智能制造项目-大型集团企业MOM系统解决方案【46页PPT】

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大型集团企业 MOM 系统解决方案 数字化企业建设内涵 制造运营管理系统解决方案及 实践 一 二 一、数字化企业建设内涵 一 加入星球获取更多更全的数智化解决方案 智能制造术语 智能终端 边缘技术 工业物联网 / 工业互联 网 工业大数据 故障诊断与预测性维护 人工智能 机器学习 区块链 知识自动 化 。。。。。。。 工业 4.0 赛博物理系统 （ CPS ） 数字化双胞 胎 基于模型定义 （ MBD ） 基于模型的系统工程 （ MBSE ） 基于模型的企业 （ MBE ） 工业软件 增材制造 增强现实 / 虚拟现 实 软件定义制造 OPC 统一架构（ OPC UA ） 企业服务总线 机器人操作系统 协同设计与制造 智能工艺管理 高级计划与排产 精益管理 制造执行系统 制造运营管理 智能仓储与物流 全生命周期管理 数字化交付与运 维 智能制造单元 数字化车间 / 工 厂 智能工厂 智慧院所 数字化、网络化、智能化 一 改变着产品制造方式 先进机器人 增材制造 智能自动化 改变着产品设计方式 体系理念 智能模型 生成式设计 改变着产品演进方式 知识自动化 大数据分析 云生态系统 数字化技术 -- 推动着各行业数字化变革 一 先进机器人 Additive manufacturing Intelligent automation 体系理念 Intelligent models Generative design Knowledge automation 大数据分析 Cloud ecosystems 智能产品 智能服务 智能制造 制造企业必须提升技术进行数字化企业转型 服务 生产制造 生产工程 生产规划 产品设计 智能产品智能制造智能服务 --- 涵盖整个价值 链 一 产品数字化双胞胎 智能产品 生产数字化双胞胎 智能制造 性能数字化双胞胎 智能服务 feed back insights to continuously optimize product and production 通过数字化双胞胎技术实现智能产品制造服务的数据闭环 一 系统解决方案适用于产品生产商和设备制造商 Machine Services 设备服务 Machine operation 设备运行 Machine commissioning 设备调试 Machine engineering 设备工程 Machine concept 设备概念 Services 服务 Production execution 生产执行 Production engineering 生产工程 Production planning 生产规划 Product design 产品设计 Product manufacturer perspective 产品制造商角度 Machine builder perspective 设备制造商角度 一 一 工业 1.0 工业 2.0 工业 3.0 工业 4.0 • 基本的研发与生产流程、 工具 • 完备的办公网络与系统 • 相互独立的工作单元与 设备 • 完备的流程改进机制 • 数字化设计验证体系 • 数字化研发生产体系 • 精益研发与生产管理 • 数字化设备与工业网络 • 基本的数据采集与分析 • 大数据分析与决策 • 持续创新能力 • 智能生产与物流 • 自组织、自优化 • 物联网应用 • 开放、自主、人性的企业 文化与管理体系 智能工厂 / 企 业 数字化工厂 / 企 业 传统工厂 / 企 业 数字化企业是指一个企业采用先进数字化设备和手段 ( 包括模型、方法和工具），实现高效、 互联、集成的研发、制造、服务、管理流程，从而服务于企业的战略发展。 数字化企业的理解 物理制造 虚拟制造 设计数据接收 1 工艺分工 2 As-Planed BOM 构建 3 工艺设计 4 仿真验证 仿真验证 仿真验证 BOM 5 MRP 7 生成生产计划 8 9 下达生产计 划 产品定义管理 6 订单组件 计划排程 18 生产过程监控 生产效能分析 17 16 数据采集 15 生产统计 14 10 质量管理 11 文档 管理 12 生产调度执行 13 计划完工 23 反馈生产数据 21 设备运维管理 20 人员管理 19 物料管理及追溯 As-Built BOM 22 数字化制造 ERP MOM 生产现场 产品研发 PLM （ APS+MES+QMS+LIMS ） 数字化制造— PLM/MES/ERP 集成（业务流） 订单 - 工单 - 工 序 一 CAD CAE PDM 生产单元 + 生产 线 TIA 数字化制造— PLM/MES/ERP 集成（数据流） m PLM  BOM  3D 模型 图  产品质量要求  流程图和说明  SOP  设备、工装要求 接口服 务 MOM/MES  工作订单和计划  物料跟踪和追溯  详细流程图和说明  WIP 和流程控制  资源管理  自动化信息 和数据收集  质量控制文档、不合规  KPI 报告、审查追踪 接口服 务 PLM XML HTTP ERP  生产计划  库存管理  设备管理  人力资源  财务 PLM XML HTTP XML HTTP 工作数据包 闭环 (PLM-MES)  BOM 和 BOP  材料定义  流程图  流程说明  SOP  数据收集  工作中心  资源类型  资源  NC 程序 闭环 (MES-PLM) 实际制造和异常数据的反馈  实际制造 BOM 和流程 图  质量数据收集和异常  实际周期时间  工程变更请求 ECR XML HTTP  物料和物料清单 (BOM)  流程图  资源需求（工装等）  生产订单  操作员技能认证  ECR 确认  主数据：日历、工作中心、生产线、设备  生产订单、库存、维护计划  操作员技能认证  订单状态  物料消耗  非计划关闭 技术文档的请求与应答 ECR 的请求与应答 质量反馈、 ECR 提交、实际周期时 间 实际制造数据应用于 MRO 一 1. 建设愿景与数字化快速评估 2. 数字化顶层规划与管理能力评估 3. 数字化生产与物流规划 4. 制造自动化 5. 制造信息化 1 、数字化企业战略规 划 2 、数字化企业详细设 计 3 、数字化企业运营实 现 6. 技术实现与变革管理 7. 智能制造逐步实现 数字化企业建设基本路线图及思路 战略 业务 功能 集成 智 能 制 造 系 统 解 决 方 案 一 二、制造运营管理 (MOM) 系统解决方案 二 制造行业的特点之一： 客户产品个性化要求成为趋势 当前高端装备制造行业的特点和问题分析 产品个性化 多品种小批量 面向订单生产 交付期要求高 二 制造行业的特点之二： 装配 / 总装过程复杂性 装配物料多 操作人员多 测试要求多 质量要求多 追溯要求多 计划 在制 人员 质量 物料 当前高端装备制造行业的特点和问题分析 二 BOM 变化 物料变化 参数变化 软件变化 操作要求变化 工具要求变化 质量要求变化 交付方式变化 制造行业的特点之三： 需求到制造生产过程多变性 当前高端装备制造行业的特点和问题分析 客户更改要求多 设计要求变化多 现场调整要求多 多型号产品同时 研制与生产 二 制造企业关注的主要问题：  产品质量（ Quality ）  生产效率 （ Efficiency ）  制造成本（ Cost ）  交货期（ Delivery ） 制造企业持续创新：  产品技术创新  生产方式创新  管理方法创新  运营模式创新 数字化技术 精益生产 创新持续改进 产品设计模型化 生产工艺结构化 生产计划有序化 生产过程透明化 质量管理统一化 设计运维一体化 企业将迈向高度定制化的产品和系统，实现生产乃至整条供应链的数字化 制造企业关注问题及应用数字化技术持续改进目标 二 自 动 化 程 度 作业指令、维护、培训技术方 案 产品质量控制 工厂布局、生产线设计 生产计划 ( 产品、进度、资源 ) 工艺资源 ( 设备、工装、刀量 具 ) 工艺计划，工艺审查 产 品 生 产 生产车间现场 ERP/MES 产 品 设 计 产品研发部门 CAD/PLM 数字化制造 20~30% 20~30% 40~60% • 项目的实施周期中，约有 40%~60% 的时间都消耗到生产准备阶段，主要的工作是生产工艺过程的设计规划； • 在产品研发部门，基本上实现了 CAD 产品设计；生产现场大量采用自动化设备（现场总线、 PLC 控制器）； • 但是，在生产规划部门（时间消耗最长的部门 ) 的设计手段却最为落后； • 数字化制造系统定位在提升工艺设计部门的核心能力、弥合制造鸿沟； 当前高端装备制造业产品开发制造过程普遍问题 二 工艺规划与制造—数字化企业建设的核心枢纽 二 数字化制造平台内涵主要是建立精益制造管理平台，包括了工艺规划、工艺执行及工艺优化。重点建设工 艺 BOM 、工厂 BOM 、各种工艺仿真，工艺资源及工艺过程数字化管理，即： 3P1R + 版本 A - 版本 B + 零件 A - 组件 B 零件 I 零件 II Product 产 品 产品 工厂 生产线 A生产线 B + 车间 A - 车间 B + 单元 A - 单元 B Plant 工 厂 车床 1 铣床 1 车床 2 车铣中心 工艺 + 版本 A - 版本 B 工序 10: 准 备 工序 20: 铣削加工 刀具 1 刀具 2 Process 工 艺 夹具 3 工序 30: 车削加工 工序 40: 检 测 工序 50: …… Resource Manager 资源管理 Resource + Fixture Library - Tool Library Tool A Tool B BOP ：工艺清 单 实现数字化工艺管理—是数字化制造平台建设内容 二 数字化制造管理平台 Multi-CAD Interface) TCWExetbenSseirovnicse(sAppli cation y Structur Geometr PLM XML Featu Proce rePsMI ssPLM GViDs &T Web Services 生命周期制造数据模型 产品 工艺 工厂 资源 PLM XML 版本管理 流程管理 可视化管理 更改管理 人员 / 权限管 理 应用系统集成 结构化 全三维化 模板化 集成化 数字化制造管理平台集成应用 二 人员 计划 生产 工艺 质量 物料 在制品 设备 • 如何在下计划的时候就可以考虑到 物料以及相关设备的可用性。 • 如何确保安排的生产计划信息是最 优的 ( 在相同的资源条件下，生产出 最多的产品 ) ？ • 如何确保组装的物料是正确的 • 如何确保所有人工操作是最方便， 最直观的 • 如何保证在操作之后，用到工具， 物料等都可以追溯到 • 如何确保产品的生产满足质量要求？ • 如何确保人员的操作是可操作的？ • 如何确保不同设备在生产时可以达 到线平衡 实现数字化生产运营系统（ MOM ） MOM 是企业制造过程中为了 提高整体效率、过程控制整体 质量、生产透明所采用的数字 化解决方案。 按 ISA95 或 GB/T 20720.1 定 义：  生产运行系统  维护运行系统  质量运行系统  库存运行系统 MOM ：通过 APS 、 MES 、 QMS 等完美结合，将整个制造运营环节打通，发挥整体效益。 系统集成：通过 PLM 、 MOM 、 TIA 有机协同，让装备制造企业向数字化企业迈进。 二 数字化工厂 MOM 系统的核心指标 KPI 效率 质量 成本 1. 新产品开发效率 2. 新产品的导入效率 3. 生产的执行过程效率 4. 生产过程异常处理效率 1. 原材料的质量提升 2. 生产过程的质量 3. 业务数据的质量 4. 人员能力的提升 1. 原材料的库存成本 2. 生产过程在制品成本 3. 生产过程质量成本 4. 各种流程耗时成本 产品设计周期 新产品导入周期 工单 LeadTime 平均异常处理时间 工艺下达周期 工单按时完成率 工单下达效率 设备的利用率 原材料的质量 生产产品良率 基础数据质量 人员的技能达成率 首件产品的质量 业务数据质量 产品设计质量 产品退回率 原材料的库存成本 在制品的成本 返工成本 数据统计成本 设计过程的成本 业务沟通成本 数据采集成本 非正常工时成本 二 数字化工厂 MES 系统参考功能架构（参考架构） 二 MES 功能架 构 基础数 据 生产建 模 人员数 据 权限角 色 工厂日 历 系统配 置 物料管 理 物料主数 据 BOM 配置 物料拉 动 线边库管 理 物料追 溯 计划管 理 ERP 计划接 收 计划分 解 BOM/ 工艺 绑定 计划排 序 计划下 发 质量管 理 缺陷代码定 义 返修原因定 义 质量标准定 义 质监数据采 集 质量判 定 状态变 更 计划完工反 馈 质量分 析 工艺管 理 工艺标准接 收 版本控 制 工艺调 整 工艺下 发 设备管 理 设备主数 据 维修计 划 维护执 行 故障管 理 停机管 理 备品备 件 生产数 据 交接班管 理 计划接 收 计划开 始 设备数据采 集 设备维护保 养 工艺数据采 集 物料信息采 集 过程质量执 行 人员绩效数 据 计划完工反 馈 系统集 成 PLM- 工 艺 / 物料 ERP- 计 划 / 物料 其他应用系 统 SCADA 过程数 据 看板管 理 计划进 度 物料看 板 设备状 态 公司消 息 MES 系统集成架构（某发动机厂参考架构） 二 基础数据及 物料管理与生产追溯 WMS 设备管理 生产过程监控 装配线生产过程监控 机加线生产过程 监控 设备监控 设备 OEE 分析 机加成品库存 线边库存管理 发动机下线 与入库 线边物料拉动 生产订单接收 生产订单调整 生产报工 工单执行 生产工单下达 设备状态 发动机过点 质量管理 生产订单 过点、产量 物料拉动系 统 SAP 日历系统 装配生产线控制系统 机床 / 辅机 / 传输线 冷试 / 热试装备 设备状态 产量 设备故障 物料、 BOM 质量数据收集 质量门管理 测试结果 测试结果 生产订单 / 生产调 整 生产订单管理 报工 物料、 BOM 工作日历 工厂日历 HR 系 统 人员主数据 权限管理 发动机 报交信息 人员及权限 PLM 图纸 MES 系统各基本功能简介（参考架构） 二 基础数据管理  生产建模  BOM 基础数据定义  人员基础数据管理  物料基础数据配置  工厂日历数据  系统用户及权限管理  工艺基础数据维护  工位配置  设备配置 MES 系统各基本功能简介（参考架构） 生产订单管理总体流程图 SAP 每天下达 N 天的生产计划 计划员在 MES 中对生产计划进行排序 计划员触发系统生成发动机号 计划员对生产计划进行下发 MES 接收下发的生产计划 MES 对生产计划进行处理 生产开始 , MES 系统读取上线工位的 发动机号，并将相应的发动机工单启动， 将其状态更新为上线 生产过程中 , MES 系统读取下线工位 的发动机号，并将相应的发动机状态更 新为下线 操作工扫描发动机号，将发动机与托 架绑定；托架打印提交后，系统将发动 机状态更新为报交 MES 系统发动产量反馈至 SAP 二 MES 系统各基本功能简介（参考架构） 生产订单管理  生产日计划接收  装配及检测— SAP 自动下载  机加—手工录入 / 导入  对计划进行完整性检查  支持特殊类型计划接收 生产订单排序  对生产订单进行日排序  排序确认 生产订单拆分  主要针对装配及检测车间订单  形成针对于单台发动机的生产工单 生产订单下发  生产订单及工单（发动机生产序列号）下发至物流执行系统 * 发动机序列号管理 *  管理发动机号段及编码规则  自动生成发动机号序列，支持发动机号手工维护 生产规范有序、透明化、可跟踪、可调整 二 MES 系统各基本功能简介（参考架构） 毛坯上线工位  设备生成唯一追溯码， Ｍ ES 记录上线信息  启动生产任务 过程工位  生产过程数据采集： 过点信息； 产量信息； OK/NOK ；  唯一码读取 并与生产数 据关联 质量检验工位 生产过程数据采集： 过点信息； 产量信息； 质量检验数 据； 唯一码读取并与生产、质量 数据关联 下线工位  扫描零件二维码  录入毛坯件批次  与包装关联  订单完成确认 过点信息查询 生产执行及跟踪 （机加工） 二 MES 系统各基本功能简介（参考架构） 生产执行及跟踪 （机加工） 过点数据收集  每工位过点自动采集，需工件在该工位加工时带有 RFID  返修工位过站记录：通过人工扫描缸体 / 缸盖二维码并在系统内标识  下线工位过站记录：通过人工扫描缸体 / 缸盖二维码，并在系统内录入毛坯批次号、包装信息等标识  若生产过程中唯一编码与零件二维码不一致，则在生产线末工站，系统将机加工零件唯一编码与零件二维码绑定 并 归档，以实现机加工零件下线后并在总装装配之后的谱系追溯 过点实绩查询  工位过点查询： 查询某一工位一定时间内生产的零件的信息  零件过站查询： 通过录入二维码查询该零从上线可跟踪到下线的生产过站记录  注： 过点实绩自动采集要求自制件具备 RFID 或扫描装置且设备包含 RFID 数据信息。对于没有 RFID 读取功能 或无扫 描设备的工站无法记录过点信息。 过点数据收集及查询涉及范围  缸体生产线  缸盖生产线 二 MES 系统各基本功能简介（参考架构） 生产执行及跟踪 （装配与检测） 缸体上线工位  发动机号记录，  缸体记录并关联  启动发动机生产任务 过程工位  生产过程数据采集： 发动机号； 过点信息； OK/NOK ；  关键追溯件扫描信 息 质量检验工位  生产过程数据采集： 发动机号； 过点信息； 质量检验数据； 关键质量工位（密 封测试