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MES設(shè)備管理任務(wù)模型
制造企業(yè)總是期望設(shè)備能夠在計(jì)劃生產(chǎn)的時(shí)間段內(nèi)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，而在實(shí)踐活動(dòng)中，對(duì)設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間可用與高度可靠性要求之間往往無(wú)法得到很好的平衡。設(shè)備作為制造企業(yè)先期投入的最重要生產(chǎn)資源，并不能持續(xù)為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。
在MES模型中，設(shè)備劃分為兩類：直接創(chuàng)造生產(chǎn)的一級(jí)資源，即機(jī)器；機(jī)器使用的配套資源，如工裝、刀具和加工程序等。
從使用的時(shí)間維度，設(shè)備管理可以分三個(gè)方面：
●計(jì)劃層：控制未來(lái)（計(jì)劃的）產(chǎn)能可用性，作為保證訂單進(jìn)程和制定時(shí)間表的先決條件（例如，在MES任務(wù)“生產(chǎn)調(diào)度”中），同時(shí)考慮到計(jì)劃的維護(hù)活動(dòng)。
●當(dāng)前層：管理設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)和當(dāng)前排產(chǎn)，作為生產(chǎn)控制的先決條件。
●歷史層：從歷史數(shù)據(jù)中獲得設(shè)備的使用情況，進(jìn)行績(jī)效分析和發(fā)現(xiàn)改進(jìn)的潛力。
MES設(shè)備管理任務(wù)模型如圖1所示。需要處理的輸入信息包括人員信息、質(zhì)量信息、排產(chǎn)要求和設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)。如果需要工人操作或維護(hù)，就必須定義所需的工人數(shù)量和資質(zhì)。某些設(shè)備（比如精密量具）必須符合特定的校準(zhǔn)狀態(tài)才可被操作，需要獲得校準(zhǔn)檢驗(yàn)計(jì)劃（來(lái)自MES任務(wù)“質(zhì)量管理”）。排產(chǎn)結(jié)果（來(lái)自MES任務(wù)“工單管理”或“生產(chǎn)調(diào)度”，或來(lái)自ERP或人工排產(chǎn)結(jié)果）明確了設(shè)備的產(chǎn)能使用計(jì)劃。采集設(shè)備在使用過(guò)程中的當(dāng)前狀態(tài)和設(shè)置，以用于設(shè)備評(píng)估。
MES“設(shè)備管理”的主要功能包括管理和處理設(shè)備信息，通過(guò)合適的維保作業(yè)保證設(shè)備的技術(shù)可用性，為生產(chǎn)任務(wù)提供產(chǎn)能。
管理和處理設(shè)備數(shù)據(jù)
管理所有隨時(shí)間變化相關(guān)的的使用數(shù)據(jù)（例如，調(diào)度命令/操作），狀態(tài)數(shù)據(jù)（反映實(shí)際狀態(tài)）和維護(hù)相關(guān)的信息（例如，實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到的周期數(shù)）。主要包括：
●設(shè)備主數(shù)據(jù)，如資產(chǎn)編號(hào)、位置、尺寸、維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（工作時(shí)間、規(guī)則等）；
●以時(shí)間為維度的產(chǎn)能可用性；
●設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中的行為，例如，運(yùn)輸行為，可實(shí)現(xiàn)的設(shè)備特定性能；
這些數(shù)據(jù)是以帶有時(shí)間戳的歷史數(shù)據(jù)的形式管理所有交易數(shù)據(jù)。通常情況下，設(shè)備的狀態(tài)和可能的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是根據(jù)應(yīng)用來(lái)定義的。為了充分利用過(guò)程管理的差異性和靈活性，能夠管理設(shè)備組（如機(jī)床組）、設(shè)備分配（如機(jī)床分配）和設(shè)備層次（如復(fù)合工具、合作系統(tǒng)）。
提供設(shè)備
確定哪臺(tái)機(jī)器可以用于加工哪個(gè)工單或工序。為此，它考慮了所有相關(guān)的設(shè)備信息、技術(shù)備選方案以及設(shè)備狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換聯(lián)系（如圖2）
此外，在生產(chǎn)調(diào)度后還啟動(dòng)了設(shè)備準(zhǔn)備過(guò)程，例如，通過(guò)生成準(zhǔn)備清單，將要求傳送到技術(shù)準(zhǔn)備系統(tǒng)（例如，無(wú)人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)），或觸發(fā)電子交付（例如，加載NC程序）。
確保可用性
統(tǒng)計(jì)設(shè)備使用數(shù)據(jù)，如累計(jì)工作時(shí)間或加工數(shù)據(jù)量，可以建議維保項(xiàng)目或直接生產(chǎn)維保工單。當(dāng)設(shè)備在生產(chǎn)中出現(xiàn)故障，則可以立即生產(chǎn)維修工單。
設(shè)備管理需求規(guī)范
根據(jù)MES的“設(shè)備管理”功能的任務(wù)模型，制定的需求規(guī)范包括：機(jī)器績(jī)效管理、維修保養(yǎng)管理和工裝管理。
1.機(jī)器績(jī)效
●連接機(jī)器，自動(dòng)采集機(jī)器數(shù)據(jù)
●監(jiān)控和分析機(jī)器停機(jī)時(shí)間
●計(jì)算和匯報(bào)機(jī)器整機(jī)效率OEE（不同層面，設(shè)備、工作中心、成本中心、工廠）
●若出現(xiàn)預(yù)定義的機(jī)器異常，能自動(dòng)報(bào)警通知（消息窗口、LED、電子郵件）
2.維修保養(yǎng)
●定義維護(hù)周期（按日歷時(shí)間、開(kāi)機(jī)時(shí)間、生產(chǎn)數(shù)量）
●定義維保工藝模板（如工時(shí)、步驟、備件等）
●自動(dòng)或人工創(chuàng)建維修工單
●設(shè)備維護(hù)日歷看板
●記錄維保工時(shí)和備件消耗
●評(píng)估維保績(jī)效（MTTR等）
3.工裝資源管理
●定義工裝
●預(yù)留、釋放或鎖定工裝資源
●記錄工裝資源在設(shè)備上的使用歷史
●記錄工裝資源的庫(kù)存移動(dòng)
●顯示工裝資源當(dāng)前狀態(tài)（可用性、位置、數(shù)量等）
●評(píng)估工裝資源的使用情況（利用率、生產(chǎn)效率、良率等）
●若出現(xiàn)預(yù)定義的工裝資源異常，能自動(dòng)報(bào)警通知
后續(xù)講座中，我們將從設(shè)備績(jī)效開(kāi)始，全面講解MES設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
關(guān)于MPDV：
默佩德衛(wèi)軟件技術(shù)服務(wù)（上海）有限公司是MPDV在中國(guó)的全資子公司。
總部位于德國(guó)的MPDV公司是全球領(lǐng)先的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）供應(yīng)商，其核心產(chǎn)品MES HYDRA提供一整套創(chuàng)新的制造執(zhí)行系統(tǒng)解決方案，幫助企業(yè)在生產(chǎn)管理、人力資源績(jī)效管理和制造質(zhì)量管理領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)精益生產(chǎn)最佳實(shí)踐。
四十多年來(lái)，MES HYDRA已經(jīng)成功應(yīng)用于離散制造的各個(gè)行業(yè)，如精密儀器、設(shè)備制造、汽車零部件、橡塑、金屬加工、電子/電氣制造、印刷、醫(yī)藥、食品/飲料等制造業(yè)，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化生產(chǎn)管理、改進(jìn)物料流，最終實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)。
今天，MPDV已經(jīng)在德國(guó)、法國(guó)、瑞士、美國(guó)、新加坡和中國(guó)開(kāi)設(shè)分支機(jī)構(gòu)，為全球離散制造不同行業(yè)客戶提供業(yè)務(wù)咨詢、項(xiàng)目管理、軟件實(shí)施、用戶培訓(xùn)和售后服務(wù)。HYDRA已經(jīng)被不同行業(yè)超過(guò)1800家客戶，包括大型跨國(guó)集團(tuán)和中小型制造企業(yè)。
MPDV作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定人，分別在MESA、VDI、MES D.A.CH等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織擔(dān)任主要領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)。MPDV作為市場(chǎng)主導(dǎo)者：已獲得Frost & Sullivan MES最佳實(shí)踐獎(jiǎng)和全球MES獎(jiǎng)，是德國(guó)最具創(chuàng)新力的100強(qiáng)中型企業(yè)之一。
制造企業(yè)總是期望設(shè)備能夠在計(jì)劃生產(chǎn)的時(shí)間段內(nèi)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，而在實(shí)踐活動(dòng)中，對(duì)設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間可用與高度可靠性要求之間往往無(wú)法得到很好的平衡。設(shè)備作為制造企業(yè)先期投入的最重要生產(chǎn)資源，并不能持續(xù)為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。
在MES模型中，設(shè)備劃分為兩類：直接創(chuàng)造生產(chǎn)的一級(jí)資源，即機(jī)器；機(jī)器使用的配套資源，如工裝、刀具和加工程序等。
從使用的時(shí)間維度，設(shè)備管理可以分三個(gè)方面：
●計(jì)劃層：控制未來(lái)（計(jì)劃的）產(chǎn)能可用性，作為保證訂單進(jìn)程和制定時(shí)間表的先決條件（例如，在MES任務(wù)“生產(chǎn)調(diào)度”中），同時(shí)考慮到計(jì)劃的維護(hù)活動(dòng)。
●當(dāng)前層：管理設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)和當(dāng)前排產(chǎn)，作為生產(chǎn)控制的先決條件。
●歷史層：從歷史數(shù)據(jù)中獲得設(shè)備的使用情況，進(jìn)行績(jī)效分析和發(fā)現(xiàn)改進(jìn)的潛力。
MES設(shè)備管理任務(wù)模型如圖1所示。需要處理的輸入信息包括人員信息、質(zhì)量信息、排產(chǎn)要求和設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)。如果需要工人操作或維護(hù)，就必須定義所需的工人數(shù)量和資質(zhì)。某些設(shè)備（比如精密量具）必須符合特定的校準(zhǔn)狀態(tài)才可被操作，需要獲得校準(zhǔn)檢驗(yàn)計(jì)劃（來(lái)自MES任務(wù)“質(zhì)量管理”）。排產(chǎn)結(jié)果（來(lái)自MES任務(wù)“工單管理”或“生產(chǎn)調(diào)度”，或來(lái)自ERP或人工排產(chǎn)結(jié)果）明確了設(shè)備的產(chǎn)能使用計(jì)劃。采集設(shè)備在使用過(guò)程中的當(dāng)前狀態(tài)和設(shè)置，以用于設(shè)備評(píng)估。
圖1 MES設(shè)備管理任務(wù)模型
MES“設(shè)備管理”的主要功能包括管理和處理設(shè)備信息，通過(guò)合適的維保作業(yè)保證設(shè)備的技術(shù)可用性，為生產(chǎn)任務(wù)提供產(chǎn)能。
管理和處理設(shè)備數(shù)據(jù)
管理所有隨時(shí)間變化相關(guān)的的使用數(shù)據(jù)（例如，調(diào)度命令/操作），狀態(tài)數(shù)據(jù)（反映實(shí)際狀態(tài)）和維護(hù)相關(guān)的信息（例如，實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到的周期數(shù)）。主要包括：
●設(shè)備主數(shù)據(jù)，如資產(chǎn)編號(hào)、位置、尺寸、維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（工作時(shí)間、規(guī)則等）；
●以時(shí)間為維度的產(chǎn)能可用性；
●設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中的行為，例如，運(yùn)輸行為，可實(shí)現(xiàn)的設(shè)備特定性能；
這些數(shù)據(jù)是以帶有時(shí)間戳的歷史數(shù)據(jù)的形式管理所有交易數(shù)據(jù)。通常情況下，設(shè)備的狀態(tài)和可能的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是根據(jù)應(yīng)用來(lái)定義的。為了充分利用過(guò)程管理的差異性和靈活性，能夠管理設(shè)備組（如機(jī)床組）、設(shè)備分配（如機(jī)床分配）和設(shè)備層次（如復(fù)合工具、合作系統(tǒng)）。
提供設(shè)備
確定哪臺(tái)機(jī)器可以用于加工哪個(gè)工單或工序。為此，它考慮了所有相關(guān)的設(shè)備信息、技術(shù)備選方案以及設(shè)備狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換聯(lián)系（如圖2）
圖2 設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換
此外，在生產(chǎn)調(diào)度后還啟動(dòng)了設(shè)備準(zhǔn)備過(guò)程，例如，通過(guò)生成準(zhǔn)備清單，將要求傳送到技術(shù)準(zhǔn)備系統(tǒng)（例如，無(wú)人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)），或觸發(fā)電子交付（例如，加載NC程序）。
確保可用性
統(tǒng)計(jì)設(shè)備使用數(shù)據(jù)，如累計(jì)工作時(shí)間或加工數(shù)據(jù)量，可以建議維保項(xiàng)目或直接生產(chǎn)維保工單。當(dāng)設(shè)備在生產(chǎn)中出現(xiàn)故障，則可以立即生產(chǎn)維修工單。
設(shè)備管理需求規(guī)范
根據(jù)MES的“設(shè)備管理”功能的任務(wù)模型，制定的需求規(guī)范包括：機(jī)器績(jī)效管理、維修保養(yǎng)管理和工裝管理。
1.機(jī)器績(jī)效
●連接機(jī)器，自動(dòng)采集機(jī)器數(shù)據(jù)
●監(jiān)控和分析機(jī)器停機(jī)時(shí)間
●計(jì)算和匯報(bào)機(jī)器整機(jī)效率OEE（不同層面，設(shè)備、工作中心、成本中心、工廠）
●若出現(xiàn)預(yù)定義的機(jī)器異常，能自動(dòng)報(bào)警通知（消息窗口、LED、電子郵件）
2.維修保養(yǎng)
●定義維護(hù)周期（按日歷時(shí)間、開(kāi)機(jī)時(shí)間、生產(chǎn)數(shù)量）
●定義維保工藝模板（如工時(shí)、步驟、備件等）
●自動(dòng)或人工創(chuàng)建維修工單
●設(shè)備維護(hù)日歷看板
●記錄維保工時(shí)和備件消耗
●評(píng)估維保績(jī)效（MTTR等）
3.工裝資源管理
●定義工裝
●預(yù)留、釋放或鎖定工裝資源
●記錄工裝資源在設(shè)備上的使用歷史
●記錄工裝資源的庫(kù)存移動(dòng)
●顯示工裝資源當(dāng)前狀態(tài)（可用性、位置、數(shù)量等）
●評(píng)估工裝資源的使用情況（利用率、生產(chǎn)效率、良率等）
●若出現(xiàn)預(yù)定義的工裝資源異常，能自動(dòng)報(bào)警通知
后續(xù)講座中，我們將從設(shè)備績(jī)效開(kāi)始，全面講解MES設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
關(guān)于MPDV：
默佩德衛(wèi)軟件技術(shù)服務(wù)（上海）有限公司是MPDV在中國(guó)的全資子公司。
總部位于德國(guó)的MPDV公司是全球領(lǐng)先的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）供應(yīng)商，其核心產(chǎn)品MES HYDRA提供一整套創(chuàng)新的制造執(zhí)行系統(tǒng)解決方案，幫助企業(yè)在生產(chǎn)管理、人力資源績(jī)效管理和制造質(zhì)量管理領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)精益生產(chǎn)最佳實(shí)踐。
四十多年來(lái)，MES HYDRA已經(jīng)成功應(yīng)用于離散制造的各個(gè)行業(yè)，如精密儀器、設(shè)備制造、汽車零部件、橡塑、金屬加工、電子/電氣制造、印刷、醫(yī)藥、食品/飲料等制造業(yè)，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化生產(chǎn)管理、改進(jìn)物料流，最終實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)。
今天，MPDV已經(jīng)在德國(guó)、法國(guó)、瑞士、美國(guó)、新加坡和中國(guó)開(kāi)設(shè)分支機(jī)構(gòu)，為全球離散制造不同行業(yè)客戶提供業(yè)務(wù)咨詢、項(xiàng)目管理、軟件實(shí)施、用戶培訓(xùn)和售后服務(wù)。HYDRA已經(jīng)被不同行業(yè)超過(guò)1800家客戶，包括大型跨國(guó)集團(tuán)和中小型制造企業(yè)。
MPDV作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定人，分別在MESA、VDI、MES D.A.CH等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織擔(dān)任主要領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)。MPDV作為市場(chǎng)主導(dǎo)者：已獲得Frost & Sullivan MES最佳實(shí)踐獎(jiǎng)和全球MES獎(jiǎng)，是德國(guó)最具創(chuàng)新力的100強(qiáng)中型企業(yè)之一。
