基于MES的黃豆倉管理控制研究與應用

吳育聲 王罡

摘要：基于MES的技術優勢，對黃豆倉的管理控制需求進行深入分析，開發出一套面向黃豆倉的生產管理控制系統，以實現系統的入倉管理、筒倉管理、出倉管理、批次管理、收貨管理、庫存管理、報表分析、設備狀態監控、環境監測、設備巡檢管理、設備自控、異常報警處理等功能。同時，建立MES與WMS、SAP之間的信息對接，實現黃豆倉生產作業控制、黃豆物料跟蹤及質量追溯等作業執行層業務管理功能。

關鍵詞：黃豆倉;MES;管理控制

0 ? ?引言

制造執行系統MES全稱“Manufacturing Execution System”，是美國AMR公司（Advanced Manufacturing Research，Inc.）于20世紀90年代初首次提出，旨在加強ERP計劃的執行功能，將計劃層同車間作業現場控制通過執行系統聯系起來[1]。

1 ? ?黃豆倉簡介

黃豆是醬油類調味品行業的重要原材料之一，而黃豆倉是存儲黃豆的裝置。整個黃豆倉系統由入倉系統、儲存系統和出倉系統三部分組成。入倉系統分袋裝線入豆和散裝線入豆，黃豆在入倉過程中要求兼具雜質去除和黃豆重量稱量等功能;儲存系統指黃豆儲存在黃豆倉中，要求有監控倉內外溫濕度、自動通風降溫等功能;出倉系統主要考慮黃豆出倉種類、數量和先進先出等因素，并解決與下一道生產工藝相互銜接的問題。整個黃豆倉系統關鍵設備有絞龍、刮板機、提升機、去石機、永磁筒、除輕雜、計量稱、黃豆倉、閥門及配套傳感器、行程開關等。詳細流程圖如圖1所示。

2 ? ?MES設計

2.1 ? ?控制內容及策略

對黃豆倉管理控制需求進行深入研究分析，制定部分主要工藝控制策略如下：

2.1.1 ? ?自動選倉邏輯

（1）選倉的順序：先低料位倉，再按順序選擇;

（2）如沒有可選倉，系統彈出報警;

（3）散裝/袋裝輸送線不能同時向同一黃豆倉送料。

2.1.2 ? ?入倉控制

（1）每批次入倉前，系統需判斷PLC發送給上位機關鍵設備的故障字，如果故障字為0，則上位機在其他條件滿足的情況下，下發投料開始信號，同時將投料口、倉號、重量等信息以列表形式發送給下位機。如果故障字為其他數字，上位機則顯示故障字對應的故障注釋，同時鎖定投料開始按鈕，禁止投料。

（2）入倉盡量保證一批次進入同一個筒倉。

（3）達到高料位報警或投料口結束投料按鈕按下之后，PLC將上位機上一次發送過來的列表信息先清零，等待下一次開始投料重新配送，并依此循環。

（4）入倉沖抵工藝要求：若上次入倉是A類黃豆，為排除運輸帶上殘留的A類黃豆，本次進B類黃豆時要先用2 t進行沖抵。

（5）上位機下發投料開始信號，PLC需清除計量秤上的數據以保證本次數據從零開始計量。

2.1.3 ? ?出倉控制[2]

（1）出倉的選擇順序：先鎖定待煙熏的倉，再以先進先出為原則出豆。

（2）出倉請求由下一道生產工序提供一個電平，出倉請求電平為1，則開閥，反之關閥。

（3）出倉選擇由上位機完成，當出倉請求電平為1且系統關鍵設備無故障時，上位機下發出倉列表到PLC，列表內第一個豆倉出料完成則關閥，并切換到列表內的第二個豆倉，依此循環。

（4）由于出倉是有出倉計劃的，在后臺開發一個Excel導入模塊來接收出倉計劃，現場工人選擇出倉計劃執行即可。計劃信息應包含黃豆種類、數量等信息。

2.1.4 ? ?質量控制

（1）質量檢驗在WMS里進行，MES提供web api由WMS調用，傳遞質檢結果。

（2）煙熏控制：在MES系統中配置煙熏計劃，配置一個鎖定期，在倉進入鎖定期之后鎖定進料，優先排出鎖定倉大豆，鎖定期時間可設定。

2.2 ? ?MES功能模塊設計

結合黃豆倉管理控制工藝要求，開發如表1所示MES功能模塊及子模塊內容。

2.3 ? ?業務流程設計

整個MES業務流程如圖2所示。

3 ? ?系統功能效果

基于MES技術開發的黃豆倉管理控制系統在實際應用中取得了如下良好效果：

（1）提升黃豆倉的自動化程度，實現黃豆倉的自動化操作、網絡化管理;有效減輕員工的勞動工作量和勞動強度，節約人力成本。

（2）提升黃豆的品質管控。系統成功實現先進先出、黃豆追溯、批次管理、定期煙熏、黃豆種類防混儲存、沖抵工藝、溫濕度監控、風機自動啟停等多項品質精細化控制管理。

（3）實現MES與WMS、SAP之間對接，解決工廠內部各系統之間的信息孤島問題。

（4）依托MES技術實現信息化與自動化的深度融合，推進工廠的智能化制造建設。

（5）推進工廠無紙化建設。依托MES自身功能、MES與WMS之間信息的互聯互通，系統可減少大量報表填寫。

（6）開發出MES的設備巡檢模塊。員工使用手機App掃描設備二維碼，即可實現對設備的定期巡檢與維護。

（7）依靠MES設計的報表分析功能，對生產數據進行統計分析，讓員工有效掌握生產數據并指導生產，如圖3、圖4所示。

4 ? ?結語

基于MES的黃豆倉管理控制系統是一套自動化和信息化深度融合的管控系統。在自控方面，系統充分利用條碼技術、數據采集技術、工業自動化控制技術、網絡信息化技術等，實現黃豆的自動入倉、自動出倉、自動調節倉內溫濕度等控制功能。在信息化方面，基于MES實現了系統數據的統計分析、質量追溯等功能。同時利用MES與WMS、SAP之間信息的互聯互通，解決工廠內部各系統之間信息孤島問題，助推工廠智能化制造建設和工廠工業4.0愿景的初步實現。

[參考文獻]

[1] 楊裕相，謝康.制造執行系統（MES）在制藥行業中的實施應用[J].機電信息，2018（32）：27-35.

[2] 王罡，吳育聲，郭憲堂，等.一種豆倉運行控制的系統：201610012253.X[P].2016-04-06.

收稿日期：2020-07-21

作者簡介：吳育聲（1981—），男，廣東肇慶人，機電高級工程師，主要從事機電工程設計、安裝與管理工作。