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基于APS与MES的精益化生产0金属打标机

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基于APS与MES的精益化生产

基于APS与MES的精益化生产 2011年12月03日 来源: 现代制造业已经不再是一个暴利行业,而是已经进入微利时代。产品价格不断降低,生产成本却没有明显降低,要想取得高利润,就要在生产管理的各个方面降低成本,消除生产过程中的各种浪费现象,提升效率。制造过程是最大的成本消耗中心,降低成本就要在每个生产步骤中杜绝浪费现象,也就是要实现制造过程的精益化。那种“大概可以”的粗略式生产管理模式已经不能适应当今制造业这种微利时代。材料的浪费、过高的库存、设备与人工的闲置、计划不周造成的混乱、品质问题造成的返工等都会降低企业的利润。采用信息化技术是实现精益化生产的一个重要途径,目前制造业采用的信息化技术包括ERP、CRM、SCM 、MES、APS等。ERP通常是企业第一个引入的信息系统,是一个高层次的信息管理平台,主要处理财务、订单、物料等企业运行的基本数据,但ERP不能解决生产现场的问题。而要实现制造过程的信息化,对生产中的每个环节全面优化和监管,还需要其它的信息系统帮助。实现制造过程的信息化,企业要从计划和执行两个方面进行改进。APS是高级计划系统,也就是用软件帮助企业编制更加优化的生产计划。而MES是制造执行系统,采集和记录生产过程中的各种数据,实时监控现场状态,一方面控制产品品质,另一方面,保存生产中的各种数据便于以后追踪。高级计划排程系统APSAPS系统的基本概念是使用数学方法优化生产计划,还可以优化采购计划、运输计划等,属于供应链优化软件的一部分。传统的生产计划都是手工编制,这种方式的弊端是非常明显的。虽然有很多人认为有经验的生管排出的计划不比软件差,但是,人工排程的弊端是难免的,其中一个很大的问题在于对未来的预见性不足。因为数据量的关系,即使是有经验的生管,也是短期的调度能力强而长期的分析能力不足。大部分企业,生管只排未来2-3天的详细计划,对于长期需求的分析只能是粗略的。因此,对于设备、员工、工具等资源与需求的匹配都不能进行精确的分析,工厂常常因为准备不足而造成交货延迟。另一方面,因为未来的计划不精确,工厂的采购计划也往往是粗略的,这就会造成库存积压,增加了库存成本。APS系统有两方面的应用,长期的分析和短期的排程。对未来几个月的需求进行排程计算,是为了对未来的生产有一个总体的计划,分析各种资源是否能满足需求,以便提早做出准备,同时可以回复客户准确的交货期。短期的详细计划用于指导日常的实际生产。要让软件能计算出生产计划,就需要将企业的计划要求描述给APS系统,这就是系统模型。APS系统的模型定义了排程的约束条件,系统根据约束条件采用一些优化算法寻找解决方案。APS的模型主要包括几个主要方面:1. 产品和物料2. 生产流程和工序3. 主要生产资源,包括生产线、主要的加工设备等4. 产品使用什么流程生产,经过哪些工序,加工顺序是什么5. 每种产品/工序允许使用什么资源生产,单位产品的生产周期时间6. 产品在每个生产工序上需要消耗的物料和半成品(BOM)7. 辅助资源,例如模具、治具、测试仪器等,数量是多少,哪些产品/工序需要使用这些工具上面是主要的模型内容,不同的企业会有不同的约束条件,在模型中还有很多具体的约束条件。例如,注塑工业中有颜色的切换限制,电子产品有产品相似度的切换限制等,工序之间又有前后和时间的关系。模型就是要将生管的经验转换为精确的数据,系统依据模型排程,排程不再依赖于个人经验, 工厂可以实现知识的积累并保证计划的稳定性,在实际的项目中,APS系统还需要从外部获取排程目标数据,即需求、库存等,如果是以工单方式生产的企业,还需要当前的工单清单。上面这些数据通常都从ERP中获取,可以通过ERP输出报表由APS系统读入的方式获取。在排程结束后,APS系统输出生产计划报表,ERP再读入计划报表作为MRP计算的依据。生产计划的优化是所有企业共同的愿望,APS系统可以为企业带来巨大的利益,不过遗憾的是,引入APS系统的企业却比较少。一方面是目前优秀的APS系统还不多,在国内,大部分的研究还在理论阶段,另一方面,企业管理者还没有接受用软件编制生产计划的理念。 很多企业管理人员都认为企业生产排程上只能是手工去完成,因为计算机制定出的计划过于理想化,很多人为因素和复杂情况都考虑不到,而生产实际的变动频繁,计划每天都需要改动,排出来的计划并不能按照执行。但是我们认为,理想化的计划对于企业是非常重要的,先有理想的计划,再追踪每日的变化,才能找到理想与实际的差异,逐步进行改进。采用自动排产与人工修改相结合的方式,是企业生产计划的正确模式。APS系统除了实现优化排程外,一般还提供甘特图供用户维护和修改计划。甘特图提供一种非常直观的工具,使用户可以方便地对计划进行分析修改,跟踪每日的计划变动。尤其对于多工序的生产企业,甘特图可以方便地显示出工序之间的关系,标示出瓶颈资源位置,便于企业分析生产流程寻找改进途径。鉴于制造业的差异巨大,适合所有行业的排程系统很难找到,不过可以考虑开发商的行业背景寻找适合特定行业的系统。目前国内已经有一些APS系统在特定的工业领域有成功经验,例如北京小吉星的PRM排程系统已经应用于飞机制造业,深圳瑞特的PlanMate排程系统适用于电子和注塑工业,另外还有些国外的产品也已经进入中国大陆市场,企业可以考虑软件公司的行业经验,找到适合自己的产品。制造执行系统MES制造执行系统(MES)在工厂中也叫ShopFloor,其核心就是采集生产现场的各方面的数据,保存数据并对这些数据进行统计分析,将数据送达需要的人。MES的实施需要达到几个方面的目的:1. 可追溯性:一个产品生产出来,可以从MES系统查到,这个产品经过哪些生产工序、使用哪台设备、生产的时间、操作员是谁、消耗了哪些物料(物料批次)、生产时的各种条件参数、经过哪些测试步骤、测试的结果是什么等等。也就是,从这些数据,可以重现整个制造过程。当发生品质问题时,可以很快追踪到原因,包括源材料的生产批次等信息。2. 制造过程防呆:制程中规定产品要按照一定的顺序经过多个生产和测试工序,如果前面的工序没有完成,或测试结果不合理,就不允许进入后面的工序。在MES系统的控制下,可以避免不良品进入仓库流入市场.3. 实时监控:各条生产线现在在做什么产品?进度是否正常?哪条线发生停线或进度延误?各测试站点测试数据的分布是否正常?不良率是否超出合理范围?在线上发生异常时,系统立即报警,相关人员可以及时进行处理。4. 统计分析:对测试数据进行统计分析,发现数据分布是否合理,从数据分布分析产品可能的品质问题。数据采集的方法有多种。主要包括:条码扫描、手工输入数据、与设备实时通讯获取数据等几种方式。条码扫描设备包括自动和手持式。自动扫描设备通常安装在生产线的头尾,当产品从线上流过时,自动扫描产品上贴的条码。手持式的扫描器由人工操作,经常用于测试站点,例如需要记录测试结果是否成功时,可以先扫描产品上的条码,然后再扫描结果编码(ErrorCode),ErrorCode编码可以有多个,例如Success、ErrorA、ErrorB等,通过对各种ErrorCode的统计,知道主要的不良原因。 另外,如果需要具体的测试数据而不只是成功与否的结果,可以先扫描产品编码再采用小键盘输入数据的方法。采用扫描和键盘输入方式,实施比较简单。如果需要更精确的数据,例如炉温数据等,可以采用与设备通讯的方式,实时采集设备提供的测试结果,不过这种方式需要设备自身有通讯功能。如果设备不支持,有的测试数据也可以采用安装探测器测量的方式,例如上面提到的炉温,可以使用温度探测器。压力、容器内液面高度等测试也可用安装探测器方式。不过这些都数据采集都需要额外的实施成本。MES系统不只是进行数据采集,同时要对采集到的数据进行分析处理。在实施了MES的企业,各工作岗位的负责人、企业的管理者、客户等都能随时了解到生产现场的状态。通过对记录的生产数据的分析,企业可以找到制造过程中的问题点,持续进行改良。近几年,MES系统的需求越来越大,一方面企业自身需要改进流程,另一方面,中国有很多企业是接收订单为客户进行委托加工,国外客户要求企业提供制造过程数据。相信未来几年,MES会成为制造业信息化系统的一个热点。 MES 系统的难点在于数据处理技术,当企业规模比较大时,反应速度是关键。目前国外已经有比较成熟的MES产品,例如美国的UGS公司的FactoryLink/XFactory等,也有一些台湾的软件公司提供MES系统。这些系统有成功案例,性能比较稳定,但价格较高,适合大型企业。因MES需要比较长的实施过程,又需要经常性维护,本地化的开发和实施是必然趋势,否则就会出现维护费用过高、实时性差等问题,限制系统的推广。APS与MES的集成将APS与MES集成,可实现计划->执行->监督->计划修改的循环,对现场的异常及时调整,使整个企业的运行更加有序。在没有实施MES系统的工厂,APS系统是通过读入每日生产报表的方式获得生产进度,并根据进度调整生产计划。而对于有MES系统的企业,要将二者结合在一起,APS与MES系统应共用部分模型数据,并可以进行数据的交流。MES系统从APS中得到工单的生产计划,按计划启动生产,而现场的执行状态要可以及时提供给APS系统,用以比较计划和实际之间的差异,一旦实际执行状态与计划不同,生管可以及时调整计划,避免造成连锁反应使损失扩大。各企业的生产形态不同,信息化的重点也会有所不同。不过APS与MES都是企业应该重点评估的系统。掌控和优化生产过程中的每个环节,是每个企业走向强大的必经之路。(end)

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