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锂电池 MES系统

锂电池 MES系统介绍

一、项目概述

1、项目背景

客户是一家专业研发生产新能源锂离子动力电池和启动电池的高新技术创新型企业,公司产品广泛应用于新能源汽车、轨道交通、机器人、通信、储能等领域,目前已与国内外各大汽车厂商和储能用户建立了良好的合作关系。

公司新上一条动力电池生产线,为提高生产线自动化管理水平,为生产线建立一套制造执行系统(MES),主要用于对生产过程中的生产、质量、设备、物料等进行综合管理,实现整个生产过程的数字化管理,并建立生产过程可追溯的能力,全面提高工厂制造效率和管理决策水平。

2、 项目范围

本项目建设范围如下:

实现整条生产线各生产工序包括配料、搅拌、涂布、棍压、分切、卷绕、电芯装配、真空注液、化成分容、装配等对应设备的生产过程数据的采集与历史数据存储;

实现原材料库和成品库的MES管理;

实现产品信息流管理,包括工单进度显示、批次信息记录、物料谱系质量追溯、产量统计;

实现设备信息流管理,包括工艺参数、配方执行、生产速率、故障率、合格率、产量统计(循环次数);

实现人工工时数管理,包括基于机台操作人员登录登出记录;

实现电子派工,包括工单、领料单、工序卡、工艺数据、配方数据发布到机台

二、系统方案设计

1、总体架构

本方案所建议的MES系统采用施耐德Wonderware工业信息化软件进行构建,系统总体架构如下图所示:

                             

ISA-95将企业信息化划分为5个层级,其中层级012是控制层,层级3是制造执行层,层级4是企业资源计划层。

采用Wonderware系统平台软件作为整个MES系统的基础,用于采集控制层的实时生产数据并进行历史数据存储,这些数据包括物料消耗、批次、过程控制参数(例如温度、压力、搅拌时间等)、产量等,同时,整个系统的数据模型也是在系统平台软件上根据工厂实际物理模型进行搭建的;在系统平台之上,采用Wonderware MES 2014套件完成本方案核心的MES功能应用,主要包括Operations(生产管理)、Performance(设备绩效)、Quality(质量管理)三个模块;通过采用Wonderware WEI企业集成器完成MES系统与其它管理应用系统如ERPEAM等系统的信息交互。

2、 功能架构

系统功能架构如下图所示:

施耐德Wonderware MES软件功能应用主要包括:生产管理模块、设备绩效模块以及质量管理模块。

生产管理模块主要通过捕获、监控和管理工单执行过程中的各种生产数据从而帮助工厂管理人员完成日常的各项生产业务活动。

3、硬件架构

系统硬件拓扑结构图如下所示:

三、MES系统功能

1、 数据采集

数据采集是实现所有MES业务功能的基础。数据采集既包括从控制系统自动采集的实时数据,也包括现场人工录入的业务数据,或者通过条码采集的各种物料信息等。

Wonderware MES数据采集功能模块的特点如下:

采用 SOA架构,利用工厂建模技术 ,有利于二次开发,维护方便;

建立工厂模型,涵盖数据采集的自动化对象及MES业务对象;

支持几乎全部工控协议的数据采集;

统一管理,分部部署的数据采集方式;

组态及浏览器多种生产监控模式。

2、基础数据管理

工厂建模

                                           ISA-95制造企业模型 

员工管理

Wonderware MES系统平台作为所有功能应用的基础平台,它的用户权限可与其它各组件共享,同时各组件单独使用也具备其独立的权限管理。

相关的界面举例如下:

 

工艺建模

工艺参数管理

文档管理

3、系统管理

系统管理模块主要是系统运行相关的配置和参数设定,包括:

应用服务器的安装和配置;

数据库配置:配置关系数据库、设定生产数据库、历史数据库参数;

网络配置:配置服务器端/客户端网络参数;

操作日志配置:设定操作日志级别和输出方式;

设定、初始化系统参数;

其中,数据库存档的配置参数举例如下:

4、电芯生产跟踪

5、设备管理

设备台账管理

设备状态监控

设备维护

6、物料管理

原材料管理

仓储管理

MES系统可对原料的入库、领用和库存进行管理:

管理物料名称、批号、数量、状态、失效期,当物料入库、出库、退库时,更新库存数据;

系统支持库存量调整;

系统支持库存调整的权限控制。

统计与追溯

7、生产计划管理

生产任务管理

生产工单管理

生产工单是整个MES系统中非常重要的组成部分,通过对生产工单的执行,它能够收集所有相关的生产、质量、设备、人工、物料消耗等数据,因此生产工单也是数据追溯的线索。

生产工单列表界面举例如下:

8、生产制造管理

生产工单执行

报警管理

对于采集的现场数据,设定其正常工作的上限、下限,当实际数据高于或低于各自的预先设定的阀值时,系统自动发出相关的报警。

预警方式可以有看板、手机短信、电子邮件等。

生产追溯

追溯查询以生产批次为核心,实现从订单下达到产品制造、检测、入库、物料使用全流程的监控和追溯。

全方位多角度谱系追溯:

9、质量管理

MES质量管理主要用于针对过程品和成品的质量数据进行采集、记录,实现对质量状态的全面跟踪,及时反映生产现场的产品质量情况,通过对现场产品质量数据的汇总、分析,可实现制造过程的质量监控和质量追溯,并对关键质量参数进行统计过程控制,为管理决策提供支持,满足企业对产品质量的要求。

产线质量管理

产线质量管理模块监控由原材料入库到成品入库的所有质量相关业务,建立质量检验体系、检验方法和缺陷数据定义,输出质量检验数据。

返修管理

 SPC统计分析

10、电子看板

生产过程中,为了更方便直观显示现场情况,系统提供各工序生产实时看板、设备状态实时看板、设备参数实时看板等。根据需要,在原料库房、配料段、涂布段、烘烤段各配置一台大屏电子看板,电子看板根据需要可采用LED屏或TV。

11、生产统计分析

生产统计主要是指需要的各业务报表,如:每日的物料消耗报表、生产日报、质量日报等。

通过对车间、生产线进行关键指标分析,包括生产统计分析、设备统计分析、质量统计分析、工时统计分析等;提供各种分析图形、报表,使管理人员能够及时准确了解生产情况,为有效的决策提供支持和保证。

通过Wonderware InformationServer可实现报表定制化开发以及各种KPI综合分析展示、生产过程图形展示等。

综合数据展示

使用Information Server,主要是为管理人员提供方便,无需安装InTouch人机界面的情况下,即可对现场的生产运转情况了如指掌。

绩效分析

绩效分析功能旨在最直观地发现生产管理中的问题并查找原因,寻找差距争先进,全面提升指标业绩,包括工艺技术、设备运维、质量控制、柔性生产等,真正实现企业经营业绩的提升。

绩效分析主要针对五大类指标体系,即:生产指标、能耗指标、物耗指标、质量指标、设备指标。分析的维度包括:按年、按月同比、环比;与行业标准、公司标准相比;同产品不同批次之间对比;同机型不同设备之间对比等。


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