用数据代替纸张改善车间沟通方式

发布时间：2009-07-30 来源：ABB评论

        我们现在生活在信息时代。对于制造业来说的确如此， 就像生产一种产品，它要经过各个生产工序，从最初发 出生产指令到最终交付产品，都伴随大量的动态文件资料。产业工人必须准确了解所要进行的作业以及所需的零部件或配方。每个人的操作结果，都要记录下来用于 质量保证和跟踪。
        大多数情况下，这一过程需要书面文件，指令以书面形 式发布，作业也要记录在案。即使数据资料最终进行电子储存，还是手工将书面记录输入电脑。
        Sascha Stoeter, Dejan Milenovic 这不仅费时、易错，更妨碍获取最新信息。ABB 的 ComPlus 企业连通软件 (ECS) 改变了这一切， 真正推出了无纸化生产。电子跟踪记录产品加工过程，并在每道工序，只显示与生产任务直接有关的资料。这 大大提高了工效，减少了错误的发生。
        这套软件已成功应用于 ABB 德国拉廷根的开关厂和 Wander 食品加工厂。
        连通是制造实施系统 (MES) 的重 要内容。根据 ISA-95 的规定 [1] 它处于自动化结构的 中间，连结企业资源计划 (ERP) 系统 (第四层面) 和控制系统 (第二及更低 的层面)。它因此提供了第三层面的 功能。实施这项连接的重要挑战在 于转换不同层面的信息单元：ERP 系 统关注以小时计或更长的时间间 隔，而控制器的典型运行比分钟速 率快得多。
        ABB 的 cpmPlus 企业连通系统 (ECS) 最初作为企业连通解决方案投入市场 [1]。现已成为企业配套产品协 作生产管理 (CPM) 的核心系统。 手工记录已成历史，其缺点在 于将数据录入 ERP 时会出现字 迹模糊和错误的情况。
        走向无纸化
        车间采用这种连通软件系统旨在实 现无纸化生产，从而大幅提高运行 效率并节约成本，主要包括：
        ■可以获得实时生产数据资料：管理人员可全面及时地了解车间和 产品状态。
        ■操作人员可得到相关帮助：无需费力查找大量的参考手册、报告 单，只需将与目前产品和生产工 序相关的信息显示出来即可。这 使工作环境变得清洁、安全、高效。管理部门更新文件既方便又 省钱。
        ■ 消除差错： 以电子格式保存的 产品信息从订单开始一直到发货，都有跟踪记录。手写记录已成历史，其缺点在于将数据录入 ERP 时会出现字迹模糊和错误的 情况。
        ■新的信息财富：自动化电子系统 与传统的笔和纸相比，可记录更多的信息资料。这对工厂和客户都十分有利，工厂可以利用这些 信息实现工艺最优化，而客户在 采购产品时可以获得有关质量方面更多的信息和数据。保存这种记录 对于满足法规要求也十分必要。
        ■容易获取历史数据：储存电子数 据资料可以简化对材料的跟踪， 帮助核实污染品和危险品，因而 可以减少潜在的索赔。这不仅节 省了公司的费用，也维护了公司 的信誉。
        鉴于这些优势，装备了 ECS 的无纸 化车间将会怎样？现场的变化当然最为明显。在传统制造过程中，作 业指令写在工艺流程卡上，随着工 件一起移动。而在无纸系统中，操 作人员只要从用户图形界面上未加 工作业工作顺序清单中挑选出下一 项工作任务即可。另外可以通过扫 描条形码进行选择。作为一种检查 方法，它有助于确认该工件是否到 了现加工作业阶段。到了组装车 间，支持文件以及所需的测试数据 或装配选用件均可在装配区间的屏 幕上相继显示 (见图 1 )。 经营管理层面也会发生变化： 标 准的电脑可放置在办公室，或者把 客户软件安装在现有的计算机内， 可用于管理系统发布指令和阅读报 告。这种信息的存取性能提高以后 增加了许多优点：销售人员可以更 好地了解工厂现有的生产能力并依 此进行合同谈判；管理层可在 ERP 系 统的基础上对生产率和效益利润 率进行实时分析评估；维修人员也 可获取设备方面的详细历史资料， 并以此制定相应的检查维修计划。

        ECS 系统概况
        ECS 使用 ISA-95 标准建立了 一种通用通讯术语，可以视 为 3、4 层之间的界面描述， 并为建立企业联系模块提 供了良好的基础。此外， 设备供应商和客户进行沟 通时，ISA-95 标准也极具价 值。长期以来，工厂员工 (及其顾问) 在交流基础结构 之上都会采用他们各自的术 语。一种定义完善的国际标准可以 简化各种名称之间的沟通。 编码可以使用传统文本编辑器 或者图形化事件编辑器输入 代码。
        作为一种重点资源，ECS 系统可用 简便的方式指导相关人员，帮助他 们了解各自的任务、设备和材料。 系统内的每个建模元素都设置了不 同类型的特性，制定了工艺运行时 间。把这些资源结合起来生成不同 的段，每个段代表一个生产工序。 根据生产要求，按照工作流程图， 从一个段精确地转换到另一个段， 订单就变成为产品。
        ECS 与集成
        在结构上，ECS 系统处于车间通讯系 统的中心 (见图 2 )。它把外部系统， 如 ERPs (企业资源计划)，与设备和 人员相互连接。从连接系统中获得 的信息，按 ISA-95 要求绘制成图形 并可在 ABB 工业自动化平台 (即系 统 800xA) 上使用。与 800xA 的紧密 偶合意味着经过挑选的 ERP 信息可用 于 OPC 系统。这使得层面 2 和 4 之间 的信息无缝交换成为可能，并有能 力通过 800xA 工艺图获得企业资料。 许多连通系统都宣称具有与第三方 产品相互间的操作能力。其实，这 只不过是便于连接的一个界面。 开发这种连接功能往往需要客户 自己去做， 或者通过其它咨询公 司提供。而 ESC 系统只需提供一个适配器 ( 作为功能框的一 部分) 就可以与常用的外 部系统相连接，这样的适 配器已有许多标准，可与 SAP、WebSphere MQ，及 各种数据库、网站服务器等 相连接。适配器可以根据工 程需要，利用一种插入式结 构来接入。ECS 可与这些系 统实行无缝连接，如需要时 可在不同的数据表达和速率 之间进行转换。

        信息交换一旦确立，下一步就是由 一个系统向另一个系统发出指令。 销售人员因此不但可以向 SAP 输入 一个新的订单，而且还可以假设直 接启动某些生产程序。更有实际意 义的是，设想车间 (如器材) 可能会 出现的一些特殊情况，然后就会自 动采取相应措施：
        ■多种资源的融合会产生包含综合 报警情况在内的各种信息，并通 过SMS将其发送给操作人员，或 者甚至直接执行紧急关闭程序。
        ■完成一项生产工序后自动开始下 一工序。
        ■适当的时间从不同的简仓中取出 适量的配料，并自动地加载到搅 拌器中。
        “事件”这一概念是 ECS 系统为实 施这种作业而提出。这种事件由规 定的代码组成，可由操作人员手启 动，或通过涵盖任何器材组合的布 尔表达式实现启动。通过简练的事 件记录，可以创建出一种智能化车 间连接方案，它可以把操作人员从 乏味的任务中解放出来，并提供实 时监视。
        工具
        工程师要想从良好的发展环境中 受益就必须将各种概念转变为工 具。ECS 系统提供三种这样的工具。
        定义处理工具 ( PDT)
        PDT (定义处理工具) 是创建模型的主 要环境，代表给定车间连通条件下的一种解决方案 (见图 3 )。PDT 用 于创建这种解决方案，使之在运行 中适应新的要求。应用窗口左边方 格中的多种树状图显示了现有的各 种资源。右边方格则显示出工程师 使用的每一建模实体的细节情况。 用这种工具可对基本资源进行模 拟，从而确立它们的关联度。工程 师还可将 C# 和 Visual Basic 编写的一 些其它特性和惯用代码包括进去， 对全世界 .NET. 网络开放。代码可用 文本编辑器 (见图 3a ) 以传统方法或 者使用图形事件编辑器 (见图 3b ) 载 入。后者允许使用算法制图，并可 在“事件”工作流程中立即显示。 事件代码容易建立简单的功能和连 接图形。使用 DLLs 可以嵌入更多复 杂的功能。

        ECS 系统通常可与外部系统相 连结，作为功能框的一部分。
        管理工具
        管理工具用于对已安装运行的 ECS 系统进行配置。它可以作为中央 SQL 服务器数据库的方便界面。管理 人员可利用该工具来保持与用户的 联系，享有监控系统、浏览原始报 告的权限。
        Cockpit 工具
        第三种工具是 Cockpit，它具有先进 的报告功能 (见图 4 ) 。使 ECS 系统 能够不断收集大量产品数据，而无 需专门配置的系统。Cockpit 可利用 该信息资源并可与其它资源 (如历史 数据) 相互结合。还能以图形方式把 数据显示出来，使之更容易确定其 它的隐形关系。

        根据其最新发布消息，3.5 ECS 系 统增加了很多实用性，提高了工程 性能， 进一步加快了项目实施时 间。它们中间可以重复使用单按扭 模型，所用时间只需数秒，模型的 故障排除可通过 Visual Studio 获得 支持，改进运行记录，众多工程师 通过不同的工作站可以同时合作创 建模型。ECS 系统 4.0，将于 2009 年上半年推出， 它不再需要系统 800xA 作为主机环境，但可以作为 一个紧密的集成部分。绘图式工作 流程引擎， 可以更简便、更直观 地配置生产过程。使用 ECS 模板库 (用户可以上网获得)，可使新的工程 在启动时就处于先进状态。它提供 的集成模块随时能用，并可以用作 新的开发工作起点，或者作为最佳 建模学习实践的起点。
        分担责任
        ECS 系统已应用于众多 ABB 工厂 和外部公司。项目的复杂性各有 不同， 但却具有相同的成功实施 途径。
        操作人员喜爱新系统是因为 他们能主动地介入项目的全 过程。
        经过最初的沟通，ECS 工程技术小 组几天后访问现场，与工程项目中 相关专家面谈。作为一项输入内 容，所需文件输入到指定的完整系 统中。除了一般说明之外，文件还 要具体规定系统各个方面的细节。 在项目实施阶段，应优先考虑使用 各种案例指导项目工程师。而其它 一些使用情况则被标注为可以持有 或用于今后的扩展。要特别注意 确定系统的界限， 重要文件须经 用户确认。
        解决方案的设计和实施可以场外进 行。解决方案的各个部分开始整合 成一个整体时，特别要把用户界面增加上去，并需要用户再次确认。 在工程末期，随着服务器的安装以 及进行现场测试，工作重点又回到 了用户现场。
        双方专家的介入是成功的先决条 件，但肯定不能保证其一定成功。 如果系统只为使用者所接受，只能 说明其有价值而已。因为文件模块 中代表现实情况与人员的小单元往 往很容易被忽略。而没有他们的支 持，执行很有可能要失败。在许多 已经安装的 ECS 系统中，操作人员 喜爱这种新系统是因为他们能够主 动介入项目的全过程。例如许多工 厂持有设计标书，向所有操作人员 开放，以建立工作现场计算机站.
        示范和应用
        ABB 在德国布里隆的变压器厂中 执行了一个示范项目 (见图 5 )。在 妥善处理产品变形方面遇到了很多 挑战，其中包括：与外来 ERP 系统 的接口问题；在受到 ERP 相关限制 的工艺流程中，如何安排使用灵活 的生产加工路线问题； 整合现有文件库的问题； 以及建立能服务 于多种文化人群的多语言用户界面 问题等。

        世界知名 Ovomaltine (ovaltine) 制造 商在瑞士 Wander 食品公司也成功实 施了该项目。
        许多工厂持有设计标书，向所 有操作人员开放，以建立工作 现场计算机站。
        采用 ABB 灵活的 ComPlus 企业连通 解决方案可为车间连通带来很多好 处。加上简单的直接配置，客户就 可以期望降低工程和维修费用，高 度的灵活性允许系统未来的扩展， 企业各级人员可以及时获得可靠的 工艺状态信息。