設(shè)備已知相關(guān)協(xié)議的集成開發(fā)完成測試信息自動采集工作，從而來支持車間生產(chǎn)管理各業(yè)務(wù)模塊的業(yè)務(wù)邏輯。

    系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

    3.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

    該系統(tǒng)主要功能模塊包括基礎(chǔ)參數(shù)管理、生產(chǎn)過程管理、品質(zhì)管理、設(shè)備管理、條碼打印管理、計件工資管理、報表管理。系統(tǒng)模塊如圖3所示：

圖3 系統(tǒng)功能模塊圖

    基礎(chǔ)參數(shù)管理主要實現(xiàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)參數(shù)的設(shè)置。包括編碼規(guī)則、生產(chǎn)班組、物料分類、物料明細、供應(yīng)商、相關(guān)產(chǎn)品不合格項等相關(guān)信息的收集。

    生產(chǎn)過程管理模塊記錄了每個生產(chǎn)流程中產(chǎn)生工單的詳細信息。包括生產(chǎn)工藝定義、生產(chǎn)流程的定義、生產(chǎn)物料的配置。并通過生產(chǎn)訂單下達生產(chǎn)工單。生產(chǎn)訂單界面設(shè)計如圖4所示：

圖4 生產(chǎn)訂單界面

    品質(zhì)管理模塊由操作員掃描流程卡上的條碼，系統(tǒng)自動獲取組件測試數(shù)據(jù)，根據(jù)檢驗員選擇的客戶代碼、缺陷名稱和等級，自動判定組件型號、額定功率、組件等級。系統(tǒng)根據(jù)組件條碼，調(diào)入測試曲線，人工檢查并判斷測試曲線是否正常；同時顯示終測數(shù)據(jù)等相關(guān)信息，人工判定組件的等級、缺陷和分類。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置及人工判定結(jié)果，系統(tǒng)自動得出組件型號、額定功率、電流分檔、組件等級等信息。其操作流程如圖5所示：

圖5 品質(zhì)管理流程

    設(shè)備管理模塊實現(xiàn)了設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控及其應(yīng)用率的采集和分析，最終形成設(shè)備日產(chǎn)量的匯總分析，如圖6所示：

圖6 設(shè)備日產(chǎn)量匯總

    條碼打印為每件產(chǎn)品產(chǎn)生唯一的識別標識，從而為產(chǎn)品的身份識別提供了可靠方法。

    計件工資管理模塊通過對生產(chǎn)環(huán)節(jié)中每個工位的生產(chǎn)記錄計算每位職工的工作量及其計件工資。

    報表管理針對生產(chǎn)過程中的產(chǎn)量、消耗、質(zhì)量、設(shè)備等數(shù)據(jù)，按照不同職能部門的業(yè)務(wù)需求進行統(tǒng)計分析處理，并生成各種規(guī)則要求的報表導(dǎo)出；同時提供多種可視化的圖形顯示界面，將統(tǒng)計和分析的結(jié)果直觀地呈現(xiàn)給管理人員。

    3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

    系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫采用MS SQL，主要包括了產(chǎn)品工藝表、工藝路線表、工藝用料表、生產(chǎn)記錄表、生產(chǎn)訂單表、物料明細表及編碼規(guī)則表等。數(shù)據(jù)庫設(shè)計如圖7所示：

圖7 數(shù)據(jù)庫設(shè)計圖

4 系統(tǒng)運行及測試

    通過一段時間的測試運行，該系統(tǒng)在太陽能電池組件生產(chǎn)車間范圍內(nèi)實現(xiàn)了無線的數(shù)據(jù)采集和條碼打印等移動作業(yè)，完成了生產(chǎn)中工序(串焊、敷設(shè)、測試、層壓、層壓后組框前檢驗、組框、固化、分檔和包裝等)的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時收集，并簡化了員工的數(shù)據(jù)錄入時間。企業(yè)對該系統(tǒng)在生產(chǎn)管理中所發(fā)揮的作用給予了較高的評價。

    MES系統(tǒng)需要與ERP系統(tǒng)相結(jié)合才能更好地解決企業(yè)管理中的問題。所以將該系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接將是今后進一步研究的方向。

5 結(jié)論

    通過MES系統(tǒng)的實施，為企業(yè)提供了一個全程追溯的平臺和工具，任何生產(chǎn)、品質(zhì)、設(shè)備的相關(guān)問題，均可通過該系統(tǒng)直接追溯到具體車間、生產(chǎn)線、工序、個人、時間、處理結(jié)果、處理方法等一系列信息，這在無形中對各級人員，產(chǎn)生了很大的鞭策與促進作用，為企業(yè)生產(chǎn)效益的提高打下了良好的基礎(chǔ)。

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