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MES系統條碼技術

【導讀】
條碼技術在制造業的應用是隨著企業信息化的發展要求應運而生的,隨著電子商務時代的到來,信息技術無疑已成為企業提高生產效率、增強產品市場競爭力的重要手段。因此,企業針
條碼技術在制造業的應用是隨著企業信息化的發展要求應運而生的,隨著電子商務時代的到來,信息技術無疑已成為企業提高生產效率、增強產品市場競爭力的重要手段。因此,企業針對產、供、銷的各個環節,紛紛實施ERP、SCM、CRM等管理信息系統,以幫助企業提高運作效率及管理水平。使企業能從容應對瞬息萬變的市場變化和激烈的市場競爭。但對于很多大規模的制造企業,上述的信息系統還遠遠不能完全滿足實際要求。
 
ERP、SCM、CRM等系統主要針對的是企業計劃層的管理,而這些企業不僅要根據市場的需求及企業的資源狀況迅速作出最佳的生產、供應及銷售計劃,更需要高效的執行系統來對計劃及生產作業,實際進行協調管理并及時跟蹤、反饋計劃的執行狀況。這樣,MES(Manufactuing Execution System,制造執行系統)、WMS(Warehouse Managtument system,倉庫管理系統)等執行層后的管理信息系統便逐漸納入這些企業的信息系統規劃。MES、WMS為操作人員、管理人員提供計劃的執行和跟蹤以及資源(人、設備、物料、客戶需求等)的當前狀況,使得企業的信息得以在計劃、執行、控制層之間有效、通暢地流動,是企業生產作業現場與管理者之間的橋梁。
條碼技術

1 制造執行系統主要具備以下功能:
·制訂詳細作業計劃。根據生產任務的屬性、特征等對任務進行分批、混批和優先級的確定,以制定詳細作業計劃,同時打印與計劃相關的條形碼標簽。
·生產調度。管理在線的生產任務、訂單、批次、工作令等,可以根據具體情況對調度單進行修改。
·條碼數據采集。利用條碼,提供生產操作過程中數據采集。
·質量控制。為操作人員/管理人員提供計劃執行和跟蹤(以及所有資源)當前狀況質量管理,提供生產過程中的質量數據,提供對生產過程的質量統計過程控制SPC。
·生產過程管理。監控生產過程以及生產過程的內部操作,為操作者提供決策支持。
·產品擋案。利用條碼采集,可以建立包括產品的制造過程、部件配置、質檢數據等詳細信息的完整產品擋案。

PBA—WMS
庫管理信息系統能輔助倉庫管理人員對倉庫貨物的入庫、出庫、移庫、盤點等業務進行全面的控制和管理,其主要功能如下:

倉庫管理系統實施目標
·貨物編碼,制作貨物條碼標簽
·通過貨物的條碼數據采集,確保倉庫出入貨物的準確性
·通過貨物的單件管理,確保貨物的先進先出
·實現出入庫貨物的跟蹤
·精確的倉庫實物庫存管理
·倉庫貨物的分級、分類管理
·實現多倉庫、多庫位的管理
·通過倉庫出入車輛跟蹤,實現運輸管理
·倉儲成本核算

總之,企業通過實施基于條碼技術的制造執行及倉庫管理系統可以使企業生產作業效率及管理水平得到極大提高,具體來說PBA可對企業起到以下作用:

·提高產品質量
產品質量是企業的生命,PBA全面跟蹤采集零部件及成品的質量信息,能夠及時發現質量問題并及時將信息反饋給物料供應商,產品設計,生產管理,質量管理及經營決策部門,幫助企業全面提高產品質量。

·客觀評價供應商,降低成本
PBA對零部件的跟蹤幫助企業客觀地評價供應商的零部件產品質量,從而使企業能夠選擇最優的供應商,減低質量成本。PBA增強對供應商評價的準確性及透明度,從而避免企業人為的采購成本增加。

·制訂合理市場及服務戰略
PBA可幫助企業對銷售商的分區、分級管理,保證了市場健康有序地發展。能有效地控制區域倒貨,同時對銷售商的跟蹤評估,有利于企業正確選擇銷售伙伴,促進市場銷售。

·提高經營決策的及時性
PBA給企業提供了及時準確的決策依據,使企業能夠面對瞬息萬變的激烈競爭做出及時正確的經營管理決策,爭取競爭優勢。 
 
·向企業ERP、SCM及時提供產品數據
PBA能向企業的ERP、SCM提供完整準確的產品數據,并保證數據采集的及時性,使企業ERP、SCM等系統發揮更大的作用。 
 
條碼技術在發達國家的電子電器、機械、汽車、儀器等適合進行條碼標識識別的大規模制造業的應用己相當成熟,而條碼技術在國內制造業的應用還處于起步階段,只是一些著名企業包括汽車、摩托車、家電、通訊、IT等行業的龍頭企業隨著企業ERP的實施,開始逐步將條碼技術應用于制造執行及倉庫管理系統中。
 
條碼技術在國內制造業的推廣應用目前還存在一些障礙問題。首先,制造企業目前大部分還處于信息化建設的初期,已實施ERP的企業數量并不多,企業對條碼技術應用更是缺乏認識;其次,國內能夠向企業真正提供完整條碼應用解決方案并具備實施經驗的服務商匱乏。有些企業往往認識到條碼應用的作用,但尋找服務商時碰到的情況是傳統信息系統服務商不了解條碼應用,而條碼設備的提供商基本上都不能深刻了解企業的應用需求。相信隨著我國制造企業信息化程度的逐步提高今后越來越多的企業會認識到應用條碼技術的重要性,條碼技術應用也必然會成為制造業信息化的新熱點。 
 
 
2系統實現的關鍵技術
條形碼自動識別技術是在計算機技術與信息技術基礎上發展起來的一門集編碼、印刷、識別、數據采集和處理于一身的新興技術。其核心內容是利用光電掃描設備識讀條碼符號,從而實現機器的自動識別,并快速準確地將信息錄入到計算機進行數據處理,以達到自動化管理的目的。利用條碼技術有效地解決了數據錄入和數據采集的瓶頸問題,可以幫助企業極大地提高生產作業效率和管理水平。

條碼在在制品跟蹤與管理上的應用主要包括以下優勢:
(1)實時、精確地統計和查詢生產數據,為生產調度等提供依據;
(2)快速、準確地跟蹤和管理在制品的生產過程,并能在計算機上顯示出來,能使我們找到生產中的瓶頸;
(3)減少了生產數據統計人員繁重的數據收集與統計工作;
(4)提供完整的品質跟蹤手段,對檢驗中的不合格產品,能記錄下是人為問題還是零件問題,提供實用的分析報告。

在目前文獻和實際應用中也有使用RFID技術和觸摸屏技術實現MES的現場數據采集的解決方案。但是,使用RFID技術用于現場在制品的標識有一定的局限性:首先,對于小尺寸零件來說,要選擇合適的電子標簽并將其嵌入到零件當中非常困難;其次,電子標簽嵌入零件后,可能造成零件表面缺陷,改變零件的物理性質導致零件質量不合格。對于觸摸屏技術而言,其局限性在于:車間油污和有機溶劑較多,容易污染觸摸屏表面或損壞。與以上兩種技術比較,條碼掃描可以快速、簡便、準確地實現數據采集。同時,條碼可以標識諸如設備、在制零件、人員等各種不同性質的生產信息實體,所以,本系統選用條碼識別技術作為實現生產數據快速采集的方法。

根據對車間生產信息和MES對生產信息需求的總體分析可以看出,生產現場每天產生的數據量巨大且相互關聯。需要構建一個整體的數據采集系統,實現數據快速、完整的錄入,并且系統要便于生產工人操作。只有及時準確地將人力資源、設備資源、物料與在制品信息完整的采集出來,才能保證MES計劃調度指令和管理決策的及時和最優。因此,生產數據采集系統中要解決的關鍵問題是條碼表示對象的選擇、編碼規則的制定,以及針對不同粒度的生產信息如何實現數據的便捷錄入。


2.1 條碼制作
a.條碼標識實體的選擇。
根據對數據采集信息的分析和現場加工實際情況,得出選擇條碼標識對象的原則:對象數量要盡量少,便于精簡條碼掃描流程;能表示盡量多的信息;條碼標簽容易粘貼。根據上述原則,本文對條碼標識對象的選擇如下:第一,可以選擇工廠分配給每個員工作為人員惟一標識的代碼作為編碼代碼,制成條碼標簽粘貼在每個工人每日必須佩戴的工卡上。第二,在生產中,在制品零件是以批次為基本單位進行加工和移動的,而每個零件批次的流水作業卡(或稱為過程卡、FO)包含了該批次零件的基本信息、加工工序信息和加工數量且流水作業卡跟隨本批零件的整個加工過程。所以選擇流水作業卡作為標識零件的條碼標識對象。針對每個批次印制能夠惟一標識該批次的條碼標簽粘貼在流水作業卡上。第三,根據標識每臺設備的設備編碼印制設備條碼標簽供采集設備信息使用。

b.編碼規則的制定。
從生產過程中實體標識代碼的結構可以看出,實體代碼的分配是完整的、嚴格的、系統化的。所以自行編制、統一分配使用實體代碼應遵循惟一性、穩定性、無含義性原則。惟一性原則是條碼編碼的基本原則,也是最重要的原則。其要求一個條碼惟一標識一個實體對象,即“一物一碼”。穩定性則是指若條碼一旦分配,只要被標識的實體對象的基本特征沒有發生變化,就應保持不變。無含義性就是條碼代碼中的每一位數字不表示任何與被標識實體對象有關的特定信息。
 
對條碼編碼設計主要側重于保證編碼的惟一性和穩定性。這些編碼規則都將被標識對象的某些特定信息賦予條碼代碼,這樣做的目的,是為了保證數據錄入人員能夠僅憑條碼編碼規則,就可以了解條碼代碼所包含的信息。這樣做的弊端是:首先,由于要賦予條碼代碼一定的含義,給系統自動生成條碼代碼造成了一定的困難,導致系統開發工作量增大且不易維護;第二,不利于企業信息保密,一旦條碼代碼被泄漏就會造成企業生產機密的泄漏。本文針對以上問題提出利用時間的不可逆性產生惟一的時間數字加特定字符前綴作為惟一標識零件生產批次的條碼代碼,由于時間信息與被標識實體對象沒有必然聯系,即使條碼代碼被單獨泄漏也不會造成生產機密信息的泄漏。


2.2 基于班產的數據采集設計
車問現場的原始數據的采集主要依靠填寫在制品流水作業卡和班產信息來完成。其中,在制品流水作業卡用于記錄零件加工過程信息,班產信息用于記錄工人加工信息。經過分析可以發現兩者的信息相互重疊,這主要是由于傳統的車間信息統計是以紙質報表為基礎,相互信息不能共享所造成的。在實際生產中,工人加工的零件種類和總數量應該與現場在制品統計中的零件種類和總數量相符。
 
在數字化手段運用于生產信息管理之后,數據共享得以實現。所以本文以流水作業卡和班產完成情況統計報表為基礎,將兩者信息整合。將每天需要工人錄入的信息分為工人每天工作狀態信息、工人加工任務信息和工人完成任務信息3個部分,設計出基于班產統計的數據采集界面。實現了生產數據的快速采集和數據的一次錄入多次使用。

在界面中,工人每天填寫班產信息,其中大部分數據都可以通過掃描人員條碼、批次流水作業卡條碼、設備條碼來匹配相應信息,需要錄人的只有時間和數量這樣的數字信息。這樣不僅減少了工人手工錄人生產信息的出錯幾率,同時也減少了工人使用鍵盤錄人字符的范圍,減少了數據信息所花費的時間。條碼數據的信息入口只有一個,這樣避免了工人操作數據進行光標定位的麻煩,系統則根據條碼代碼前不同的前綴進行不同條碼信息的識別判斷。
 
在錄人數據之后,信息會實時顯示在頁面下方的表格里,可供工人及時發現錯誤信息并修改。對于數據的增、刪、改操作的最后確認都只用點擊“確認”按鈕即可,系統則根據所錄人的信息實時填寫每個生產批次的流水作業卡以及統計在制品信息。根據實際操作測算,工人每天錄人信息所花費的總時間5-10min,基本不會影響工人正常的生產加工工作。
 
    可以看出,在“班產信息錄人界面”中采集的數據已經囊括了生產現場人員、設備、在制品加工的所有信息??梢詽M足MES上層各功能模塊對生產現場信息的需求。
 
3 結束語

    本文針對目前MES普遍存在的數據采集難題,研究了離散性制造企業中MES對現場數據采集的需求,分析了生產現場多種數據信息、之間的相互關系。結合條碼數據采集技術,設計出了基于條碼技術的MES數據采集系統。與以前MES數據采集模塊的設計相比,本系統數據采集手段更簡單,速度更快,采集所得數據更為完備。針對目前離散加工企業存在的現場擾動大、人為干擾多、硬件設備投人不足等問題,需進一步研究容錯能力更強、存儲信息量更大的二維條碼掃描技術與設備,優化信息采集流程,開發出更適合企業使用的數據采集系統。
 

  • 2019-10-16 09:28
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