基于MES系统单机智能管理平台

郭瑞川+杨剑锋+张维+孔维熙+洪宏+杨天侯

摘 要：MES系統实现是ERP与设备底层PLC之间的联系枢纽。以GDX1机型为例介绍了单机智能管理系统，并对实现的方式、关键技术进行了剖析，从人员管理、生产设备分析、物料追溯、质量预警等方面进行了介绍，实现了生产数据的本地处理、快速查询功能。

关键词：单机智能管理平台；MES系统；监控系统；数据集成

中图分类号：TP277 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.11.089

MES系统是连接上层管理ERP与下层烟机设备执行工单任务的中间层，系统将接收的生产计划进行任务分解，具体至部门、工班、机台，而通过单机智能管理平台可实现实时跟踪监控功能，对底层生产数据集成、分析、管理，并将数据汇总集成至MES系统，从而提高信息传递率，实现生产数据的全局共享。

1 系统架构

1.1 单机智能平台系统架构

单机智能平台系统架构如图1所示。

按照ISA95标准实现单机智能平台系统，实现从工单下达、生产反馈、设备分析、物料管控、质量标准以及评估等方面的内容。

1.2 单机智能管理平台软件架构

单机智能管理平台软件架构如图2所示。

软件架构包括架构元件、联结器、任务流。该系统被分为3个逻辑层次，即表示层、业务层、数据访问层。每个层次都包含多个逻辑原件。

1.3 单机智能管理平台网络架构

单机智能管理平台网络架构如图3所示。

GDX1主机、辅机共配置1套BECKHOFF嵌入式IPC主控器CX2020，完成相应的控制功能。采用支持EtherCAT工业以太网通讯的交流伺服驱动器，实现对伺服控制器的高速总线驱动；同时，控制系统的总线（EtherCAT）简化了控制系统的网络结构，确保了控制系统的稳定性和快速响应。嵌入式IPC主控器与监控操作站的通讯采用Ethernet/IP的总线协议实现数据的实时交互。

2 实现功能

按照实际情况与MES系统相结合的过程，依据“最优对比”原则，该智能管理平台实现了过程的实时监控、设备报警信息处理、数据查询与报表等功能，一方面解决了因MES系统庞大而导致的数据储存、处理效率降低和因系统网络带来的不稳定性等问题；另一方面，切实提高了班组依靠数据解决实际问题的便捷性。以下针对一些功能进行了阐述。

2.1 人员管理、跟踪处理、过程实时监控

实时监控界面如图4所示。

单机智能管理平台从MES系统获得生产订单，组合生产计划涉及的机组、班组、生产牌号、生产产量、生产人员等内容。如果需要变更生产计划，则应从MES系统更改，与单机设备无关，机组人员到位后直接查看生产计划内容。过程的实时监控与电控OPC不同，电控OPC界面展示前几个班次的相关数据，而单机智能管理平台则可查询涉及本机组的所有信息，包含生产、设备、质量、物料等信息，同时，增加了统计报表功能，真实展现了历史过程。这与MES的生产数据展现有区别，MES的数据展现功能只是展现目前部门的生产状态，缺乏对历史数据的查看，且对历史数据的查询需要有权限配置，缺乏灵活度和可适用性。针对实时监控界面，增加了对比工单信息功能，但并不是简单的数据的累积或列表，能反映出不同操作者在相同机组、不同机组操作的差异性，从而更加全面地了解机组的真实情况。

2.2 设备停机分析、统计汇总

单机智能管理平台可实现快速处理设备停机、设备效率利用率计算、设备维修情况描述、设备维修经验库的查询等功能。

管理平台查询界面如图5所示。

MES系统一般只针对修理或设备管理者开通权限录入或查询设备停机、维修等内容，而该平台可实现面向机组人员查询设备停机情况分析、维修记录查询、维修经验库的查看，该功能可提高机组人员的设备维修水平。同时，针对设备停机可提供更加准确的原因分析，颠覆烟机设备只能反映初步的电气故障而无法确定准确原因，同时，结合电气自诊断功能和更换维修设备换件等内容，有利于提高设备维修的效率和水平。

2.3 在线质量检测结果的及时反馈

该平台结合MES系统下发的质量检验标准和扣分准则，对离线设备的在线监测数据实时更新，一方面可查询自检的结果快速纠正；另一方面，可了解质量抽检情况，并针对扣分的情况进行跟踪，与MES相比，提高了实时性，并使得质量控制过程更具有依据。在质量管控方面结合设备停机及维修情况，掌握深层次的质量问题，切实落实设备与质量“共同管”的思想，使生产全过程得到更好的管理和监控，提高了工作效率和产品质量水平。

可跟踪物料的实时跟踪和辅料供应商的对标情况，指导班组针对特定厂家辅料的使用情况进行筛查并及时处理异常情况。管理平台使用情况界面如图6所示。

辅料的成本与质量直接制约烟草工业企业产品质量和生产成本，MES系统记录辅料配盘、出库入库、库存等信息，而电控系统则记录辅料的使用剔除数量情况，该平台结合MES与电控系统，一方面，从MES获取辅料的配盘、出库入库、供应商等内容展开；另一方面，从PLC获取各种辅料的消耗及剔除情况，这样可得到辅料的不同供应商提供的产品、卷烟成品合格率、机组设备效率三者之间的关系，通过三者关系可选择性价比最优的辅料供应商的产品，不仅提高了设备效率，且产品的合格率可得到保障。

3 结束语

单机智能管理平台通过与MES、底层PLC系统的联系，实现了生产过程的监控、设备状态的报警和停机原因的具体化、离线质量数据的集成、辅料供应商性价比等功能，可视化了设备生产的全过程和集成数据，提高了机组生产的效率和水平。本文针对GDX1单机智能管理平台进行了阐述，今后烟草设备的发展肯定会更加智能化，真正利用数据仓库、数据挖掘等先进技术体现智能化、精细化生产的理念。

〔编辑：张思楠〕