CN111754114A

CN111754114A - 一种精益制造执行系统

Info

Publication number: CN111754114A
Application number: CN202010587630.9A
Authority: CN
Inventors: 张明虎
Original assignee: Huaming Zhuoyi Technology Shenzhen Co ltd
Current assignee: Huaming Zhuoyi Technology Shenzhen Co ltd
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2020-10-09
Anticipated expiration: 2040-06-24
Also published as: CN111754114B

Abstract

本发明公开了一种精益制造执行系统，包括采集控制系统、MES系统和云服务系统，其中所述采集控制系统，用于采集生产车间中各个生产设备的运行数据，并将采集到的运行数据发送给所述云服务系统；所述云服务系统，用于提供生产车间中各个生产设备的相关模型，并将接收到的运行数据进行建模或代入对应的相关模型中进行运算，以判断各个生产设备的运行情况，并将判断出的运行情况发送给所述MES系统；所述MES系统，用于提供生产车间中各个生产设备的运行控制，并将接收到的运行情况进行展示。该精益制造执行系统（Lean‑MES），可节省设备维修时间，同时避免数据错误或员工谎报错报数据。

Description

一种精益制造执行系统

技术领域

本发明涉及数字化工厂领域，尤其涉及一种精益制造执行系统（Lean-MES）。

背景技术

MES系统（制造执行系统）位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统，它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态，可在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能，使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。

现有的MES系统的数据都是人工采集输入的，员工采集数据不及时且存在误报谎报错报等问题会导致一系列的问题，比如设备维修不及时、设备故障情况判断错误等。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种精益制造执行系统（Lean-MES），可节省设备维修时间，同时避免数据错误或员工谎报错报数据。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种精益制造执行系统，包括采集控制系统、MES系统和云服务系统，其中

所述采集控制系统，用于采集生产车间中各个生产设备的运行数据，并将采集到的运行数据发送给所述云服务系统；

所述云服务系统，用于提供生产车间中各个生产设备的相关模型，并将接收到的运行数据进行建模或代入对应的相关模型中进行运算，以判断各个生产设备的运行情况，并将判断出的运行情况发送给所述MES系统；

所述MES系统，用于提供生产车间中各个生产设备的运行控制，并将接收到的运行情况进行展示。

进一步地，所述采集控制系统包括采集模块、总线模块、中心盒和网络模块服务器，其中

所述采集模块，用于采集生产车间中各个生产设备的运行数据；

所述总线模块，用于将所述采集模块连接至所述中心盒，以在所述采集模块和中心盒之间进行数据传输；

所述中心盒，用于将接收到的运行数据发送给所述云服务系统，并依据所述MES系统的指令对所述采集模块进行控制；

所述网络模块，用于将所述中心盒连接至所述云服务系统，以在所述中心盒和云服务系统中进行数据传输。

进一步地，所述云服务系统基于阿里云平台。

进一步地，所述云服务系统提供有基础体系模型和数据分析及统计系统模型，所述基础体系模型用于提供与生产管理有关的各种相关模型，所述数据分析及统计系统模型用于提供与数据分析处理有关的各种相关模型。

进一步地，所述基础体系模型中包括设备模型、排产模型、二维码追溯模型、产品模型、工序模型、物料管理模型、订单模型、仓储模型、供应商模型和编码模型中的一种或多种。

进一步地，所述数据分析及统计体系模型包括监控模型、消息预警模型、质检模型、看板模型和OEE统计模型中的一种或多种。

进一步地，所述MES系统还基于所述云服务系统的相关模型对生产车间的生产作业进行管理。

进一步地，所述MES系统包括订单管理模块、产品管理模块、物料管理模块、计划物控管理模块、生产管理模块、生产执行模块、仓储库存管理模块、基础管理模块、知识管理模块、消息预警管理模块、印聊机台管理模块、印聊手机管理模块、分析统计管理模块、设备管理模块、监控管理模块中的一种或多种。

进一步地，还包括与所述MES系统连接的视觉检测系统，所述视觉检测系统包括设于各个生产设备上的检测相机，用于对各个生产设备的生产流程及产品进行视觉检测。

进一步地，还包括与所述MES系统连接的展示系统，用于对生产车间的生产情况进行展示。

本发明具有如下有益效果：该精益制造执行系统可自动采集各个生产设备的运行数据，并在所述云服务系统中依据各个生产设备的运行数据进行建模或代入对应的相关模型中进行运算，最终将判断处的各个生产设备的运行情况经由所述MES系统进行展示，技术人员直接根据所述MES系统展示出来的运行情况或错误代码等对相应的生产设备进行维修，节省设备维修时间，同时避免数据错误或员工谎报错报数据。

附图说明

图1为本发明提供的精益制造执行系统的原理图；

图2为本发明提供的采集控制系统的原理图；

图3为本发明提供的云服务系统的原理图；

图4为本发明提供的云服务系统的逻辑图；

图5为本发明提供的云服务系统的技术场景示意图；

图6为本发明提供的云服务系统的技术关联图；

图7为本发明提供的云服务系统的安全运营中心原理图；

图8为本发明提供的MES系统的原理图；

图9为本发明提供的视觉检测系统的检测流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

如图1所示，一种精益制造执行系统（Lean-MES），包括采集控制系统、MES系统和云服务系统，其中

该精益制造执行系统可自动采集各个生产设备的运行数据，并在所述云服务系统中依据各个生产设备的运行数据进行建模或代入对应的相关模型中进行运算，最终将判断处的各个生产设备的运行情况经由所述MES系统进行展示，技术人员直接根据所述MES系统的操作界面所展示出来的运行情况或错误代码等对相应的生产设备进行维修，节省设备维修时间，同时避免数据错误或员工谎报错报数据。

本案中的精益制造执行系统可用于各类工厂的生产车间中。为了便于说明，下文以印刷包装厂为例对本案中的精益制造执行系统进行详细说明，印刷包装厂所使用的生产设备包括但不限于有印刷机、模切机、覆膜机、对裱机、贴窗机和糊盒机等。

如图2所示，所述采集控制系统包括采集模块、总线模块、中心盒和网络模块服务器，其中

所述中心盒，用于将接收到的运行数据发送给所述云服务系统，并依据所述MES系统的指令对所述采集模块进行控制。

根据生产设备的数量，所述中心盒的数量可以有一个，也可以有多个，当所述中心盒的数量有多个时，所述网络模块可由多个路由器组成，一个路由器对应于一个或多个中心盒，多个路由器之间连接组成局域网，并最终接入外部网络与所述云服务系统连接。

本实施例中，所述采集模块包括计数模块、质检模块和换模模块；所述技术模块用于采集各个生产设备的数量信息，比如运行次数和产量等，可通过在各个生产设备上装光电传感器来统计各个生产设备的工作、停止和空转等的次数来实现；所述质检模块用于采集各个生产设备的抽样信息，比如抽样样品的数量和密度，可通过在各个生产设备的抽样气缸上加装气缸传感器以根据气缸情况和检测信号来实现；所述换模模块用于采集各个生产设备的换模信息，比如换模时间，可通过在各个生产设备的换模气缸上加装气缸传感器以根据气缸工作时间来实现。

所述质检模块主要应用于印刷机和模切机，所述计数模块和换模模块可应用于所有生产设备。

根据不同的需求，所述采集模块还可扩展包括：状态模块和能耗模块；所述状态模块用于采集各个生产设备的状态信息，比如停机、故障、工作、开关机和等待等，可通过对各个生产设备上的显示面板所显示的状态信息进行取点识别来实现；所述能耗模块用于采集各个生产设备的能耗信息，比如耗电量、耗气量或耗油量等，可通过在各个生产设备上加装电表、燃气表或油压表等来实现。

所述采集控制系统还可以包括警示控制模块和智能硬件模块；所述警示控制模块包括设于各个生产设备上的各种警示控制器，比如四色报警灯、电铃、蜂鸣器、呼叫按钮和DO控制器等；所述智能硬件模块包括设于各个生产设备上的各种智能硬件，比如扫码器、插纸器、加水器、加胶器、托盘管理RFID、标签打印装置、人脸识别装置和机器视觉装置等。

所述警示控制模块和智能硬件模块均通过与所述总线模块连接至所述中心盒，以与所述中心盒进行数据传输，所述中心盒同样将所述警示控制模块和智能硬件模块的数据上传给所述云服务系统，并在所述MES系统的指令下对两者进行控制。

如图3所示，所述云服务系统基于阿里云平台，具有平台模型PaaS，提供有基础体系模型和数据分析及统计系统模型，所述基础体系模型用于提供与生产管理有关的各种相关模型，所述数据分析及统计系统模型用于提供与数据分析处理有关的各种相关模型。

具体的，所述基础体系模型中包括设备模型、排产模型、二维码追溯模型、产品模型、工序模型、物料管理模型、订单模型、仓储模型、供应商模型和编码模型中的一种或多种。

所述设备模型依据不同设备又分为印刷机模型、模切机模型、覆膜机模型、对裱机模型和糊盒机模型中的一种或多种，其中

所述印花机模型主要有换PS版次数、换模难易程度、橡皮擦更换、色序分布模型占比模型、洗车频次、订单先后顺序模型、标准色差质检模型、保养模型等相关模型。

所述模切机模型主要有模切版次数、换版难易程度、模切板寿命、模切压力模型、正反纸检测模型、条码混批检测模型、保养模型等相关模型。

所述覆膜机模型主要有有胶无胶检测模型、覆膜温度控制模型、覆膜间距位移模型、视觉覆膜质检监测模型、保养模型等相关模型。

所述对裱机模型主要有胶量检测模型、对裱压力检测模型、规矩参数模型、保养模型等相关模型。

所述糊盒机模型主要有胶量检测模型、视觉检测控制模型、剔废插纸控制模型、糊盒换单难易程度、条码混批模型、自动加胶模型、保养模型等相关模型等相关模型。

所述产品模型依据不同产品又分为纸箱模型、彩箱模型、药品包装模型和酒类包装中的一种或多种，其中

所述纸箱模型主要有工序流程模型、原料类型模型、纸品关联供应商、关键生产指标模型、质量检测参数模型等相关模型。

所述彩箱模型主要有印刷关键模型、关键工序模型等相关模型。

所述药品包装模型主要有基本工序参数建模、订单版数转化建模等相关模型。

所述酒类包装模型主要有产品部件bom建模、关键生产指标建模、部件参数建模、组装整合流水线建模等相关模型。

另外的，所述订单模型主要有订单客户级别、订单采用物料制品模型、订单成本评估模型、评估订单优先级生产模型等相关模型。

所述供应商模型主要有供应商环比价格模型、原辅料淡旺季建模、供应商等级模型、库存采购比例模型等相关模型。

所述物控管理模型主要有人员班组淡旺季排班模型、生产计划指标模型、物料型号模型、供应商价格环比模型、采购体系建模等相关模型。

所述仓储模型主要有原料库存周转率建模、环比原料价格库存量建模、库存警戒值建模等相关模型。

所述排产模型主要有手动排产建模设定、胶印排产建模设定、其他工序顺序排产模型、工序关联模型、设备关联多工序模型等相关模型。

所述工序模型主要有工序参数模型生产工艺路线模型、关键指标模型、工序分类模型等相关模型。

所述编码模型主要有产品编码模型、订单编码模型、供应商编码、采购、入库编码、原、辅料编码建模、设备、车间、人员编码建模、工单编码建模、执行工单编码模型、模切刀版编码建模、印刷PS版编码建模等相关模型。

所述二维码追溯模型主要有成品二维码追溯建模、工序托盘二维码追溯建模、工单管理二维码追溯建模、物料二维码追溯建模、质检条码追溯建模、用户印聊二维码等相关模型。

所述数据分析及统计体系模型包括监控模型、消息预警模型、质检模型、看板模型和OEE统计模型中的一种或多种。

具体的，所述监控模型主要有设备实时参数建模、工单实时参数建模、废品实时参数建模、库存实时参数建模、人员考勤实时参数建模等相关模型。

所述消息预警模型主要有订阅式服务模型、订单订阅进度服务、预警等级模型、预定范围模型、设备预警参数建模、订单预警参数建模、保养计划预警建模、呼叫预警建模、废品参数预警建模、停机故障预警建模、弹窗、呼叫消除建模等相关模型。

所述质检模型主要有质量检测模型、工序关联质检建模、设备关联质检模型、质检控制建模、检测岗位模型等相关模型。

所述看板模型主要有看板位置建模参数、看板统计数据参数建模、自定义布局建模、不同硬件参数建模、角色岗位建模等相关模型。

所述OEE统计模型主要有停机故障参数模型、设备常规类型建模、正常运转参数建模、上报关联模型、废品类型模型、保养时长模型、就餐、休息、会议、培训参数建模、设备标准时速建模等相关模型。

所述云服务系统还可以进一步提供厂区布局模型、生产管理模型、财务管理模型、计划管理模型和销售管理模型中的一种或多种。

如图4-7所示，所述云服务系统基于物联网、区块链、信息安全技术，实现产品质量监管数字化，应用多种物联网安全技术能力，对IoT设备采集的数据进行端到端的保护和安全传输，综合保障数据源头到区块链的数据安全，确保全链路数据可靠、可信、安全，产品质量差异的显性化，管理规则数字化网络化，实现了全链路可信的数据采集，以可信数据支撑，全面覆盖从产品评测标准管理，检测应用对标管理，实时检测执行，检测结果多方校验管理等各阶段，保障标准由各级评测方和厂内贯标操作方严格执行，产品贯标一致性得到了保障、量监督范围和效率最大化。

所述MES系统还基于所述云服务系统的相关模型对生产车间的生产作业进行管理，如图8所示，包括订单管理模块、产品管理模块、物料管理模块、计划物控管理模块、生产管理模块、生产执行模块、仓储库存管理模块、基础管理模块、知识管理模块、消息预警管理模块、印聊机台管理模块、印聊手机管理模块、分析统计管理模块、设备管理模块、监控管理模块中的一种或多种。

具体的，所述订单管理主要有销售制单、订单审核、ERP导入订单、批次管理等。

所述产品管理主要有产品创建、工艺流程设置、工序参数、BOM部件管理、产品物料管理、质检参数管理、工序损耗设置、工序难易设置等。

所述物料管理模块主要有物料分类管理、库存量预警、物料退料管理、物料采购计划、物料入库管理、物料供应商、物料条码管理、ERP库存接口等。

所述计划物控管理模块主要有计划生产管理、产品技术审核、库存物料审核、订单批次下发等。

所述生产管理模块主要有排产管理、执行进度查看、车间设备关联、OEE参数设定、设备排产查看等。

所述生产执行模块主要有接单管理、生产过程管理、OEE交互统计、换模设置、停机类型设置、生产上报管理、半产品查询等。

所述仓储库存管理模块主要有成品入库管理、仓库库位管理、采购入库管理等。

所述基础管理模块主要有人员管理、权限菜单管理、中心盒管理、工序管理、班次班组管理等。

所述知识管理模块主要有文章发表管理、视频发表管理、分类专栏管理、分享评论管理等。

所述消息预警管理模块主要有通知服务管理、机台通知管理、聊天记录查询、手机接收通知、停机预警管理、质检预警管理、呼叫消息管理等。

所述印聊机台管理模块主要有停机预警管理、机台质检管理、设备保养管理、绑定屏幕管理、生产上报管理、机台扫码接单、快速换模、人员扫码登记等。

所述印聊手机管理模块主要有员工打卡、人员考勤管理、员工补卡管理、知识展示管理、视频分享操作、设备实时状态、OEE绩效分析、手机扫码接单、手机工单上报、印聊消息通知等。

所述分析统计管理模块主要有OEE统计、订单达成率、订单OEE统计、人员绩效管理、稼动率统计分析、订单完成进度、工序执行进度等。

所述设备管理模块主要有设备信息管理、设备绑定盒子（中心盒）管理、设备保养管理、设备维修管理、维修类型管理等。

所述监控管理模块主要有设备状态监控、订单状态监控、订阅式提醒、达成率提醒等。

所述MES系统还包括API接口管理模块，用于供ERP系统（企业资源计划系统）、CRM系统（客户关系管理系统）、SCM系统（供应链管理系统）、PMC系统（生产及物流控制系统）、钉钉、印聊等软件系统接入，以实现订单、人员、产品-部件、部门车间、班组班次、工序、设备管理等输入，以及设备实时状态、订单当前执行状态、即时信息反馈、设备当前排产等输出。

所述印聊是本案申请人开发的一款终端软件，可安装于手机上，也可安装于机台（PC）上，是一款类似于阿里公司的钉钉的协同办公软件，，用于员工打卡、人员考勤、员工补卡、知识展示、视频分享操作、设备实时状态、OEE绩效分析、手机扫码接单、手机工单上报、印聊消息通知等。

所述MES系统的各个管理模块采用“可插拔”灵活部署，即用户可根据实际需求而增加、减少、移动或替换相应的管理模块。

所述MES系统以质量优势为切入点，以产品贯标系统各阶段的可信数据为依托，提升客户对产品质量的认可，提升质量监管的深度和广度，实现产品质量监管的网络化实时化，降低监管成本，提高监管效率，使柔性监管切实深入到产品质量生命周期的各阶段，引导企业从制造向质造过程中做大做强，同时满足社会关注。实时性、柔性监管、质量保障为原则。

该精致制造系统还包括与所述MES系统连接的视觉检测（鹰眼）系统，所述视觉检测系统包括设于各个生产设备上的检测相机，用于对各个生产设备的生产流程及产品进行视觉检测。

如图9所示，如在彩箱生产线上，印刷部门的印刷机上的检测相机在生产过程中自动对样品进行拍摄，以完成样品抽样，覆膜部门的覆膜机上的检测相机在生产过程中自动对样品进行拍摄，以完成区域全检和大废品在线全检，对裱部门的对裱机上的检测相机在生产过程中自动对样品进行拍摄，以完成区域全检和正反纸大缺陷检测，模切部门的模切机上的检测相机在生产过程中自动对样品进行拍摄，以完成区域全检和正反纸大缺陷检测，贴窗部门的贴窗机上的检测相机在生产过程中自动对样品进行拍摄，以完成区域全检和正反纸大缺陷检测，糊盒部门的糊盒机上的检测相机在生产过程中自动对样品进行拍摄，以完成混批全检和三个上胶位置全检；又比如在纸箱生产线上，纸板碰线部门的碰线机上的检测相机自动对样品进行拍摄，以完成压线全检和碰线检测，水墨印刷部门的水墨印刷机上的检测相机自动对样品进行拍摄，以完成图文全检和在线纸箱全检，模切部门的模切机上的检测相机在生产过程中自动对样品进行拍摄，以完成全面检测和模切偏位检测，糊箱部门的糊箱机上的检测相机在生产过程中自动对样品进行拍摄，以完成喇叭口和上胶全检、本折偏位检测和胶量检测。

所述视觉检测系统包括但不限于有印刷机大张检测、烫金控制、模切机偏位检测、碰线检测、糊盒机胶量检测、覆膜机检测等检测功能，检测流程主要包括：1、产品&检测尺寸、容差范围和硬件准备等参数输入流程，2、发出拍摄指令、读取样品图片和样品图片处理等相机取样流程，3、对比测试和展示对比结果等相机学习流程，4、开机生产、系统比对及判断和发出指令等系统比对流程，5、数据统计、数据存储和数据传输等数据传输流程。

该精致制造系统还包括与所述MES系统连接的展示系统，用于对生产车间的生产情况进行展示；所述展示系统包括多块展示屏幕，依据不同展示内容而分布于不同位置，比如老板屏、车间指挥、车间工序屏、设备挂屏；所述老板屏主要用于显示整个包装印刷工厂的整体生产情况；所述车间指挥屏主要用于显示整个车间的生产调度情况；所述车间工序屏主要用于显示车间生产的工序状况；所述设备挂屏设于对应的生产设备上，主要用于显示对应生产设备的订单号、计划产量、实际产量、达成率等生产数据和停机、故障、工作、等待等生产状态。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种精益制造执行系统，其特征在于，包括采集控制系统、MES系统和云服务系统，其中

2.根据权利要求1所述的精益制造执行系统，其特征在于，所述采集控制系统包括采集模块、总线模块、中心盒和网络模块服务器，其中

3.根据权利要求1所述的精益制造执行系统，其特征在于，所述云服务系统基于阿里云平台。

4.根据权利要求1所述的精益制造执行系统，其特征在于，所述云服务系统提供有基础体系模型和数据分析及统计系统模型，所述基础体系模型用于提供与生产管理有关的各种相关模型，所述数据分析及统计系统模型用于提供与数据分析处理有关的各种相关模型。

5.根据权利要求4所述的精益制造执行系统，其特征在于，所述基础体系模型中包括设备模型、排产模型、二维码追溯模型、产品模型、工序模型、物料管理模型、订单模型、仓储模型、供应商模型和编码模型中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的精益制造执行系统，其特征在于，所述数据分析及统计体系模型包括监控模型、消息预警模型、质检模型、看板模型和OEE统计模型中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的精益制造执行系统，其特征在于，所述MES系统还基于所述云服务系统的相关模型对生产车间的生产作业进行管理。

8.根据权利要求7所述的精益制造执行系统，其特征在于，所述MES系统包括订单管理模块、产品管理模块、物料管理模块、计划物控管理模块、生产管理模块、生产执行模块、仓储库存管理模块、基础管理模块、知识管理模块、消息预警管理模块、印聊机台管理模块、印聊手机管理模块、分析统计管理模块、设备管理模块、监控管理模块中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的精益制造执行系统，其特征在于，还包括与所述MES系统连接的视觉检测系统，所述视觉检测系统包括设于各个生产设备上的检测相机，用于对各个生产设备的生产流程及产品进行视觉检测。

10.根据权利要求1所述的精益制造执行系统，其特征在于，还包括与所述MES系统连接的展示系统，用于对生产车间的生产情况进行展示。