e-works数字化企业网  »  文章频道  »  管理信息化  »  MES

组件化制造数据集成管理的研究与实现

2017/10/5    来源:互联网    作者:刘晓冰  孟永胜  邢英杰  王万雷      
关键字:组件化  数据集成管理  MES  
文中详细介绍了CMDIMS系统的体系结构,并对系统的功能特点以及关键技术等进行了分析。

    制造数据是指企业中与产品设计、生产和管理等密切相关的各种资料和数据,主要包括物料主文件、物料清单、工厂行程、产品工艺、设备资源和工厂日历等信息。它们既是指导产品生产的重要依据,也是产品数据管理(PDM)中的重要内容。通过Intranet对企业的各种制造数据进行管理,不仅有利于企业内不同部门之间的信息共享和集成,也便于对产品的各种数据和信息进行统计和分析,为提高生产效率和产品质量提供翔实可靠的依据。目前,许多企业正在或已经实施PDM系统,但PDM主要面向产品设计过程的管理。考虑到PDM系统每个结点的高额费用问题,实施时基本局限于工厂的设计和工艺等少数部门,不能真正对全厂各生产车间和职能部门迫切需要的制造基础数据提供有效的支持。

    为此,我们应用组件对象模型COM和可扩展置标语言(eXtewsible Markup Language,XML)技术,开发了一个面向离散型生产制造车间,应用于制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)环境下的组件化制造数据集成管理系统(Component integrated management system for manufacturing data,CMDIMS),为MES提供有力的数据支持。作为车间层生产作业管理核心的MES可以看作是一个通信工具,一方面为其他应用系统提供制造现场的数据信息;另一方面,MES也要从其他系统中获取必要的数据,这些数据保证了MES在车间的正常运行。CMDIMS主要包括产品结构管理、产品工艺管理、工作中心管理、工作日历管理和用户权限管理等业务逻辑组件,以及系统配置、数据访问和报表处理等通用技术组件,下文将详细介绍系统的体系结构、功能特点以及实现的关键技术。

1 系统设计

    1.1 体系结构设计

    目前信息系统的软件体系结构主要有客户机/服务器(C/S)和浏览器/服务器(B/S)两种模式。C/S结构将应用一分为二,服务器负责数据管理,客户端完成与用户的交互任务。C/S体系结构具有强大的数据操作和事务处理能力,模型简单,易于理解和接受。但随着企业规模的日益扩大,软件的复杂程度不断提高,C/S结构存在客户端程序设计复杂,开发成本高,软件移植、维护和升级困难等缺点。基于Web的B/S体系结构包括界面层、应用逻辑层和数据层,用通用浏览器就实现了原来需要复杂的专用软件才能实现的强大功能,并节约了开发成本。基于B/S体系结构的软件,系统安装、修改和维护全部在服务器端解决。用户使用系统时,仅需要一个浏览器就可运行全部模块,真正达到“零客户端”的功能,系统很容易在运行时自动升级。与C/S结构相比,B/S结构也存在诸如安全性难以控制、数据查询响应速度慢、数据的动态交互性不强、不利于在线事务处理(OLTP)等缺点。

    鉴于以上考虑,系统采用基于Web的多层B/S模式(如图1所示),主要的业务逻辑均位于中间层。对于Web客户端,浏览器可以通过Web服务器来访问中间层的业务组件;对于非Web客户端则可以直接访问业务组件接口,所有对数据库的访问及操作需通过通用数据访问组件以XML格式进行,从而实现业务逻辑层与数据层的分隔。

组件化制造数据集成管理系统的体系结构

图1 组件化制造数据集成管理系统的体系结构

    1.2 业务功能组件设计

    (1)BOM管理。

    BOM数据是整个MES系统中最重要的基础数据,是车间组织生产的重要依据,其格式设计的合理与否直接影响到系统的处理性能,因此,根据实际的使用环境,灵活地设计合理高效的BOM是十分重要的。在综合考虑单层和多层BOM优缺点的基础上,将产品结构分为自然属性和装配关系分别进行描述。其中物料的自然属性以物料主文件的形式描述,产品的装配关系则采用父子结构的形式来描述。采用这种定义方式有助于提高BOM数据的准确性、一致性和易维护性,并具有较低的数据冗余度。

    系统以直观的产品结构树形式(如图2所示)显示组成产品的零部件所属关系及其装配数量,提供对基本物料属性和产品组成结构的维护与管理功能,包括物料主文件和物料清单的录入、修改、删除和报表打印等,BOM的单级、多级查询和反查询,以及版本管理和成批替换等功能。

BOM管理页面

图2 BOM管理页面

    (2)工艺信息管理

    工艺信息是规定产品制造过程的纲领性文件,也是车间组织生产的重要依据,对保证产品质量和生产效率起着至关重要的作用。系统分别对零件的加工工艺和部件的组装工艺进行了详细描述,包括工艺版本、工艺序号、工序名称、定额工时和相关设备、工具等信息,为MES系统中的作业分派提供基础信息支持。对于部件的组装工艺,每道工序还要涉及相关零部件及装配数量的定义,用专门的数据表进行定义,方便MES中部件派工时对物料齐套性的检查。

    在离散型制造车间中,存在大量的顺序工序和并列工序问题,即工件的部分工序具有严格的先后顺序约束,而部分工序之间没有顺序要求,可以随机选择加工。系统采用“工序相关性”的方式较好地描述了这一问题,即对每个工序定义其工序相关性。若工序相关性为TRUE,则执行该工序时其前面的所有工序必须完成;若为FALSE,则该工序与前面的工序无顺序要求,可并列进行。另外,页面提供对产品结构树和物料基本属性的支持,工艺人员可以对产品结构树中任意零部件的工艺信息进行浏览、添加、修改、查询以及工艺整体借用等操作。

    (3)工作日历管理。

    工作日历是MES系统中编制生产作业计划和日生产调度的时间依据,主要包括对工作日和休息日的设定和维护,系统提供有效工作日计算、工作日历查询、公历和厂历换算等接口。

    (4)工作中心管理。

    该功能组件主要完成车间设备、工具和工装等制造资源的管理,是企业编制工艺规程、制定生产计划、控制产品制造等阶段的重要信息依据。主要包括对资源的基本属性、加工能力、所处状态、负荷情况等的描述,可方便地进行录入、修改、删除、查询、统计和汇总打印等管理功能。同时提供必要的功能接口,方便工艺信息管理等组件或MES系统的调用。

    (5)用户权限设置。

    系统管理员通过该功能组件完成对部门、用户、登录密码的管理以及相应的权限设置(查询/浏览权限或修改/删除权限等),以保证系统运行的安全性。系统采用部门与用户相结合的方式来管理,可为部门设置一定的权限,属于该部门的用户自动继承相应的权限;另外,也可以根据实际需要单独对每个用户设置特殊的权限,只有具有权限的用户才可以执行相应的操作。

责任编辑:程玥
本文来源于互联网,e-works本着传播知识、有益学习和研究的目的进行的转载,为网友免费提供,并以尽力标明作者与出处,如有著作权人或出版方提出异议,本站将立即删除。如果您对文章转载有任何疑问请告之我们,以便我们及时纠正。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐