MES的机械加工工艺执行系统设计分析 MES的机械加工工艺执行系统设计分析 姜伟涛（晋能控股装备制造集团金鼎山西煤机有限责任公司 山西省晋城市 048006）工艺是确保产品质量的重要组成部分，而且还是连接产品设计与制造的关键桥梁，也是升市场竞争力的重要保障，还能促进生产的效率。工艺的工作可以分成两方面，即工艺的设计与执行。较多的人员只重视工艺设计，较多的技术和系统运用在工艺设计中，进而促进了工艺设计信息化、智能化的提高，而对于工艺执行的重视程度非常低下，尤其是机械的加工企业，对工艺的执行多是采用人工...
姜伟涛
（晋能控股装备制造集团金鼎山西煤机有限责任公司 山西省晋城市 048006）
工艺是确保产品质量的重要组成部分，而且还是连接产品设计与制造的关键桥梁，也是升市场竞争力的重要保障，还能促进生产的效率。工艺的工作可以分成两方面，即工艺的设计与执行。较多的人员只重视工艺设计，较多的技术和系统运用在工艺设计中，进而促进了工艺设计信息化、智能化的提高，而对于工艺执行的重视程度非常低下，尤其是机械的加工企业，对工艺的执行多是采用人工管理，由此导致存在部分问题。本文通过对近年来较为典型的机械加工企业，以及对MES应用进行调研显示，当前的机械加工企业中，MES在工艺的管理存在一些问题，因此还需要进一步的完善，而其所开展的工艺管理多体现在工艺的信息下达，没有对工艺执行的过程进行管理与监控。所以需要对MES进行完善，进一步对工艺执行时管理与监控进行加强，其是当前加工企业需要正视的问题，也是迫切需要进行完善的问题。
MES的概念在1990年首次提出，将其定位成解决生产执行层的生产管理问题，并定义为位于上层的 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 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”，其经过不断的发展，并面向更多的生产管理技术和实时信息的系统，其集成多个独立的系统，例如生产调度、质量管理、工艺管理、过程控制等，上述的系统间可以实现所有的数据共享，进而解决容易出信息孤岛下数据重叠的问题，与此同时，MES系统能够收集生产时的实时数据，并具有双向的通信能力，可以在实时事件实现及时处理的同时和计划层及生产控制层保持通信，进而由上下两层接收数据并反馈结果及生产的相关指令，MESA共归纳多个功能的模块，具体如图1所示。
图1：MES功能模块示意图
（1）适应柔性生产的动态优化调度技术。对于机械加工企业中，对一体化生产计划编制和动态控制有高要求。而在异常情况下，重组调度技术在多个工艺路线下对路径重组，多种工艺路线下人机协同动态生产调度，其均经MES实现。
（2）网络环境下物流管理与控制技术。其对于机械加工企业各个生产的工序的生产组织达到有效的调度和控制以及跟踪，进而对工序配合分析，特别是一些中间库的相应管理，以及对技术的优化等。
（3）面向决策和操作的全面质量管理技术。对机械加工企业的产品而言，质量的设计和控制需要从最初便加以控制。所以，要对产品的各项工序进行统一的质量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 设计，与此同时，依据生产过程的数据及实际的数据，进而能够实时判定在生产中发生异常品质的相关情况。
（4）生产全过程动态成本的控制技术。主要构建于各个生产的工序与成本核算模型中，与此同时利用数据挖掘与预报，进而促使机械加工企业可以依据动态成本模型对生产的成本进行有效的预测。
在机械加工的企业中，可以将工艺工作划分成两方面，即工艺的设计及执行（如图2所示）。
图2：机械加工工艺设计和工艺执行
工艺设计则处于工艺的最上层，其主要是依据产品的设计图纸，以及相关的技术要求，对产品设计出运用机械加工的工艺全部过程，主要是有工艺的路线和卡片设计、编制指导书等。加工企业多利用计算机来辅助工艺设计系统进行工作，然后经运用产品数据管理系统来管理对工艺的设计过程和数据。
工艺执行处于工艺的下层，其主要是把上述制定的工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 进行实质的生产和加工作业的全部过程，主要是两方面，即工序的流转与作业，工序流转基本采取MES系统管理，工序作业则主要是进行人工管理，主要包括装夹、对刀、加工、检验等需要人工进行操作的项目。
经上文的叙述分析，对于机械加工的企业来讲，在工艺的执行阶段所进行的管理还是由人工进行管理，再者，工艺的方案具有多样性，例如相同的产品，其图纸与相关的技术要求可以选择的工艺方案非常多种，因此导致在加工企业的工艺执行时需要应对以下存在的问题。
2.2.1 规范性低下
首先是由于工艺的设计而导致出现的不规范情况。比如，工艺的参数设计时，其只给出具体的范围值，而未能给出实际具体的数值，所以在工艺的执行中需要工作人员自行选择数值大小，由此可能导致不同的工作人员对参数的设置完全不同。再者是工艺执行中的操作不规范。比如，工作人员为加紧时间赶工期，而在工艺的要求中需要对加工物品进行两次走刀，但工作人员只进行一次走刀后便不再二次加工。
2.2.2 操作经验未得到重视
加工企业在实际的工艺执行时，工作人员根据实际的操作过程得到加工时的宝贵经验，有成功经验，也有失败的教训。比如，经验丰富的工作人员，其对于加工设备的状态具有非常灵敏的触觉，可以依据设备的实际状态来对相关的参数进行有效的、灵活的调整，进而确保加工产品的质量，提升工作的效率。但类似的经验未能进行有效的利用。
2.2.3 监控落实力度低下，反馈不及时
对工艺执行所开展的管理主要是人工管理，由此导致部分监控不到位，而且反馈不及时。比如：对于不规范的情况来讲，其虽然未能对质量问题造成非常严重的问题，但是管理人员无法发现问题，由此则导致对这类问题的分析和处理存在滞后性。
图3显示为本文提出的以三层架构为基础的加工工艺执行系统。
图3：工艺执行系统体系
本系统体系主要为三层，即用户层、业务层、数据层。
首先是用户层，该层是为工作人员与设备提供一个对数据进行交互的界面。主要有网页端、APP端、数据采集网关。其中，网页端是用来方便工作人员利用电脑对系统加以访问；APP端是用来方便工作人员在不能使用电脑操作时，可以使用手机等移动设备访问系统；数据采集网关是对设备运行的数据及状态进和地信息的采集。
然后是业务层，其主要是后台管理的相关程序。该层使用较为典型的模块及组件化的方案，包括两类组件，即业务与基础的组件，业务组件起到的作用主要是提供工艺的方案管理，以及对工艺数据进行分析和对工艺执行监控，而基础的组件则主要的作用是提供权限和服务以及接口的管理。
最后是数据层，该层的作用是对数据进行存储及访问，主要包括数据库，以及数据访问的组件等。
图4显示为系统功能的主要结构，其主要有三大功能模块，即工艺的方案管理、执行监控、数据分析。
图4：工艺执行系统结构
3.2.1 工艺方案管理分析
（1）工艺路线：其主要是对工艺的路线进行相关的操作，比如录入、查询、浏览、编辑、导入、导出等。
（2）工序作业：其主要是对工序的作业程序进行管理（如图5），比如装夹、对刀、加工、检验等，而且每一项的作业程序还可能分成多个步骤，比如在加工的作业中，其会分解成多个的加工工步。另外，作业的程序还支持两种管理，即文档与流程的管理方式。文档多用在作业指导书的管理，流程则用在支持多步骤作业程序流程的跟踪。
图5：工序信息、工序工装管理
（3）控制参数：对工艺的参数和刀具的参数等进行管理。加工中对相关的参数进行设置控制，由此达到对工序参数的监控。
3.2.2 工艺执行监控分析
（1）工序监控：其主要是在工序完工后进行采集机床运行与传感器等相关的数据，并进行分析，实时对加工的工序执行进行有效的监控。包括针对工艺的路线是否根据标准进行工序加工、工艺的参数是否根据标准进行加工，是否可以对工序进行及时的检验与汇报数据的检验等等。
（2）过程检查：主要是对工作人员进行检查，查看其是否根据标准工艺的文件要求进行工序的加工操作，也是常说的工艺纪律检查，对其的检查大部分是运用在线填表的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，主要运用自查表、抽查表，其也是工序监控的补充。
（3）异常反馈：主要是将出现工序的异常反馈，比如实际的工艺参数和设计不符、参数不合理、工序质量低下等等。
3.2.3 工艺数据
（1）工艺执行情况。其主要是对一段时间内的零件进行统计，统计哪些是根据工艺设计要求进行加工的零件，哪些是没有根据工艺设计进行加工的。
（2）工艺标准化情况。其主要是指同一个零件和系列在操作时不能出现不同的操作人员，又或者出现不同批次的加工工艺方案不同的情况。通过对加工的一段时间内的零件进行统计，查看哪部分零件形成标准工艺的方案，哪些没有形成。
（3）差异分析。在对加工方案未能制定标准时，同一个零件和系列在不同的工作人员和不同批次加工时的方案存在一定的差异性，而差异则可能致使零件的精度、刀具消耗、工时等出现差异，因此可利用数据关联进行深入分析，进而找出针对上述问题的对应加工工艺方案。
此主要是采集机械实际加工时的工艺参数、加工的工时和质量、刀具消耗等相关的数据。大部分机械加工的企业，其在企业内均设立有加工中心，并且还有先进的数控机床和普通的车床、铣床等，由于这些旧设备和新设备共存，所以利用传感器和现场总线等对全部的设备进行数据的采集则不可能实现。所以本文提出设备联机、人机交互显示、人机交互隐式的采集方式。
设备联机的采集主要是利用传感器和现场总线的方式对数据进行采集；人机交互显示的采集主要是利用专业数据录入的界面对数据加以采集，比如：工艺过程检查的模块可以经工艺的自查表录入而达到数据采集的目的；人机交互隐式的采集主要是人机在交互时对其附带的隐式信息进行自动 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ，比如：完工汇报提交过程中的人机交互，其能自动的采集汇报时间，经对比时间的间隔实现自动工时的数据统计。
此主要针对工艺的执行历史数据进行深入的分析与挖掘。开展数据分析最根本的目的有两个，即是工艺执行绩效分析和工艺知识的发现，工艺执行绩效的分析主要是工艺执行与标准化的情况分析；工艺知识发现主要是发现在以往的历史数据中，哪些方案是最优工艺方案，比如：某产品在加工时，由于不同的操作人员，又或者是在不同的时期加工，而在加工作业时运用了不同的工艺参数和刀具等，而通过关联的分析可以查找出加工效率最高和质量优的工艺参数及刀具。工艺知识的发现多运用上述分析的差异分析功能实现。
MES是一种管理信息的系统，其处于企业的上层计划管理和底层控制之间，多用在车间层的管理信息系统。而本文则提出以MES为基础的机械加工工艺执行系统，并建立三层体系的结构，主要是用户层、业务层、数据层，并设计工艺的方案管理，以及对工艺数据进行分析和对工艺执行监控等功能，首重分析数据采集和分析的技术。本系统能够弥补MES管理存在的不足之处，并且还可以加强对工艺执行过程管控的力度，进而能够提高加工企业工艺管理的水平。
-全文完-
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