MES在变速箱生产线中的应用

周 俊, 王德权，王可心,马俊庆

(1.大连工业大学 机械工程与自动化学院, 辽宁 大连 116034；2.大连机床集团有限责任公司，辽宁 大连 116620)

MES在变速箱生产线中的应用

周 俊1, 王德权1，王可心1,马俊庆2

(1.大连工业大学 机械工程与自动化学院, 辽宁 大连 116034；2.大连机床集团有限责任公司，辽宁 大连 116620)

在Microsoft Visual Studio 2010环境下以C#为编程语言开发了针对变速箱制造的MES(制造执行系统)，根据企业对制造执行系统(MES)的需求，提出基于OPC技术的MES软件体系结构并建立了基于工作流的变速箱生产线可视化实时装配过程。同时本系统能够满足混线生产的要求，采集数据，实现了柔性化生产。开发的MES已经应用于某变速箱生产线，运行稳定。

变速箱生产线；MES；采集数据

0 引言

制造执行系统MES(Manufacture Executive System)是一个旨在提高企业制造水平，包含一系列解决方案的信息系统[1]。美国管理界于上个世纪90年代初提出MES(制造执行系统)概念。MES强调控制和协调，不仅能与计划系统进行良好的衔接，还可使计划落到实处，得到实时监控[2]。随着制造业的迅速发展, 制造企业在生产过程中如何实现高效率、高质量有条不紊的生产是企业发展的重点[3]。

本文将结合变速箱生产企业自身的特点，根据相应的业务需求，研究与开发出适合企业实际情况和业务流程的执行制造系统。通过本系统能够及时的将工位的数据进行采集保存到数据库，监控生产过程以及指导生产。目前，该系统已经在某变速箱生产线上使用，运行稳定。

1 技术基础

在系统实现的过程中，主要应用OPC技术及Microsoft Visual Studio 2010开发环境中的窗体应用程序和SQL Server 2008数据库软件。

SQL Server 2008引入了Microsoft Windows的.NET Framework 的公共语言运行库 (CLR) Common Language Runtime组件的集成[4]。可以用任何支持的.NET Framework的语言创建存储过程、触发器、用户定义的类型、用户定义的函数(标量值和表值)和用户定义的聚合函数[5]。

OPC是Object Linking and Embedding(OLE)for Process Control的缩写。它是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用。OPC以OLE/COM/DCOM技术为基础，采用客户/服务器模式，为工业自动化面向对象的开发提供的统一标准，这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC的客户机之间交换自动化实时数据的方法[6]。

本变速箱装配线MES的研究与开发将采用面向对象的软件体系结构和开发模式。

2 系统方案设计

根据生产业务的需求和现场实际情况的调研，设计出系统业务流程图如图1所示。由于本变速箱生产线是混线装配，由线首确定生产的变速箱型号，变速箱经过压装和拧紧工位装配后，和分线装配的零件进行匹配，匹配成功后继续进行后面的工位加工，所有的工位装配完成后对已装配的变速箱进行检测。在整个装配过程中本系统主要研究的模块有：打号及上线模块，轴类上线及总装轴类模块，总成下线打包模块，返修模块。图2为现场生产照片。

图1 系统业务流程图

图2 现场图片

3 数据库的设计

该系统数据库主要用于存储系统模块、PLC通讯所需变量、相关基础数据信息、工件的质量数据以及物料信息。建立相关的表用来存储数据，如 [测量数据合格索引]、[测量数据合格] 、[MES_装配数据_零部件追溯_数据主表] 、 [MES_装配数据_零部件追溯]等。在此基础上建立了表与表之间相应的主外键关系，保证了数据关系的正确性。

图3 质量数据关系图

在本系统中除了新建相关的表进行存储数据外，还创建了相关的视图以及相应的存储过程用于数据的查询、增加、修改等。提高了系统的工作效率。如图3所示，此图中描述了变速箱装配线MES保存工件质量的数据表关系。

根据生产需要保存的工件质量信息，将被存放在表[测量数据合格索引]、 [测量数据合格]表中，建立了主外键关系。

4 系统流程及界面设计

经过实际调研及用户业务流程要求设计本系统流程图，此处以打号及上线模块为例，确定此模块的业务流程如图4所示。

图4 业务流程图

MES将生成的工件编号写入到相应的DB地址内，然后MES给PLC传递机型信号，PLC接收到传递机型信号后控制打号机打号。由于本模块同时给两台打号机提供工件编号，MES根据打号机申请打号的先后顺序，将生成的工件编号分别写入到相应的DB地址同时给PLC传递机型信号。工件打号完成后，PLC给MES工作完成信号，MES保存相应的工件信息并将对应的DB地址内信息清空。

图5 打号及上线模块

如图5，用户能够根据实时的生产需要选择生产的产品型号以及生成编号的方式：包括自动和手动方式，当用户选择完毕，界面上显示出准备提供给打号机的工件编号，操作者确认后进行件号申请操作，MES把变速箱编号存入到SQL Server2008数据库中并在界面上显示出整个申请件号的过程，首先确定本模块处于提供工件编号的正常工作状态，之后根据界面上相应的信息提示进行操作。

此模块能够根据用户选择的生成模式进行生产，并且通过生产的机型显示相应的工序内容以及操作指导等信息。大大体现了MES的灵活性。

5 结束语

该系统通过SIMATIC NET提供的OPC服务器建立系统与设备之间的通讯，实现了MES根据生产实际情况以及用户的需求同时为两台打号机提供工件流水号，并且保存工件相应的数据信息。本系统现已应用于某变速箱生产线，在大批量变速箱生产过程中系统运行稳定。

[1] 杭晓东.制造执行系统MES理论及应用研究[D].北京：北京邮电大学, 2003.

[2] 张娜.面向汽车制造企业的MES [D].上海：上海交通大学, 2008.

[3] 王德权, 张西鹏.面向任务的制造企业车间生产能力管理系统[J]. 组合机床与自动化加工技术:2011 (2):105-107.

[4] 德莱尼. 陈宝国,译.深入解析SQL Server 2008，第1版[M].北京:人民邮电出版社,2009.

[5] 曾毅.SQL Server数据库技术大全[M].北京：清华大学出版社，2009.

[6] 石灵丹,华斌,朱歆州,等.基于OPC技术的PC与西门子PLC的实时通讯[J].船电技术:2011,31 (1):9-12.

(编辑 赵蓉)

The Application of MES in Gearbox Production Line

ZHOU Jun1, WANG De-quan1, WANG Ke-xin1,MA Jun-qing2

(1.School of Mechanical Engineering & Automation, Dalian Polytechnic University, Dalian Liaoning 116034, China；2.Dalian Machine Tool Group Co.,Ltd.,Dalian Liaoning 116620,China)

In the Microsoft Visual Studio 2010 environment based on c # programming language developed for gearbox manufacturing MES (manufacturing execution system), according to the enterprise demand for manufacturing execution system (MES), the MES software architecture which based on OPC technology is put forward and the transmission line visual assembly process in real time which based on the workflow is build. The system can meet the requirements of mixed production line, collect quality data, realize the flexible production. The development of MES has been applied in a transmission line and stable operation.

gearbox production line, MES, collect data

1001-2265(2014)06-0147-02

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.06.040

2013-11-19；

2013-12-10

周俊(1988—)男，湖南株洲人，大连工业大学硕士研究生，研究方向为企业信息化，(E-mail)387691448@qq.com。

TH132；TG65

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