探究制造企业车间信息化的建设
作者2019-04-02 09:35未知
目前，很多企业都在管理层级上发表了信息化的建设工作，但在车间级的信息化管理上还比较滞后， 影响了企业应对环境变化快速和柔性的适应及创新能力。所以，建设车间级信息化不仅有利于提升车间自动化水平， 而且可以全面掌握车间系统的运行动态，迅速做出分析、判断，制定和选择出最佳的决策和执行方案，并进行及时的控制。车间级信息化建设的目的是提高车间对随机事件的快速响应和处理能力， 从而实现了精益生产和敏捷制造。车间级信息化强调车间级的过程集成和信息管理，充分利用企业内部和外部的有利条件，发挥车间信息系统的功能，从而提高生产车间的管理效率。
1 车间信息化的构成
车间信息化的主要工作是将自动化、网络和管理信息相结合，一方面在车间完善全面的数据采集，在网络环境中形成数字化的运行生产，改善车间各生产环节的信息沟通，实现企业生产车间PCS 的底层基础自动化工作;一方面在车间完善底层基础自动化的集中管理系统以及与上层管理系统通信的控制管理系统， 从而实现系统性的车间制造控制智能化和生产信息集成化的管控一体化系统，
2 生产车间信息化管理
生产车间信息化管理中涉及行政管理性质的有车间行政管理、生产计划管理、设备管理和看板管理等部分。车间行政管理主要是班组管理、绩效管理以及成本管理;生产计划管理主要是根据当前的主生产计划和车间自身的生产能力，人员状况、设备状况、任务分配和生产工期等，提供制订优化生产计划的决策信息，同时反馈生产执行情况;设备管理主要是生产设备管理、故障维修、备件管理、点检管理等;看板管理主要指在系统中生成类似公示板的表格，让员工了解自己的设定目标，让管理人员清晰自己当天要发表的工作。看板需要进行按时跟踪和调整，及时更新工作进度和修正工作安排。信息化方式的看板优点是容纳信息量大、更新速度快及实时性强。
生产车间信息化管理中涉及生产管理性质的有调度管理、质量管理、物料管理、能效管理。调度管理是车间信息化的关键，提高生产调度的准确性是优化生产流程以及改进生产管理水平的重要手段。采用信息化手段可以在充分采集生产信息的基础上， 根据量化数据评估设备的加工能力及其他生产能力相关因素，在意外事件发生时，立即重新调度。应用信息化技术实现调度管理， 不仅可以根据事前调度状况和当前状态快速生成调度方案，还可以快速响应紧急插单等不可预测的扰动情况。
在车间信息化的建设中，由于生产调度部分具有不确定性，这部分内容即是重点也是难点。车间调度可以通过优化排产，减少生产过程中的准备时间和资源浪费。车间接到主生产计划后根据生产条件、生产现状、加工时间、优化处理成本、质量、能耗等多方面综合考量，结合车间资源的实时负荷和目前的计划进度。通过信息化系统中存储的设备信息以及生产状态信息，充分计算每个设备的工作潜力，并根据加工时间、加工质量、加工成本以及能源消耗等现场的实际情况随时调整， 形成综合的优化方案。在系统自动生成调度后，进入计划评估与人工调整。对于多品种多工序小批量的复杂生产模式， 采用信息化系统可以快速进行应急插入处理。为了实现一个或多个生产目标，任务调度是对设备资源的及时分配。生产调度问题主要是平衡安排设备的工作，合理安排加工顺序和加工开始时间。
对车间的制造资源进行生产调度信息化管理， 可以减少生产准备中的时间浪费，提高生产效率和能源效率。同时，车间信息化系统管理存储了大量车间资源的实时状态信息及资源使用的历史记录，对生产设备提供预维修的相关信息，提高设备利用率，保障生产的正常运行。此外，车间信息化系统的报警功能亦十分重要，设备故障等异常问题及时报警和报告处理，确保生产过程的连续性，避免生产过程中中断引起的能源浪费。
质量管理主要包括质量计划、质量执行、质量统计分析和质量改进等几个方面， 对产品质量及加工工序进行全程质量控制管理，对不合格品进行统计分析及对出厂产品进行预维护，实现对工序检验与产品质量的信息化管理。
物料管理针对车间内的所有库存物资进行管理并对生产过程中的物流进行管理和追踪， 通过相关部门的查询终端可以查询当前库房存贮物资以及历史记录， 提供物料出库后跟踪物料在线状态，通过在运输工具上加装定位装置，实时跟踪物料的配送流程，快速响应车间生产过程中的物料需求。
能效管理主要针对具有机、电、液多源能量融合特征的机加工设备，分析加工过程能量在各子系统流动、融合与分布特性，组建车间级加工设备能效监测管理系统， 在信息采集的实时数据基础上，实时监测企业当前能源消耗的连续状况。以此制定合理用能生产计划，实现企业系统定量的节能管理策略。
3 生产设备的信息采集
生产车间在产品生产的过程中，为了保证生产过程的稳定、高效，须对生产过程中的数据信息进行实时采集。数据采集的关键是接口，包括物理连接方式和数据的逻辑表达形式，数据采集和集成的过程是将设备的机电参量通过传感器转换为数字参量，然后数据上传进行分析和处理。
在车间信息化建设过程中， 理想方式是直接通过数字化生产设备或系统的接口集成数据信息， 譬如对数控机床的数据采集，可以通过与数控系统直接联网进行数据交换，实现生产数据的精细化管理。对于不能直接获取数据信息的非数字化设备，可以采用外加传感器的方式进行数据采集。还有一部分数据信息，由生产过程中的人员根据生产过程中的情况以人工方式进行采集。监控生产过程可以对生产过程中的设备故障和需求的变化及时制定车间资源更改和优化，同时进行生产计划的制定、工艺和车间资源配置决策的变化，调整车间规划，达到节能和提高生产效率的目的。
4 结束语
车间信息化的实现可以为企业MES 的建设打下良好的基础。由于车间信息化建设没有固定模式，因此可以遵循花钱少、简单易行、切实有效的原则，充分利用企业已有的管理信息系统， 在车间现有的生产设备以及自动控制系统的基础上逐步实施。这样做的好处是步步为营，有效控制风险。当前，绿色制造技术成为强化制造技术创新的重要内容之一， 绿色制造的着力点就是制造业的生产车间， 利用车间级信息化可以实现提高资源综合利用以及降低资源消耗，实现产品数字化制造，运用绿色制造技术提高企业竞争能力。
1 车间信息化的构成
车间信息化的主要工作是将自动化、网络和管理信息相结合，一方面在车间完善全面的数据采集，在网络环境中形成数字化的运行生产，改善车间各生产环节的信息沟通，实现企业生产车间PCS 的底层基础自动化工作;一方面在车间完善底层基础自动化的集中管理系统以及与上层管理系统通信的控制管理系统， 从而实现系统性的车间制造控制智能化和生产信息集成化的管控一体化系统，
2 生产车间信息化管理
生产车间信息化管理中涉及行政管理性质的有车间行政管理、生产计划管理、设备管理和看板管理等部分。车间行政管理主要是班组管理、绩效管理以及成本管理;生产计划管理主要是根据当前的主生产计划和车间自身的生产能力，人员状况、设备状况、任务分配和生产工期等，提供制订优化生产计划的决策信息，同时反馈生产执行情况;设备管理主要是生产设备管理、故障维修、备件管理、点检管理等;看板管理主要指在系统中生成类似公示板的表格，让员工了解自己的设定目标，让管理人员清晰自己当天要发表的工作。看板需要进行按时跟踪和调整，及时更新工作进度和修正工作安排。信息化方式的看板优点是容纳信息量大、更新速度快及实时性强。
生产车间信息化管理中涉及生产管理性质的有调度管理、质量管理、物料管理、能效管理。调度管理是车间信息化的关键，提高生产调度的准确性是优化生产流程以及改进生产管理水平的重要手段。采用信息化手段可以在充分采集生产信息的基础上， 根据量化数据评估设备的加工能力及其他生产能力相关因素，在意外事件发生时，立即重新调度。应用信息化技术实现调度管理， 不仅可以根据事前调度状况和当前状态快速生成调度方案，还可以快速响应紧急插单等不可预测的扰动情况。
在车间信息化的建设中，由于生产调度部分具有不确定性，这部分内容即是重点也是难点。车间调度可以通过优化排产，减少生产过程中的准备时间和资源浪费。车间接到主生产计划后根据生产条件、生产现状、加工时间、优化处理成本、质量、能耗等多方面综合考量，结合车间资源的实时负荷和目前的计划进度。通过信息化系统中存储的设备信息以及生产状态信息，充分计算每个设备的工作潜力，并根据加工时间、加工质量、加工成本以及能源消耗等现场的实际情况随时调整， 形成综合的优化方案。在系统自动生成调度后，进入计划评估与人工调整。对于多品种多工序小批量的复杂生产模式， 采用信息化系统可以快速进行应急插入处理。为了实现一个或多个生产目标，任务调度是对设备资源的及时分配。生产调度问题主要是平衡安排设备的工作，合理安排加工顺序和加工开始时间。
对车间的制造资源进行生产调度信息化管理， 可以减少生产准备中的时间浪费，提高生产效率和能源效率。同时，车间信息化系统管理存储了大量车间资源的实时状态信息及资源使用的历史记录，对生产设备提供预维修的相关信息，提高设备利用率，保障生产的正常运行。此外，车间信息化系统的报警功能亦十分重要，设备故障等异常问题及时报警和报告处理，确保生产过程的连续性，避免生产过程中中断引起的能源浪费。
质量管理主要包括质量计划、质量执行、质量统计分析和质量改进等几个方面， 对产品质量及加工工序进行全程质量控制管理，对不合格品进行统计分析及对出厂产品进行预维护，实现对工序检验与产品质量的信息化管理。
物料管理针对车间内的所有库存物资进行管理并对生产过程中的物流进行管理和追踪， 通过相关部门的查询终端可以查询当前库房存贮物资以及历史记录， 提供物料出库后跟踪物料在线状态，通过在运输工具上加装定位装置，实时跟踪物料的配送流程，快速响应车间生产过程中的物料需求。
能效管理主要针对具有机、电、液多源能量融合特征的机加工设备，分析加工过程能量在各子系统流动、融合与分布特性，组建车间级加工设备能效监测管理系统， 在信息采集的实时数据基础上，实时监测企业当前能源消耗的连续状况。以此制定合理用能生产计划，实现企业系统定量的节能管理策略。
3 生产设备的信息采集
生产车间在产品生产的过程中，为了保证生产过程的稳定、高效，须对生产过程中的数据信息进行实时采集。数据采集的关键是接口，包括物理连接方式和数据的逻辑表达形式，数据采集和集成的过程是将设备的机电参量通过传感器转换为数字参量，然后数据上传进行分析和处理。
在车间信息化建设过程中， 理想方式是直接通过数字化生产设备或系统的接口集成数据信息， 譬如对数控机床的数据采集，可以通过与数控系统直接联网进行数据交换，实现生产数据的精细化管理。对于不能直接获取数据信息的非数字化设备，可以采用外加传感器的方式进行数据采集。还有一部分数据信息，由生产过程中的人员根据生产过程中的情况以人工方式进行采集。监控生产过程可以对生产过程中的设备故障和需求的变化及时制定车间资源更改和优化，同时进行生产计划的制定、工艺和车间资源配置决策的变化，调整车间规划，达到节能和提高生产效率的目的。
4 结束语
车间信息化的实现可以为企业MES 的建设打下良好的基础。由于车间信息化建设没有固定模式，因此可以遵循花钱少、简单易行、切实有效的原则，充分利用企业已有的管理信息系统， 在车间现有的生产设备以及自动控制系统的基础上逐步实施。这样做的好处是步步为营，有效控制风险。当前，绿色制造技术成为强化制造技术创新的重要内容之一， 绿色制造的着力点就是制造业的生产车间， 利用车间级信息化可以实现提高资源综合利用以及降低资源消耗，实现产品数字化制造，运用绿色制造技术提高企业竞争能力。
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