一、MES的概念及軍工MES的特點(diǎn)
近年來，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)由“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，國(guó)家正在大力推行精益制造、智能制造、柔性制造、敏捷制造等先進(jìn)制造理念，并高度重視信息化在制造中的促進(jìn)作用，明確提出了“大力推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合，走中國(guó)特色新型工業(yè)化道路，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)”。作為我國(guó)高端制造企業(yè)的代表，軍工企業(yè)更是走在了信息化建設(shè)的前列，正大力發(fā)展和應(yīng)用信息技術(shù)，走新型高技術(shù)國(guó)防裝備制造業(yè)發(fā)展道路。
而近幾年風(fēng)頭正勁的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，正是助力軍工企業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化與信息化深度融合的重要生產(chǎn)管理系統(tǒng)，它提供了一系列優(yōu)化車間生產(chǎn)過程各個(gè)環(huán)節(jié)的相應(yīng)功能與手段，從而直接提升企業(yè)執(zhí)行力，讓生產(chǎn)及物流環(huán)節(jié)更透明，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程追根溯源，并可及時(shí)、準(zhǔn)時(shí)、實(shí)時(shí)地把控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息的收集、傳遞、處理和反饋，做到隨需應(yīng)變，提高快速響應(yīng)能力。
MES是Manufacturing Execution System的簡(jiǎn)寫，中文名稱為制造執(zhí)行系統(tǒng)。MES是由美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR ( Advanced Manufacturing Research) 在1992年提出來的， AMR將MES定義為“位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”。MES系統(tǒng)作為中間的執(zhí)行層，主要為車間操作人員、管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源（人、設(shè)備、物料、客戶需求等）的當(dāng)前狀態(tài)，它重點(diǎn)解決車間的生產(chǎn)問題。下面是制造企業(yè)信息化三層架構(gòu)圖：
圖1 制造企業(yè)信息化三層架構(gòu)圖
MES系統(tǒng)重在“執(zhí)行”：它將ERP的生產(chǎn)計(jì)劃根據(jù)車間實(shí)際情況，將每一工序分解到每一設(shè)備、每一分鐘精細(xì)執(zhí)行，并實(shí)現(xiàn)透明化的精確管理；
通過MES系統(tǒng)，在車間形成計(jì)劃排產(chǎn)、作業(yè)執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集、在制品管理、庫存管理、質(zhì)量管理等全閉環(huán)的管理架構(gòu)，環(huán)環(huán)緊扣，它不只是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫管理，涉及了車間生產(chǎn)管理的方方面面�？梢哉f，MES就是軍工企業(yè)實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)的軟件載體。
軍工行業(yè)屬于典型的離散制造企業(yè)，具有小批量、多品種等特點(diǎn)，并且對(duì)生產(chǎn)周期要求極為嚴(yán)格，這就要求軍工MES系統(tǒng)一方面可以通過高級(jí)排產(chǎn)等先進(jìn)手段，將每一生產(chǎn)任務(wù)分解到每一設(shè)備、每一分鐘實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的精確管理，另一方面，也必須充分發(fā)揮數(shù)控設(shè)備自動(dòng)化、數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)，將機(jī)床的實(shí)時(shí)狀態(tài)、生產(chǎn)進(jìn)度及時(shí)反饋回來，以便對(duì)MES系統(tǒng)的計(jì)劃形成閉環(huán)管理，確保計(jì)劃的制定、調(diào)整更科學(xué)、更有執(zhí)行性。
因此，具有機(jī)床數(shù)據(jù)自動(dòng)采集功能的MDC系統(tǒng)是幫助軍工MES實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理的重要技術(shù)手段，也是在軍工數(shù)控車間實(shí)施MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
二、MDC的概念及其主要功能
1. MDC的概念
MDC是Manufacturing Data Collection的簡(jiǎn)寫，中文名稱為制造數(shù)據(jù)采集，一般通稱為機(jī)床監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。MDC通過先進(jìn)的軟硬件采集技術(shù)對(duì)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)、自動(dòng)、客觀、準(zhǔn)確的采集，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的透明化管理。
隨著許多企業(yè)數(shù)字化車間的基礎(chǔ)------DNC系統(tǒng)的成功實(shí)施，構(gòu)建了數(shù)字化車間的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，從根本上改變了以前程序手動(dòng)傳輸、分散管理的局面。MDC作為數(shù)字化車間的第二步，是DNC系統(tǒng)的有機(jī)延伸，可以為MES提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息，并可以為企業(yè)提供科學(xué)的量化管理提供決策依據(jù)。
圖2 MDC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖
下面就以軍工單位應(yīng)用最普及的MDC-MAX機(jī)床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)單說明一下MDC系統(tǒng)的主要功能。
2、 MDC-MAX機(jī)床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本功能介紹
MDC-Max 是一套與CIMCO DNC-Max、NCBase、Edit等模塊完全無縫集成在一起的、實(shí)時(shí)的機(jī)床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是當(dāng)今最領(lǐng)先的機(jī)床監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
MDC-Max提供強(qiáng)大的機(jī)床數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集功能，可以顯示所有機(jī)床的實(shí)時(shí)狀態(tài)以及生產(chǎn)完成情況，這些信息可以作為MES制定生產(chǎn)計(jì)劃的重要參考數(shù)據(jù)，幫助MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理。
MDC-Max 并具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，可以提供機(jī)床利用率、機(jī)床故障分布等上百種統(tǒng)計(jì)圖表，可準(zhǔn)確地分析出各種生產(chǎn)瓶頸原因、預(yù)測(cè)機(jī)床故障趨勢(shì)等。
以下是MDC-Max系統(tǒng)的主要功能：
·一臺(tái)計(jì)算機(jī)可同時(shí)監(jiān)控256臺(tái)數(shù)控機(jī)床。
·兼容包括Fanuc、Siemens、Heidenhain在內(nèi)的上百種控制系統(tǒng)。
·通過電子信息看板和電子地圖等直觀形象的形式顯示機(jī)床狀態(tài)等信息，可從網(wǎng)絡(luò)上的任何PC機(jī)監(jiān)控所有的機(jī)床狀態(tài)。
·對(duì)所有控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床（如Siemens 802,Fagor, Bosh等），可遠(yuǎn)程自動(dòng)獲知以下實(shí)時(shí)信息：
*機(jī)床上電、斷電時(shí)間。
*程序加工開始、結(jié)束時(shí)間。
*報(bào)警狀態(tài)。
*加工零件數(shù)量和名稱。
*機(jī)床開機(jī)還是關(guān)機(jī)中？
*機(jī)床處于加工、停機(jī)還是故障中？
*故障開始時(shí)間、故障解除時(shí)間
*單個(gè)工件的平均加工時(shí)間、最長(zhǎng)時(shí)間、最短時(shí)間。
*主軸負(fù)荷信息，如負(fù)荷大小等。
圖3 電子看板
圖4 按照機(jī)床物理位置放置的電子地圖示意圖
·對(duì)高端帶網(wǎng)卡的機(jī)床，如Siemens 840D/ Fanuc /Heidenhain帶網(wǎng)卡機(jī)床，不用添加任何硬件，可方便地獲知更多實(shí)時(shí)信息：
*機(jī)床上電、斷電時(shí)間。
*程序加工開始、結(jié)束時(shí)間。
*標(biāo)稱和實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速。
*標(biāo)稱和實(shí)際加工進(jìn)給值。
*報(bào)警編號(hào)和報(bào)警說明報(bào)警列表的上傳。
*進(jìn)給速度、程序運(yùn)行段。
*操作履歷、刀具參數(shù)表。
*坐標(biāo)信息，能夠?qū)崟r(shí)反饋刀具的坐標(biāo)情況，包括絕對(duì)坐標(biāo)、相對(duì)坐標(biāo)、剩余移動(dòng)量等。
*機(jī)床操作信息，實(shí)時(shí)顯示機(jī)床當(dāng)前所處的狀態(tài)，如編輯狀態(tài)、自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)、MDI狀態(tài)、試運(yùn)行狀態(tài)還是在線加工狀態(tài)。
圖5 帶網(wǎng)卡機(jī)床實(shí)時(shí)采集圖
·提供豐富的報(bào)告和圖形統(tǒng)計(jì)分析功能：
MDC-Max 提供超過100余種的統(tǒng)計(jì)報(bào)告模板供您選擇，可方便、整齊地顯示企業(yè)需要的各種數(shù)據(jù)，可準(zhǔn)確知道機(jī)床出現(xiàn)了什么情況及生產(chǎn)計(jì)劃完成情況。如：
*每個(gè)操作工或每班組加工的工件數(shù)量
*機(jī)床開機(jī)時(shí)間、機(jī)床停機(jī)時(shí)間、機(jī)床故障時(shí)間、機(jī)床運(yùn)行時(shí)間
*操作工的效率、機(jī)床利用率（OEE）等。
*各種形式的日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)。
*可以具體統(tǒng)計(jì)到每個(gè)機(jī)床、每個(gè)操作工、一個(gè)班組、整個(gè)車間。
*可以以餅圖、柱圖、折線圖、統(tǒng)計(jì)表格等多種方式統(tǒng)計(jì)、分析數(shù)據(jù)。
圖6 機(jī)床運(yùn)行效率統(tǒng)計(jì)
圖7 機(jī)床狀態(tài)詳細(xì)信息顯示
三、MDC是MES的重要基礎(chǔ)
MDC系統(tǒng)作為企業(yè)最底層的控制層，負(fù)責(zé)對(duì)車間制造設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集，它已成為MES執(zhí)行層的重要基礎(chǔ)。它能及時(shí)將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際加工情況反饋給MES系統(tǒng)。傳統(tǒng)意義上的MES系統(tǒng)，由于缺少了MDC制造數(shù)據(jù)采集，一般都是將ERP主生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行層層分解，生成了較為精細(xì)的作業(yè)計(jì)劃，但由于缺少底層生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)反饋，不能實(shí)時(shí)地了解設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)，無法真正獲取車間設(shè)備的最大加工能力，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際執(zhí)行情況無法準(zhǔn)確獲知，因而排產(chǎn)的結(jié)果無法真正得到準(zhǔn)確執(zhí)行。而企業(yè)實(shí)施了MDC系統(tǒng)后，MES系統(tǒng)能及時(shí)獲知MDC系統(tǒng)提供的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括機(jī)床的工作狀態(tài)、生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行情況，從而使MES系統(tǒng)形成生產(chǎn)的閉環(huán)管理，這樣可以使排產(chǎn)出來的計(jì)劃能根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況及時(shí)得到修正調(diào)整，從而使生產(chǎn)計(jì)劃能更科學(xué)和合理。因此MDC已經(jīng)成為MES系統(tǒng)成功實(shí)施的有力保障，是數(shù)字化車間實(shí)施中的關(guān)鍵技術(shù)之一。下面是MDC與DNC、MES的關(guān)系示意圖。
圖8 MDC與DNC、MES的關(guān)系示意圖
圖9 MDC與MES集成后的顯示界面
圖10 雙擊機(jī)床圖標(biāo)后，得到的計(jì)劃信息與機(jī)床實(shí)時(shí)信息
四、總結(jié)
軍工企業(yè)數(shù)控車間的MES系統(tǒng)，應(yīng)該充分發(fā)揮數(shù)控設(shè)備自動(dòng)化、數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床狀態(tài)的自動(dòng)采集。MDC作為MES系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，它能為MES提供生產(chǎn)任務(wù)真實(shí)的執(zhí)行情況，從而幫助企業(yè)成功的實(shí)施和應(yīng)用MES系統(tǒng)。
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本文標(biāo)題：MDC-MAX機(jī)床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)助力軍工MES實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理
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