制造企業(yè)總是期望設(shè)備能夠在計劃生產(chǎn)的時間段內(nèi)處于良好的運行狀態(tài)，而在實踐活動中，對設(shè)備的長時間可用與高度可靠性要求之間往往無法得到很好的平衡。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)造價值。（從本文起，我們將開始MES系列文章的「設(shè)備管理」主題，此文為序）

- 文章信息 -

作者：MPDV中國曹海勇博士原創(chuàng)。曹海勇，同濟(jì)大學(xué)工學(xué)博士，中國首批中德合作培養(yǎng)研究生。畢業(yè)后加入西門子德國，參與西門子德國安倍格工廠MES項目，2011年協(xié)助MPDV總部進(jìn)入中國市場。深耕MES領(lǐng)域20余年，有著豐富的行業(yè)經(jīng)驗，拜訪全球超過900家不同行業(yè)的制造企業(yè)，非常熟悉不同企業(yè)的最佳生產(chǎn)管理實踐。

(資料圖片)

01

MES設(shè)備管理任務(wù)模型

制造企業(yè)總是期望設(shè)備能夠在計劃生產(chǎn)的時間段內(nèi)處于良好的運行狀態(tài)，而在實踐活動中，對設(shè)備的長時間可用與高度可靠性要求之間往往無法得到很好的平衡。 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。

從使用的時間維度，設(shè)備管理可以分三個方面：

01 計劃層：控制未來（計劃的）產(chǎn)能可用性，作為保證訂單進(jìn)程和制定時間表的先決條件（例如，在MES任務(wù)“生產(chǎn)調(diào)度”中），同時考慮到計劃的維護(hù)活動。

02 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。

03 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)檢驗計劃（來自MES任務(wù)“質(zhì)量管理”）。 排產(chǎn)結(jié)果（來自MES任務(wù)“工單管理”或“生產(chǎn)調(diào)度”，或來自ERP或人工排產(chǎn)結(jié)果）明確了設(shè)備的產(chǎn)能使用計劃。采集設(shè)備在使用過程中的當(dāng)前狀態(tài)和設(shè)置，以用于設(shè)備評估。

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。

02

管理和處理設(shè)備數(shù)據(jù)

管理所有隨時間變化相關(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)（反映實際狀態(tài)）和維護(hù)相關(guān)的信息（例如，實際運行時間，達(dá)到的周期數(shù)）。主要包括：

01 設(shè)備主數(shù)據(jù)，如資產(chǎn)編號、位置、尺寸、維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（工作時間、規(guī)則等）；

02 以時間為維度的產(chǎn)能可用性；

03 設(shè)備在生產(chǎn)過程中的行為，例如，運輸行為，可實現(xiàn)的設(shè)備特定性能；

這些數(shù)據(jù)是以帶有時間戳的歷史數(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)用來定義的。 為了充分利用過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)）。

03

提供設(shè)備

確定哪臺機(jī)器可以用于加工哪個工單或工序。 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)度后還啟動了設(shè)備準(zhǔn)備過程，例如，通過生成準(zhǔn)備清單，將要求傳送到技術(shù)準(zhǔn)備系統(tǒng)（例如，無人駕駛運輸系統(tǒng)），或觸發(fā)電子交付（例如，加載NC程序）。

04

確保可用性

統(tǒng)計設(shè)備使用數(shù)據(jù)，如累計工作時間或加工數(shù)據(jù)量，可以建議維保項目或直接生產(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。

05

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)器績效管理、維修保養(yǎng)管理和工裝管理。

1、機(jī)器績效

2、維修保養(yǎng)

3、工裝資源管理

后續(xù)講座中，我們將從設(shè)備績效開始，全面講解MES設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。

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