前面我們談到了西門子、達索、羅克韋爾、施耐德等各大工業巨頭的MES/MOM：
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也分享過MES相關的解決方案和系統功能等：
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今天給大家分享一來自浙江南都電源動力股份的MES實踐~
企業資訊化現狀分析
MES專案詳細情況介紹
1.專案背景、目標介紹
1）整體技術方案
2.實施與應用情況詳細介紹
1）IT網路基礎提升
2）雲平臺搭建
3）資料採集系統及裝置改造
4）移動MES管控平臺
5）MES系統專案
3.效益分析
公司簡介
浙江南都電源動力股份有限公司（簡稱：南都電源，股票程式碼：300068）是國家高新技術企業，創立於1994年9月，2010年4月在A股創業板上市。公司面向通訊資訊、新能源動力、新能源儲能及節能環保領域，提供以先進閥控密封電池、鋰離子電池、燃料電池為核心的系列化產品、系統解決方案及運營服務，主營業務包含閥控密封電池、鋰離子電池全系列產品及系統的研發、製造、銷售及服務。
圖1 浙江南都電源動力股份有限公司
企業資訊化現狀分析
浙江南都電源動力股份有限公司鋰電工廠智慧製造試點車間目前正在應用的資訊系統有SAP系統，MES系統（涵蓋生產製造執行管理、PDA物料條碼管理和配送、Andon異常報警控制）、裝配檢測線自動控制系統。這些系統有效的支撐了企業的生產經營活動，提高了車間的智慧化管理水平。
智慧製造專案詳細情況介紹
1.專案背景及目標介紹
南都動力鋰電智慧車間工廠物聯網專案將公司的SAP 系統和底層的自動化系統整合在一起，主要用於對鋰電車間的生產、質量、裝置等方面進行詳細作業計劃、實時資訊反饋和資料分析。該專案透過MES系統實現對生產製造過程資訊的實時採集、管理和反饋，進行批次跟蹤，實現質量追溯，提高企業的生產效率，改進產品質量，對物料進行管理，對關鍵裝置進行有效監控，並實現生產過程與管理決策的高效整合；為企業領導經營決策提供及時、準確的科學依據，有效地支撐了企業生產管理。
技術解決方案：
1）IT網路基礎提升：在現有基礎上進一步完善網路架構、保障網路安全，完成多個極片車間、乾電芯車間、電芯車間、裝配車間等多個車間的網路裝置改造，最佳化資料鏈路。
2）雲平臺搭建：採用VMWARE技術，搭建南都的企業私有云。
3）資料採集系統及裝置改造專案：對現有的重要工序購進和改裝感測終端，採集工藝資料，實現工藝資料和產品資料的自動採集、自動上傳。包括混料、塗布裝置、鐳射焊接、測厚儀、注液裝置、化成分容等裝置的資料採集。
4）移動MES管控平臺專案：透過PDA採集現場的生產情況，實現現場工單的開工、資料採集、完工報工等。
5）MES系統專案：為工廠現場各項生產資訊收集整合的系統，連線SAP系統和生產、倉庫現場作業之間，提供實時且準確的實際生產資料來源。透過計算機、智慧終端、條碼等裝置結合網路通訊、軟體和資料庫技術，即時收集現場資料，提供即時且準確的實際生產狀況，整合現場各單位（物料、生管、製造、品管、庫管）的各項資料，透過控制包括人員、裝置、物料、生產流程和作業程式等在內的所有工廠資源來提高製造競爭力，從而大幅度提高生產品質和生產效率。收集生產現場各種資訊，並自動進行資料整理與分析，為管理者提供正確、實時的資訊，協助管理者進行正確的管理決策。
2.實施與應用情況詳細介紹
2.1 IT基礎建設
1）對極片車間、乾電芯車間、電芯車間、裝配車間等多個車間的關鍵生產裝置進行改造，加裝通訊模組，並將裝置接入內部區域網。所有的關鍵生產裝置，北車間177臺，南車間359臺裝置連成一個大區域網,並將裝置網與辦公網隔離，防止辦公網病毒影響生產裝置的執行，保障網路安全。
圖2 網路系統架構
2）該專案為保障PDA和無線掃描槍的正常執行，全廠共佈置無線AP 77個，並用無線控制器進行管理，保證無線網路的穩定、安全。
2.2 雲平臺建設專案
利用業界最可靠的伺服器整合軟體套件VMware vSphere來整合伺服器硬體，計劃實現：
a)將現有硬體利用率從5-15%最多提高到80%；
b)將硬體需求減少到原來的十分之一或更少。
2.3 資料採集系統及裝置改造專案
資料採集系統主要實現工廠裝置的智慧互聯，側重於末端資訊採集。整個系統建設主要分為以下兩部分：
1）裝置的硬體改造
主要是裝置的狀態資訊，如電流、電壓、功率、功率因數、溫度、溼度、壓力、轉速等，透過改造實現標準乙太網介面的輸出功能。如果裝置本身帶有輸出介面，則進行協議轉換。公司現有需要進行資料採集的裝置共有536臺，硬體介面主要分為串列埠232、485、422、網口。
工廠將536臺裝置中部分裝置進行改造，加裝通訊模組，使之接入企業內部區域網，並將資料上傳至採集電腦，最終將資料上傳到MES伺服器和資料儲存伺服器。
2）資料採集監控平臺建設
主要實現使用者管理、採集裝置通道、頻率，報警資訊等引數設定。監控終端支援現場和遠端監控，透過授權的IP地址及使用者，可透過瀏覽器實現實時監控。
a) 裝置資料採集項列表
表1 裝置資料採集項列表
b）採集軟體介面
在每臺的採集電腦端安裝採集軟體，並設定設定採集引數、採集頻率和採集別名。
c）MES系統採集設定介面
MES系統採集引數設定，設定採集裝置或工序、採集項名稱、採集項別名和採集項單位，設定完後，採集上來的引數將自動傳入MES系統。
2.4 移動MES管控平臺專案
利用物聯網技術，將裝置接入企業內部區域網，實現裝置與MES系統間的資料交換。每臺裝置生產過程中自動收集生產資料，判斷合格與否，生產資料、工藝資料實時傳送到MES管理系統。開發應用生產管理APP模組，隨時檢視各道工序的生產情況和質量情況。也可對工序進行完工回報。
1）MES系統移動APP平臺實時顯示各車間生產情況、產品合格率、預警資訊，領導和管理人員可以實時檢視生產報表，實時瞭解生產資訊，消除資訊孤島，提高生產管理決策效率。
圖3 登陸介面
圖4 車間不良型別和排名
2) 實現PDA移動作業
工廠工作人員使用PDA對部分過站產品進行掃描，實現現場移動作業。
圖5 作業現場
圖6 過站現場
2.5 MES系統專案
在集團中整合底層採集資料，實施集團MES系統。為工廠現場各項生產資訊收集整合的系統，連線SAP系統和生產、倉庫現場作業之間，提供實時且準確的實際生產資料來源。透過計算機、智慧終端、條碼等裝置結合網路通訊、軟體和資料庫技術，即時收集現場資料，提供即時且準確的實際生產狀況，整合現場各單位（物料、生管、製造、品管、庫管）的各項資料，透過控制包括人員、裝置、物料、生產流程和作業程式等在內的所有工廠資源來提高製造競爭力，從而大幅度提高生產品質和生產效率。收集生產現場各種資訊，並自動進行資料整理與分析，為管理者提供正確、實時的資訊，協助管理者進行正確的管理決策。
1）需求設計及出發點
a）靈活可配置工藝流程。工藝流程中靈活定義生產過程引數、投料資訊、品質引數流程工藝中靈活定義。
b）強大的資料採集功能。生產現場資訊採集涵蓋人（操作者）、機（機器裝置）、料（原材料）、法（工藝、方法）等資訊，適用性強，可擴充套件。
c）雙向追溯、4M追溯體系。正反實現對人（操作者）、機（機器裝置）、料（原材料）、法（工藝、方法）、品質的追溯。
d）打破管理黑箱，資訊及時、透明。透過SPC、預警平臺、實時看板、綜合報表等管理工具，實時呈現生產運營成效和及時批露生產、品質異常。
e）輔助SAP完善成本計算。逐步完善工單產量和工時報工機制。
2）MES系統藍圖設計
圖7 MES系統藍圖
3）功能模組
a)工藝管理
工藝建模是在生產環境下實現流程工藝的資訊化管理，將工序、流程、工作中心、物料、產品型別等生產要素相結合，用結構圖的形式直觀的將工序串接形成流程，合理有效的配置產品工藝路線，防止工序跳站、漏站、工藝用錯等作業發生。
MES實施前：SAP中有維護工藝資訊，多個同類型的機種可共用一個工藝；SAP中的工藝無法細分到工藝中的管控工位，無法採集各工位的生產資訊，以及對在製品的生產流程管控。
MES實施後：對工藝的生產管理，細化到各個工序點，透過MES系統有效的管控生產製程；在MES系統中，透過工藝上的資料採集點，採集生產資料，管控生產製程，形成完善的產品追溯體系。
b）工單管理
MES工單管理流程適用於最佳化和改善當前由PC執行的生產計劃下達、變更以及有車間執行的時段產量/WIP統計過程，相對原有SAP粗放式的管理模式，在以下幾方面有顯著提升：
●生產資料統計的實時性、真實性；
●保證工單主資料的完整性；
●減少工單變更時由於資料不一致導致的部門協同衝突；
●實現與SAP工單的協同管理：
●SAP工單自動同步給MES；
●同時同步更新工單BOM；
●工單計劃變更時，只在SAP中執行關於BOM物料、數量等資訊的修改，再同步到MES。
c）裝置管理
相對於原有的手工作業模式，裝置管理流程可在以下方面取得改善：
●按裝置ID建立裝置電子履歷，包括領用、保養/維修、點檢記錄。
●提供裝置保養到期提示。
●可按裝置ID追溯查詢對應的生產製令單和產品SN。
MES實施前：裝置按手工帳目管理，同時產生大量的紙質表單；裝置保養（計劃性保養和非計劃性保養、維修）無法提前提醒；線體、車間裝置經常更換而未保留記錄，無法按照裝置來查詢追溯相應的生產產品記錄。
MES實施後：
●裝置按唯一SN建立電子履歷。
●形成裝置電子臺帳，並且可以提示保養到期的裝置。
●裝置的保養和維護能夠形成電子化記錄。
●裝置開線前點檢形成電子化記錄。
●裝置領用、更換等在系統中形成精確時間記錄，從而能夠按照裝置來查詢追溯相應的生產產品記錄。
●能夠按月提供備件損耗清單。
●產品需要能追溯到裝置。
d)生產管理
MES實施前：生產製程管理主要以紙張手工記錄或EXCEL文件作資訊記錄與共享。隨著電池業務需求的不斷增長，目前的業務管理流程及模式就無法滿足小批次多品種、多配方、生產製造過程管理等複雜業務需求。
MES實施後：透過對生產過程中的資料採集，系統能夠形成產品完整的生產檔案，包含產品序列號、型號、生產日期、關鍵物料批次、生產班次、關鍵工序履歷資訊、關鍵加工裝置資訊、操作人員等，供事後查詢和追溯。
圖8 電池產品追溯結構圖
e)質量管理
MES實施前：倉庫人員在現場清點來料到貨，質檢人員在現場進行來料質檢，這些資訊只能在作業完成後，回到辦公室人工錄入EXECL或紙張記錄，實效性低。過程質檢也存在諸多不便，具體表現：工藝流程卡、操作規程、檢驗規程等均是紙質檔案，如有變更時，透過人工收回和發放；成品與工位關鍵料沒有關聯，成品與原料批次的追溯透過execl與紙張記錄。
MES實施後：
質量檢測的改善包括來料質檢和過程質檢兩個方面：
●來料質檢：透過與SAP來料資訊的對接，MES對來料進行質檢, 生成檢驗報告，自動判斷允收或拒收。
●過程質檢：透過與多條裝配線自動控制系統的對接，獲取過程質檢資料，將產品生產過程中的質檢資料、工藝資料自動實時上傳，並自動判定產品品質，保證資料的實時性、準確性。
●遵循PDCA原則，在企業內部建立完善的質量體系，基於準確實時的資料採集和數理統計技術實現質量管理目標。
f）預警管理
g) 生產看板
生產車間共安裝22塊生產看板，實時顯示生產工單完成比例、各工序完成比例、良率、計劃達成率以及24小時產量趨勢。
3.效益分析
1）專案實施前後相關指標對比分析
●提升生產和經營效率30%以上；
●將伺服器的利用率從10-15% 提高到高達60%以上；
●基礎資料的準確率提升到95%以上；
●產品合格率從96%提升到99%，產品一次合格率從85%提升到93%；
●配料準確率有原來的92%達到100%；
●生產統計時間由原來的半天縮短為30分鐘；
2）經濟效益和社會效益分析
透過集團級MES管控平臺實施：
●基礎資料的準確率提升到98%；
●半成品週轉率提高15%；
●訂單的履約率提升到98%以上；
●產品製作週期縮短18%；
●生產成本降低15%；
●產品一次合格率（次產品合格率）達到93%。
透過移動MES：
●減少專職報工人員4人；
●減少檢驗人員7人；
●縮短生產實績的採集時間達95%；
●縮短了關鍵件的資料採集錄入時間90%。
--- THE END ---
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