— 自动他集成髂票黎掏 ｆ ｌ＾Ｔ Ｕ Ｒ ｌ 基于Ｇ Ｅ Ｆａ ｎ ｕ ｃ Ｐ ｒｏｆｉ ｃｙ的Ｍ Ｅ Ｓ系统 在照明厂中的应用余思源 关键词：ＭＥＳ Ｐｒｏｆｉｃｙ生产模型 一刖百 的需求为出发点，以 批次ＳＰＣ分析 余思源先生 通用电气发那科智能平台（上海） 有限公司项目工程师。 方便用户使用为原 南京高新经纬照明股份有 限公司与世界著名的５００强企 业达成合作伙伴协议，强强联 则，ＧＥ Ｆａｎｕｃ在产品 的选择上采用业界 主流的Ｐｒｏｆｉｃｙ软件 业级信息门户软件包Ｐ ｒｏｆｉｃｙ ＲｅａＩ Ｔｉｍｅ 手协作生产目前在世界技术领 域具有先进性的绿色照明产品 ——家族的软件产品。包 Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＰｏｒｔａＩ。所有产品均采用符 括用于生产数据收 集和执行的Ｐｒｏｆｉｃｙ ＨＭＩ／ＳＣＡＤＡ ｉＦＩＸ， 合实际需求，并为国际上广泛采纳的、 主流的、支持开放标准的主机设备、工业 网络产品和数据库产品。 如图１，现场共有３条生产线，所有 底层设备ＰＬＣ通过以太网与两台冗余的 ｉＦｉ Ｘ ＳＣＡＤＡ服务器相连。ｉＦＩＸ ＳＣＡＤＡ 陶瓷金属卤化物灯。 为了对工厂的生产情况进 行实时监控，使管理者能及时 本文佑者余息 先生 用于生产历史数据 掌握生产第一线的状态，以便尽快响应 和决策，经纬照明决定采用基于ＧＥ 收集与管理的企业级实时历史数据库 Ｐｒｏｆｉｃｙ Ｈｉｓｔｏ ｒｉａｎ：先进的制造执行系统 ＭＥＳ软件包Ｐｒｏｆｉｃｙ Ｐｌａｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， 以及用于生产信息共享和Ｗｅｂ报表的企 Ｆａｎｕｃ Ｐｒｏｆｉｃｙ架构的ＭＥＳ系统。同时，该 系统还可以对现场各环节产生的废品进 行记录、跟踪，最终分析原因， 找出影响产品质量的最大因素 服务器将采集到的过程数据（如温度，压 力等）通过ｉＦＩＸ Ｃｏｌ ｌｅｃｔｏｒｓ传输并存储到 并采取措施予以预防。 ＭＥＳ系统主要有以下功 能： （１）及时记录产品批次在 生产线上的状态： （２）基于不同的角度对废 品进行分析： （３）实时记录生产线底层 设备的过程参数，供日后查 询： （４）对产品的各项关键指 标进行ＳＰＣ分析。 二系统架构 ＭＥＳ系统设计以业务部门 图１南京经纬照明／ ｓ系统架构图 ３４ ＩＩＡ Ｖｏｌ １２ Ｎ０ ３ ３・２ＯＯ８ 维普资讯 http://www.cqvip.com
基于ＧＥ Ｆａｎｕｃ Ｐｒｏｆｉｃｙ的ＭＥＳ系统在照明厂中的应用 实时数据库Ｐｒｏｆｉｃｙ Ｈｉｓｔｏｒｉａｎ服务器中． 以供日后查询。 ＭＥＳ系统中的工厂模型、产品模型、 自动化集成体系架构 Ｐ ｒｏｆｉｃｙ Ｐｏｒｔａｌ使用自带的连接器与 Ｈｉｓｔｏｒｉａｎ服务器进行通信，用户可以选 择Ｈｉｓｔｏｒｉａｎ中所有非二进制的Ｔａｇ作为 Ｐｏｒｔａｌ中的数据源。 Ｓｃ ｒｉｐｔ来调用ＡＤＯ或ＲＤＯ接１３的方式来 查询、新增、修改、删除ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ中 的数据，如图２所示。 事件模型，故障原因等均配置在 Ｐ ｒｏｆｉｃｙ ＰＩ ａｎｔ Ａｐｐｌ ｉｃａｔｉｏｎ服务器 ｉＦＩＸ 自 为了查询Ｈｉｓｔｏｒｉａｎ中的数据， 用户在Ｐｏｒｔａｌ端需提供以下参数： Ｔｈｅ ｒｅｔ ｒｉｅｖａＩ ｍｏｄｅ中，其相关操作的历史记录保存 在该服务器的ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅ ｒ中。 ＶＢＡ ｌ ｌ ＡＯ／ＲＤＯ ｌ ｉＦＩＸ ＯＤＢＣ ｛ＳＱＬ Ｔａｓｋ，ＳＱＬ Ｄａｔａｂａｓｅ Ｂｌｏｃｋｓ，ＡＩｍＯＤＢＣ） 、Ｔｈｅ ｔｉｍｅ 所有用户查询和操作的界面 基于ｉＦＩｘ的ｉｃｌｉｅｎｔ开发，保存在 Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｓｅｒｖｅｒ中。其优点是客 ｚｏｎｅ、Ｔｈｅ ｓｔａｒｔ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｓｐａｎ、Ｔｈｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｉｎｔｅｒｖａＩ、Ｔｈｅ ｄａｔａ ｐｏｉｎｔ ｉｎｔｅ ｒｖａｌＦｉｅｌｄｓ ｔｏ 、ＯＤＢＣ ＡＰＩ 户端不需要安装任何软件，仅仅 使用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ操作系统自带的 ”远程桌面连接”工具连接到 Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｓｅ ｒｖｅｒ即可正常使用所 图２基于ＯＰＣ ＵＡ的企业不同层次应用间的交互 ＳＱＬ Ｄａｔａ Ｓｏｕｒｃｅ ‘ ｄｉｓｐｌａｙ。 （７）Ｐｏ ｒｔａｌ与ＳＱＬ Ｓｅ ｒｖｅｒ之间 Ｐｒｏｆｉｃｙ Ｐｏｒｔａｌ可以通过使用基 于ＪＤＢＣ Ｄｒｉｖｅｒ的自带连接器与ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ数据库进行连接。Ｐｏｒｔａｌ按照以下 步骤与ＪＤＢＣ Ｄｒｉｖｅｒ和关系数据库互交。 （ａ）用户提交数据库命令请求，包 括查询、插入、更新、删除命令以及调用 存储过程。 （ｂ）Ｐ ｒｏｆｉｃｙ Ｐｏｒｔａｌ接收到请求并将 其发送到ＪＤＢＣ Ｄｒｉｖｅｒ。 有功能。 报表系统基于Ｐ ｒｏｆｉｃｙ Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ ｉＣＩｉｅｎｔ也具有相同的能力来查询 修改ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅ ｒ中的数据。 Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｏｒｔａｌ开发，用户仅需要使 （４）ＳＣＡＤＡ与Ｈｉｓｔｏｒｉａｎ之间 ＨｉｓｔｏｒｉａｎｆｉＥ务器通过安装在ＳＣＡＤＡ 服务器上的Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｏ ｒ工具采集 用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｘｐｌｏｒｅｒ即可浏览所有报表， 并且与其他查询和操作的界面无缝连 接。 ＳＣＡＤＡ服务器采集到的底层设备ＰＬＣ中 的实时数据。 Ｄａｔａ Ｃｏｌ ｌｅｃｔｏｒ工具定时从ＳＣＡＤＡ 每台客户端计算机均配有条形码扫 描仪和Ａ４激光打印机，供用户进行相关 （Ｃ）ＪＤＢＣ Ｄｒｉｖｅｒ将该请求转发到关 系数据库。 流程批次卡的扫描和打印。 服务器上采集数据，通过处理后转发到 Ｈｉｓｔｏｒｉａｎ服务器进行归档。 （ｄ）关系数据库接收该请求并将结 果返回到ＪＤＢＣ Ｄｒｉｖｅｒ。 二系统通信 （１１ＳＣＡＤＡ与ＰＬＣ之间 ｉＦＩＸ ＳＣＡＤＡ服务器通过ｌ／ｏ驱动 协议与现场ＰＬＣ进行通信，在此系统中 Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ工具使用特殊的数 据查询接１３，不同的Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ与不 同的数据源相匹配，如ｉＦＩｘ ＥＤＡ（Ｅａｓｙ Ｄａｔａ Ａｃｃｅｓｓ）或ＯＰＣ １．０／２．０（Ｏｂｊｅｃｔ Ｌｉｎｋｉｎｇ ａｎｄ Ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ ｆｏ ｒ Ｐ ｒｏｃｅｓＳ （ｅ）ＪＤＢＣ Ｄ ｒｉｖｅｒ接收返回的结果， 将其发送到Ｐ ｒｏｆｉｃｙ Ｐｏｒｔａｌ服务器，并最 终传递到用户界面。 本系统使用ＧＥ Ｆａｎｕｃ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ 我们主要采用Ｐ ｒｏｆｉｃｙ ＧＥ ＦＡＮＵＣ ＧＥ９ Ｃｏｎｔｒｏ１）。其他一些特殊的Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ包 括：Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ可以产生随机 作为ＪＤＢＣ Ｄｒｉｖｅｒ。 通信协议。 （２１ ＳＣＡＤＡ与ｉＣｌｉｅｎｔ之间 ｉＦＩＸ节点（如ＳＣＡＤＡ与ｉＣＩｉｅｎｔ）借助 于内置的ＴＣＰ／ＩＰ ＦＩＸ网络通信协议交流 信息。用户只要将ＳＣＡＤＡ端的网络功能 数和字符串，Ｆｉｌｅ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ可以用来从 文本文件中读取数据。 在该系统中，我们采用如下 ＣｏＩ Ｉｅｃｔｏ ｒ：ｉＦＩＸ／ＦＩＸ３２ Ｄａｔａ ＣｏＩ Ｉｅｃｔｏｒ 三－。一・生产模型 ＿ ， ｌ ， ，・＿ Ｐ ｒｏｆｉｃｙ Ｐｌａｎｔ Ａｐｐｌ ｉｃａｔｉｏｎ￣Ｅ务 器是ＭＥＳ系统的核心，所有与生产相关 的模型、配置均存于此，它们包括：工厂 模型、产品模型、ＳＰＣ配置、事件模型、 浪费原因、用户管理等。 激活，并且在ｉＣＩｉｅｎｔ端配置相应的 ＳＣＡＤＡ节点名即可自动建立该通信。 （３１ ＳＣＡＤＡ与ＳＱＬ Ｓｅ ｒｖｅ ｒ之间 ＥＤＡ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ． （５）ｉＣｌｉｅｎｔ与Ｈｉｓｔｏ ｒｉａｎ之间 ｉＣＩｌｅｎｔ使用内置的通信协议与 通过建立ＯＤＢＣ连接和ＡＰＩ函数， ｉＦＩＸ允许用户通过ｉＦＩｘ ＳＱＬ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ， Ｈｉｓｔｏｒｉａｎ服务器进行通信，查询其所有 数据Ｔａｇ。 １．工厂模型 Ｐ ｒｏｆｉｃｙ Ｐｌａｎｔ Ａｐｐｌ ｉｃａｔｉｏｎ中的工厂 世界仪表与自动化 ｉＦｌｘ ＯＤＢＣ或直接使用Ｖｉ ｓｕａｌ ＢａｓｉＣ （６）Ｐｏｒｔａｌ与Ｈｉｓｔｏ ｒｉａｎ之间 —— 面 一 ３５ 维普资讯 http://www.cqvip.com
叁 至Ｅ垦 呈 查墨塑［史 堕 一—— 自 模型包括五层架构：部门、生产线、生产 Ａ ｒｃｔｕｂｅ部门生产出的半成品 Ａｒｃｔｕｂｅ被定义成一个产品家族，其中包 包括了两个人工输入的采样值Ｃｒｉｍｐ ｉ 经ＳＰＣ系统分析得到的结果值Ｃｒｉｍｐ＿ 单元、变量组、变量。在本系统中，一个 典型的工厂模型分支如下。 Ｗｉｄｔｈ一０１和Ｃｒｉｍｐ Ｗｉｄｔｈ－０２，以及两个 ： 括２０Ｗ、３５Ｗ、７０Ｗ、７０ＨＷ４种类型的 产品。同时 产品还需要与之相关的生 （１）部门：部门处于工厂模型的顶 层，是多条生产线的集合，如本系统中的 “Ｂｏｄｙ Ｔｕｂｉｎｇ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ“就代表了生产 陶瓷管（Ｔｕｂｅ）的部分。 （２）生产线：是多个设备的集合，用 来合作生产某个产品，如本系统中的 Ｗｉｄｔｈ—ＭＲ和Ｃｒｉｍｐ Ｗｉｄｔｈ—ＳｔｄＤｅｖ：。 。ｉ 。 一 产单元进行绑定。 产品属性、产品规范多用于质量检 测工序 Ａ ｒｃｔｕｂｅ产品家族中包括４种类 型的产品，代码分别为４０２０１、４０２０２、 ４０２０３、４０２０４。在某些技术参数（如 Ｃｒｉｍｐ Ｗｉｄｔｈ打扁宽度，Ｆｉ【 ｌＰｒｅｓｓｕｒｅ填 同时该变量又－ｂ Ｐｒｏｄｕｃｔ ＰｒｏＰｅｒｒｉｅｓ 薯 中Ａｒｃｔｕｂｅ下的Ｃｒｊｍｐ Ｗ｜ｄｔｌｈ绑定 将变 ｊｊ 即可实现对输入样本值进行 ＳＰＣ分析０一 量－ｂ不同产品下的规格标准联系起来・毒譬 ｊ Ｔｕｂｅ ＲａｗＭａｔｅｒｉａＩｓ 表示原材料接收和 检查线。 （３）生产单元：是位于生产线上的 一４．事件模型 ＿ 。 ÷充压力）上有不同的规格标准。 每个生产单元都有一个或多个事件 蠢 与之绑定・如囊ｉ 个独立的设备单元。模型、变量、公 生产事件《＿ ＿ 个批次开始．… 生产，一个搅 拌器开始工 式、产品 配方和生产事件都是和生产 单元绑定在一起．如本系统中的 Ｐｏｗｄｅｒ 表示粉尘检查单元。 （４）变量组：一些变量的逻辑集合， 仅仅用于管理上的分类，无实际的内容 与之关联。如本系统中的 Ｉｎｆｏ”。 ４小同类型产品的配置 作，一个烧结 炉开始加热 等），浪费事 件（生产结束后有多少成品和废品，废品 （５）变量：变量定义为独立的数据 元素，用于提供数据存储和产生的区 然后用户需配置不同类型的产品 （按照代码区分，如图４中的各列）对应 不同技术参数（如图４中的各行）的规格 标准。 在图４中，Ｔａ ｒｇｅｔ表示目标值（理想 值），Ｌ Ｕｓｅｒ和Ｕ Ｕｓｅ ｒ表示可使用的最 小值和最大值，Ｌ Ｗａ ｒｎ和Ｕ Ｗａ ｒｎ表示 可接受但需要警告Ｗａｒｎｉｎｇ的最小值和 的种类有多少），产品变更事件（上一种 类型的产品生产结束，开始生产下一个｜ ¨ｉ 域。例如，变量可能是试验中测量得到 的数据（如长度，直径）或来自底层设备 类型的产品）等。每种事件分别有不同的 事件模型与之对应，供用户选择。 如一台Ｔｕｂｉｎｇ Ｐｒｅｓｉｎｔｅｒ＃ｌ生产单 元上对应３种事件：Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｖｅｎｔ、 Ｗａｓｔｅ、Ｐ ｒｏｄｕｃｔ Ｃｈａｎｇｅ。 、 ＰＬＣ的过程数据（如温度，压力），如本 系统中的“Ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒ Ｆｉｎａｌ ， Ａ ｒ ｒｉｖａｌ Ｄａｔｅ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒ 均为变量。 ２。产品模型 在ＭＥＳ系统中，产品的定义包括原 材料、半成品、成品，其中半成品又可按 照实际生产的需要分成一级、二级等。 最大值，Ｌ Ｒｅｊ和ｕ Ｒｅｊ表示拒绝接受的 最小值和最大值。显然，不同型号的产 品对以上规格有着不同的标准。 ３．ＳＰＣ配置 ５．浪费原因 ＭＥＳ系统中的浪费包括基于时间 。 的，如休息、设备维修引起的停机等 也包括基于产品的，如各种原因导致的 废品。 Ｐｆｏｄｕｃ￣ ｍ口 ｒ 对于下线的半成品或成品，由 詈高 。曩豳 Ｇ１２／￣３ｋＨ 产品家族 于质量检测的需要，我们要对某些 广Ｌ品 联 ｆ质量检测的需要，我们要对杲些 分析刀 。ｑ－。 因此，系统中有些变量被设置 成ＳＰＣ类型，如Ａ ｒｃｔｕｂｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ 部门、Ｃ ｒｉｍｐｉｎｇ生产线、ＳＰＣ Ｃ ｒｉｍｐｉｎｇ 在Ｐｒｏｆｉｃｙ ＰＩａｎｔ Ａｐｐｌ；ｃａｔｉｏｎ中用户 首先定义不同浪费的原因，如休息、设 备维修、缺料、边缘破损等。然后再定！ 义一个原因树，将同一类型的原因归纳 其中。浪费原因支持中英文切换。 刚洲“Ｇ１２／￣Ｉｎ 飘 ｃ｛４０２嚣 ０３｝ 盘。。 测量项（ 删亘 Ｉ如长度，直径等）州 Ｊ曼，且任奇Ｊ进行Ｓ进仃 ＰＣ毒９≯Ｏ ＨＰＡＲ Ａ —ｒｃ竺 ｛４８∞１ｌ 圈３本系统中使用的一个典型的产品家族 Ｐｒｏｆｉｃｙ Ｐｌａｎｔ Ａｐｐｌ ｉｃａｔｉｏｎ中，产品 的建模包括产品家族、产品、产品属性、 产品规范和参照ｆ见图３）。 ３６ Ａ ＶｏＩ．１２ Ｎｏ．３ ３・２ＯＯ８ ＃１生产单元中，ＳＰＣ—Ｖａｒ变量组下定义 了一个ＳＰＣ型的变量Ｃｒｉｍｐ Ｗｉｄｔｈ，它又 ６．用户管理 操作员在ＭＥＳ系统中进行相 关操作＿ 维普资讯 http://www.cqvip.com
基于ＧＥ Ｆａｎｕｃ Ｐｒｏｆｉｃｙ的ＭＥＳ系统在照明厂中的应用 时，会要求输入其用户代码，以便以后 信息录入后要打印出运输票据，随半成 品一起流转到下一部门。打印出产品运 输票据样本。 自动化集成体系架构 （３）过程参数查询 用户可以查询来自生产线底层的４ 台ＩＭＰ Ｐｒｅｓｉｎｔｅｒ设备的过程参数 如温 度、压力等，并可设定需要查询的时间 追踪。下图是系统中用户配置的一部分， 系统管理员可对其进行新增、修改。由 于系统中新事件均与用户关联，为了保 证历史数据的完整性，系统不允许删除 五系统报表 范围。 用户。 四生产流程 该企业生产的特点是以批次为基本 单位，其产品的基本生产流程如下： （ｔ）原材料检查 操作员在此需输入原材料类型、供 应商名称、数量、有效期、材料属性等 相关数据，系统提供历史数据以供查询。 （２）新批次生成 操作员在此输入新批次的产品型号 等信息即可，新批次生成后，用户需打印 出该批次票据．并将其与盛放该批次产 品的器皿粘贴在一起，以供接下来各生 产环节的操作员扫描和记录。打印出批 次票据样本。 （３）生产环节 同一批次的产品按照预先设定的生 产路径依次通过各生产单元，当其流经 某一单元时，用户需及时将信息录入到 ＭＥＳ系统中。 系统拥有防错机制，不允许用户跳 过某一单元而直接进入下一单元，保证 了生产流程的完整性。 （４）产品检测 在部门内完成某一批次的产品后， 需经过检查工序，记录其成品数量、废 品种类及数量，以供报表查询和日后分 析总结。 （５）产品运输 产品下线后，可能作为半成品流人 下一生产部门，或者作为成品经包装后 运输。如本系统中的陶瓷部门的运输工 序。陶瓷部门生产出的产品为半成品， 需要传送到下一生产部门，操作员完成 （４）ＳＰＣ分析 系统报表基于Ｐｒｏｆｉｃｙ ＲｅａＩ Ｔｉｍｅ 用户在记录了产品的若干批次ＳＰＣ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＰｏｒｔａＩ完成，主要包括以下 变量的采样值之后，可以查看系统ＳＰＣ 几种类型。 分析后的结果。 （１）历史事件查询 在ＭＥＳ系统中，原材料检查，批次 六系统总结 初始化，批次流程各生产工序，产品检 测、运输等都可作为一个事件。用户在 该系统上线后，极大地提高了生产 记录以上事件后，可点击界面上的 效率，保障了各产品批次按照预先制定 ”Ｈｉｓｔｏｒｙ”按钮查询历史事件的详细信 的先后次序平稳、有序地流经各生产环 息，如本系统中显示为某批次在流经 节。系统中记录了产品流经各生产环节 Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ＃１生产单元时的详细信息， 时的相关信息，如操作员、时问、设备、 包括开始、结束时问，产品代码，数量， 成品、废品等，以便将来查询和分析。 产生的废品类型及数量，流经上一个和 通过该系统，设备维护人员可以查 下一个生产单元的时间，其他参数的值 看底层设备的实时信息和历史记录，方 等。 便其对设备进行诊断和维护。生产管理 （２）生产状态查询 人员可以了解到生产线上的实时产量， 见图５。 废品率，还可以按照年／月／日来查询 各项指标的完成情况。 同时系统包含的ＳＰＣ功 能给质量检测部门提供 ３８１ 了必要的诊断信息。 系统采用瘦客户端 ３４０ ／ 架构，客户端无需安装 Ｏ 任何软件，方便了系统 ２００８０１＾２ ２００８０１＾５ ２００８０１ ２４ 的升级和维护，也为将 来客户端的扩展提供便 利。 Ｓｈｏｒｔ Ｓｈｏｔ 随着客户生产规模 ＳｅａＩ Ｖｏｉｄｓ 的逐渐扩大，将来还可 Ｂｒｏｋｅｎ ＦＩａｎｑｅ 以考虑将ＭＥＳ系统与其 Ｃｈｉｐｐｅｄ Ｂｏｄｙ 他系统如ＥＲＰ、仓储管 ＩＭＰ Ｃｒｓｃｋｓ 理、财务、销售等关联起 来，互通信息，进一步扩 大其应用范围。嘲 圈５陶瓷线本局的产量曲线圈以及废品数量前５名的柱状圈 世界仪表与自动化 —— 一 ３７
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