一、MES的概念及軍工MES的特點
近年來，為實現(xiàn)我國由“制造大國”向“制造強國”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，國家正在大力推行精益制造、智能制造、柔性制造、敏捷制造等先進制造理念，并高度重視信息化在制造中的促進作用，明確提出了“大力推進信息化與工業(yè)化深度融合，走中國特色新型工業(yè)化道路，促進經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和工業(yè)轉(zhuǎn)型升級”。作為我國高端制造企業(yè)的代表，軍工企業(yè)更是走在了信息化建設(shè)的前列，正大力發(fā)展和應(yīng)用信息技術(shù)，走新型高技術(shù)國防裝備制造業(yè)發(fā)展道路。
而近幾年風(fēng)頭正勁的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，正是助力軍工企業(yè)實現(xiàn)工業(yè)化與信息化深度融合的重要生產(chǎn)管理系統(tǒng)，它提供了一系列優(yōu)化車間生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)的相應(yīng)功能與手段，從而直接提升企業(yè)執(zhí)行力，讓生產(chǎn)及物流環(huán)節(jié)更透明，實現(xiàn)生產(chǎn)過程追根溯源，并可及時、準時、實時地把控生產(chǎn)現(xiàn)場信息的收集、傳遞、處理和反饋，做到隨需應(yīng)變，提高快速響應(yīng)能力。
MES是Manufacturing Execution System的簡寫，中文名稱為制造執(zhí)行系統(tǒng)。MES是由美國先進制造研究機構(gòu)AMR ( Advanced Manufacturing Research) 在1992年提出來的， AMR將MES定義為“位于上層的計劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”。MES系統(tǒng)作為中間的執(zhí)行層，主要為車間操作人員、管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源（人、設(shè)備、物料、客戶需求等）的當前狀態(tài)，它重點解決車間的生產(chǎn)問題。下面是制造企業(yè)信息化三層架構(gòu)圖：
圖1 制造企業(yè)信息化三層架構(gòu)圖
MES系統(tǒng)重在“執(zhí)行”：它將ERP的生產(chǎn)計劃根據(jù)車間實際情況，將每一工序分解到每一設(shè)備、每一分鐘精細執(zhí)行，并實現(xiàn)透明化的精確管理；
通過MES系統(tǒng)，在車間形成計劃排產(chǎn)、作業(yè)執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集、在制品管理、庫存管理、質(zhì)量管理等全閉環(huán)的管理架構(gòu)，環(huán)環(huán)緊扣，它不只是一個簡單的數(shù)據(jù)庫管理，涉及了車間生產(chǎn)管理的方方面面�？梢哉f，MES就是軍工企業(yè)實現(xiàn)精益生產(chǎn)的軟件載體。
軍工行業(yè)屬于典型的離散制造企業(yè)，具有小批量、多品種等特點，并且對生產(chǎn)周期要求極為嚴格，這就要求軍工MES系統(tǒng)一方面可以通過高級排產(chǎn)等先進手段，將每一生產(chǎn)任務(wù)分解到每一設(shè)備、每一分鐘實現(xiàn)生產(chǎn)過程的精確管理，另一方面，也必須充分發(fā)揮數(shù)控設(shè)備自動化、數(shù)字化的優(yōu)勢，將機床的實時狀態(tài)、生產(chǎn)進度及時反饋回來，以便對MES系統(tǒng)的計劃形成閉環(huán)管理，確保計劃的制定、調(diào)整更科學(xué)、更有執(zhí)行性。
因此，具有機床數(shù)據(jù)自動采集功能的MDC系統(tǒng)是幫助軍工MES實現(xiàn)閉環(huán)管理的重要技術(shù)手段，也是在軍工數(shù)控車間實施MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
二、MDC的概念及其主要功能
1. MDC的概念
MDC是Manufacturing Data Collection的簡寫，中文名稱為制造數(shù)據(jù)采集，一般通稱為機床監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。MDC通過先進的軟硬件采集技術(shù)對數(shù)控設(shè)備進行實時、自動、客觀、準確的采集，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的透明化管理。
隨著許多企業(yè)數(shù)字化車間的基礎(chǔ)------DNC系統(tǒng)的成功實施，構(gòu)建了數(shù)字化車間的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，從根本上改變了以前程序手動傳輸、分散管理的局面。MDC作為數(shù)字化車間的第二步，是DNC系統(tǒng)的有機延伸，可以為MES提供實時、準確的生產(chǎn)信息，并可以為企業(yè)提供科學(xué)的量化管理提供決策依據(jù)。
圖2 MDC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖
下面就以軍工單位應(yīng)用最普及的MDC-MAX機床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例，簡單說明一下MDC系統(tǒng)的主要功能。
2、 MDC-MAX機床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本功能介紹
MDC-Max 是一套與CIMCO DNC-Max、NCBase、Edit等模塊完全無縫集成在一起的、實時的機床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是當今最領(lǐng)先的機床監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
MDC-Max提供強大的機床數(shù)據(jù)實時采集功能，可以顯示所有機床的實時狀態(tài)以及生產(chǎn)完成情況，這些信息可以作為MES制定生產(chǎn)計劃的重要參考數(shù)據(jù)，幫助MES系統(tǒng)實現(xiàn)閉環(huán)管理。
MDC-Max 并具有強大的數(shù)據(jù)分析能力，可以提供機床利用率、機床故障分布等上百種統(tǒng)計圖表，可準確地分析出各種生產(chǎn)瓶頸原因、預(yù)測機床故障趨勢等。
以下是MDC-Max系統(tǒng)的主要功能：
·一臺計算機可同時監(jiān)控256臺數(shù)控機床。
·兼容包括Fanuc、Siemens、Heidenhain在內(nèi)的上百種控制系統(tǒng)。
·通過電子信息看板和電子地圖等直觀形象的形式顯示機床狀態(tài)等信息，可從網(wǎng)絡(luò)上的任何PC機監(jiān)控所有的機床狀態(tài)。
·對所有控制系統(tǒng)的數(shù)控機床（如Siemens 802,Fagor, Bosh等），可遠程自動獲知以下實時信息：
*機床上電、斷電時間。
*程序加工開始、結(jié)束時間。
*報警狀態(tài)。
*加工零件數(shù)量和名稱。
*機床開機還是關(guān)機中？
*機床處于加工、停機還是故障中？
*故障開始時間、故障解除時間
*單個工件的平均加工時間、最長時間、最短時間。
*主軸負荷信息，如負荷大小等。
圖3 電子看板
圖4 按照機床物理位置放置的電子地圖示意圖
·對高端帶網(wǎng)卡的機床，如Siemens 840D/ Fanuc /Heidenhain帶網(wǎng)卡機床，不用添加任何硬件，可方便地獲知更多實時信息：
*機床上電、斷電時間。
*程序加工開始、結(jié)束時間。
*標稱和實際主軸轉(zhuǎn)速。
*標稱和實際加工進給值。
*報警編號和報警說明報警列表的上傳。
*進給速度、程序運行段。
*操作履歷、刀具參數(shù)表。
*坐標信息，能夠?qū)崟r反饋刀具的坐標情況，包括絕對坐標、相對坐標、剩余移動量等。
*機床操作信息，實時顯示機床當前所處的狀態(tài)，如編輯狀態(tài)、自動運行狀態(tài)、MDI狀態(tài)、試運行狀態(tài)還是在線加工狀態(tài)。
圖5 帶網(wǎng)卡機床實時采集圖
·提供豐富的報告和圖形統(tǒng)計分析功能：
MDC-Max 提供超過100余種的統(tǒng)計報告模板供您選擇，可方便、整齊地顯示企業(yè)需要的各種數(shù)據(jù)，可準確知道機床出現(xiàn)了什么情況及生產(chǎn)計劃完成情況。如：
*每個操作工或每班組加工的工件數(shù)量
*機床開機時間、機床停機時間、機床故障時間、機床運行時間
*操作工的效率、機床利用率（OEE）等。
*各種形式的日報、月報、季報、年報。
*可以具體統(tǒng)計到每個機床、每個操作工、一個班組、整個車間。
*可以以餅圖、柱圖、折線圖、統(tǒng)計表格等多種方式統(tǒng)計、分析數(shù)據(jù)。
圖6 機床運行效率統(tǒng)計
圖7 機床狀態(tài)詳細信息顯示
三、MDC是MES的重要基礎(chǔ)
MDC系統(tǒng)作為企業(yè)最底層的控制層，負責(zé)對車間制造設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集，它已成為MES執(zhí)行層的重要基礎(chǔ)。它能及時將生產(chǎn)現(xiàn)場的實際加工情況反饋給MES系統(tǒng)。傳統(tǒng)意義上的MES系統(tǒng)，由于缺少了MDC制造數(shù)據(jù)采集，一般都是將ERP主生產(chǎn)計劃進行層層分解，生成了較為精細的作業(yè)計劃，但由于缺少底層生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)反饋，不能實時地了解設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)，無法真正獲取車間設(shè)備的最大加工能力，對生產(chǎn)現(xiàn)場的實際執(zhí)行情況無法準確獲知，因而排產(chǎn)的結(jié)果無法真正得到準確執(zhí)行。而企業(yè)實施了MDC系統(tǒng)后，MES系統(tǒng)能及時獲知MDC系統(tǒng)提供的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括機床的工作狀態(tài)、生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行情況，從而使MES系統(tǒng)形成生產(chǎn)的閉環(huán)管理，這樣可以使排產(chǎn)出來的計劃能根據(jù)生產(chǎn)實際情況及時得到修正調(diào)整，從而使生產(chǎn)計劃能更科學(xué)和合理。因此MDC已經(jīng)成為MES系統(tǒng)成功實施的有力保障，是數(shù)字化車間實施中的關(guān)鍵技術(shù)之一。下面是MDC與DNC、MES的關(guān)系示意圖。
圖8 MDC與DNC、MES的關(guān)系示意圖
圖9 MDC與MES集成后的顯示界面
圖10 雙擊機床圖標后，得到的計劃信息與機床實時信息
四、總結(jié)
軍工企業(yè)數(shù)控車間的MES系統(tǒng)，應(yīng)該充分發(fā)揮數(shù)控設(shè)備自動化、數(shù)字化的優(yōu)勢，實現(xiàn)機床狀態(tài)的自動采集。MDC作為MES系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，它能為MES提供生產(chǎn)任務(wù)真實的執(zhí)行情況，從而幫助企業(yè)成功的實施和應(yīng)用MES系統(tǒng)。
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本文標題：MDC-MAX機床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)助力軍工MES實現(xiàn)閉環(huán)管理
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