基于MES系統單機智能管理平臺

郭瑞川+楊劍鋒+張維+孔維熙+洪宏+楊天侯

摘 要：MES系統實現是ERP與設備底層PLC之間的聯系樞紐。以GDX1機型為例介紹了單機智能管理系統，并對實現的方式、關鍵技術進行了剖析，從人員管理、生產設備分析、物料追溯、質量預警等方面進行了介紹，實現了生產數據的本地處理、快速查詢功能。

關鍵詞：單機智能管理平臺；MES系統；監控系統；數據集成

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.11.089

MES系統是連接上層管理ERP與下層煙機設備執行工單任務的中間層，系統將接收的生產計劃進行任務分解，具體至部門、工班、機臺，而通過單機智能管理平臺可實現實時跟蹤監控功能，對底層生產數據集成、分析、管理，并將數據匯總集成至MES系統，從而提高信息傳遞率，實現生產數據的全局共享。

1 系統架構

1.1 單機智能平臺系統架構

單機智能平臺系統架構如圖1所示。

按照ISA95標準實現單機智能平臺系統，實現從工單下達、生產反饋、設備分析、物料管控、質量標準以及評估等方面的內容。

1.2 單機智能管理平臺軟件架構

單機智能管理平臺軟件架構如圖2所示。

軟件架構包括架構元件、聯結器、任務流。該系統被分為3個邏輯層次，即表示層、業務層、數據訪問層。每個層次都包含多個邏輯原件。

1.3 單機智能管理平臺網絡架構

單機智能管理平臺網絡架構如圖3所示。

GDX1主機、輔機共配置1套BECKHOFF嵌入式IPC主控器CX2020，完成相應的控制功能。采用支持EtherCAT工業以太網通訊的交流伺服驅動器，實現對伺服控制器的高速總線驅動；同時，控制系統的總線（EtherCAT）簡化了控制系統的網絡結構，確保了控制系統的穩定性和快速響應。嵌入式IPC主控器與監控操作站的通訊采用Ethernet/IP的總線協議實現數據的實時交互。

2 實現功能

按照實際情況與MES系統相結合的過程，依據“最優對比”原則，該智能管理平臺實現了過程的實時監控、設備報警信息處理、數據查詢與報表等功能，一方面解決了因MES系統龐大而導致的數據儲存、處理效率降低和因系統網絡帶來的不穩定性等問題；另一方面，切實提高了班組依靠數據解決實際問題的便捷性。以下針對一些功能進行了闡述。

2.1 人員管理、跟蹤處理、過程實時監控

實時監控界面如圖4所示。

單機智能管理平臺從MES系統獲得生產訂單，組合生產計劃涉及的機組、班組、生產牌號、生產產量、生產人員等內容。如果需要變更生產計劃，則應從MES系統更改，與單機設備無關，機組人員到位后直接查看生產計劃內容。過程的實時監控與電控OPC不同，電控OPC界面展示前幾個班次的相關數據，而單機智能管理平臺則可查詢涉及本機組的所有信息，包含生產、設備、質量、物料等信息，同時，增加了統計報表功能，真實展現了歷史過程。這與MES的生產數據展現有區別，MES的數據展現功能只是展現目前部門的生產狀態，缺乏對歷史數據的查看，且對歷史數據的查詢需要有權限配置，缺乏靈活度和可適用性。針對實時監控界面，增加了對比工單信息功能，但并不是簡單的數據的累積或列表，能反映出不同操作者在相同機組、不同機組操作的差異性，從而更加全面地了解機組的真實情況。

2.2 設備停機分析、統計匯總

單機智能管理平臺可實現快速處理設備停機、設備效率利用率計算、設備維修情況描述、設備維修經驗庫的查詢等功能。

管理平臺查詢界面如圖5所示。

MES系統一般只針對修理或設備管理者開通權限錄入或查詢設備停機、維修等內容，而該平臺可實現面向機組人員查詢設備停機情況分析、維修記錄查詢、維修經驗庫的查看，該功能可提高機組人員的設備維修水平。同時，針對設備停機可提供更加準確的原因分析，顛覆煙機設備只能反映初步的電氣故障而無法確定準確原因，同時，結合電氣自診斷功能和更換維修設備換件等內容，有利于提高設備維修的效率和水平。

2.3 在線質量檢測結果的及時反饋

該平臺結合MES系統下發的質量檢驗標準和扣分準則，對離線設備的在線監測數據實時更新，一方面可查詢自檢的結果快速糾正；另一方面，可了解質量抽檢情況，并針對扣分的情況進行跟蹤，與MES相比，提高了實時性，并使得質量控制過程更具有依據。在質量管控方面結合設備停機及維修情況，掌握深層次的質量問題，切實落實設備與質量“共同管”的思想，使生產全過程得到更好的管理和監控，提高了工作效率和產品質量水平。

可跟蹤物料的實時跟蹤和輔料供應商的對標情況，指導班組針對特定廠家輔料的使用情況進行篩查并及時處理異常情況。管理平臺使用情況界面如圖6所示。

輔料的成本與質量直接制約煙草工業企業產品質量和生產成本，MES系統記錄輔料配盤、出庫入庫、庫存等信息，而電控系統則記錄輔料的使用剔除數量情況，該平臺結合MES與電控系統，一方面，從MES獲取輔料的配盤、出庫入庫、供應商等內容展開；另一方面，從PLC獲取各種輔料的消耗及剔除情況，這樣可得到輔料的不同供應商提供的產品、卷煙成品合格率、機組設備效率三者之間的關系，通過三者關系可選擇性價比最優的輔料供應商的產品，不僅提高了設備效率，且產品的合格率可得到保障。

3 結束語

單機智能管理平臺通過與MES、底層PLC系統的聯系，實現了生產過程的監控、設備狀態的報警和停機原因的具體化、離線質量數據的集成、輔料供應商性價比等功能，可視化了設備生產的全過程和集成數據，提高了機組生產的效率和水平。本文針對GDX1單機智能管理平臺進行了闡述，今后煙草設備的發展肯定會更加智能化，真正利用數據倉庫、數據挖掘等先進技術體現智能化、精細化生產的理念。

〔編輯：張思楠〕