mes為數(shù)據(jù)采集、信息流動(dòng)、流程協(xié)調(diào)提供了支持,但不能僅僅是采集的數(shù)據(jù)入庫(kù)、信息流動(dòng)順暢、業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)這些內(nèi)容,還應(yīng)該發(fā)揮更大的作用,為制造工藝技術(shù)的改進(jìn)和提升提供支持,也即mes與工藝的融合,主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:
(1)質(zhì)量數(shù)據(jù)與工藝的融合
在產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)采集以后,通過(guò)spc可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)或者問(wèn)題的趨勢(shì),這是mes可以實(shí)現(xiàn)的。但產(chǎn)品檢測(cè)出的狀態(tài),對(duì)該件產(chǎn)品而言,已經(jīng)是事后狀態(tài)了。目前mes傳統(tǒng)的做法是,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后仍然依靠人來(lái)解決,系統(tǒng)只是提供了快速的問(wèn)題發(fā)現(xiàn)支持。但對(duì)于mes而言,獲得了所有的制造執(zhí)行數(shù)據(jù),是具備進(jìn)一步分析改進(jìn)優(yōu)化的能力的。
影響產(chǎn)品質(zhì)量狀態(tài)的因素有很多,包括設(shè)備自身的狀態(tài)、加工操作的工藝參數(shù)、原材料毛坯或上道工序的加工狀態(tài)等,都可能對(duì)本道工序的加工質(zhì)量產(chǎn)生影響,因此mes不僅僅進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)檢數(shù)據(jù)采集,應(yīng)該同時(shí)采集獲取設(shè)備狀態(tài)信息、工藝參數(shù)信息、毛坯或上道工序信息,通過(guò)建立集成的分析模型,對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行利用,才能在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的基礎(chǔ)上,找到問(wèn)題的原因。這是mes與工藝融合的典型體現(xiàn),如果分析模型能夠?qū)⒐と说慕?jīng)驗(yàn)融合進(jìn)去,則該環(huán)節(jié)可以認(rèn)為具有一定的智能化特點(diǎn),從而為智能制造的貫徹落實(shí)提供了支持。典型的可開(kāi)展的場(chǎng)景羅列如下,其核心是面向質(zhì)量的基于采集數(shù)據(jù)的建模與分析,也應(yīng)該是mes持續(xù)發(fā)力研究、實(shí)現(xiàn)和改進(jìn)的地方,不僅能夠有效推動(dòng)質(zhì)量數(shù)據(jù)與工藝的融合,也是落實(shí)智能制造的具體體現(xiàn):
精細(xì)化分析:按照數(shù)控程序代碼的執(zhí)行順序,分析每一條指令代碼下的設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)等的變化,實(shí)現(xiàn)目前所提出的程序示波器式分析,進(jìn)一步的可以借助模型進(jìn)行智能分析與判斷;
智能工序決策:通過(guò)建立設(shè)備狀態(tài)、刀具、產(chǎn)品精度的關(guān)聯(lián)模型,實(shí)現(xiàn)基于磨損與斷裂監(jiān)測(cè)的智能換刀決策和智能加工補(bǔ)償;
智能過(guò)程決策:建立面向工藝流程的工序精度狀態(tài)鏈條,建立智能的誤差分析模型,實(shí)現(xiàn)基于上一步狀態(tài)的當(dāng)前這一步加工工藝參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整以保證加工質(zhì)量。
(2)進(jìn)度數(shù)據(jù)與工藝的融合
制造執(zhí)行進(jìn)度的監(jiān)控是mes的核心功能,隨著mes的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生大量的制造執(zhí)行數(shù)據(jù),其中進(jìn)度數(shù)據(jù)是其中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前mes在車(chē)間運(yùn)行的實(shí)際情況是,同樣一個(gè)工作、同樣的機(jī)床、不同的人來(lái)做,時(shí)間和精度可能都存在較大的不同。其實(shí)這里面反映了工人技能水平的差異。有些企業(yè)通過(guò)對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的工人操作經(jīng)歷進(jìn)行分析,建立sop(standard operation process,標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)操作)機(jī)制進(jìn)行規(guī)范,取得了良好的效果。
mes可以在這個(gè)過(guò)程中發(fā)揮更好的作用。通過(guò)進(jìn)度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,從精細(xì)化分析的角度,找出彼此的差異并建立與加工工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)模型,基于分析挖掘?qū)⒁恍┖玫慕?jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行固化,并從而逐步改進(jìn)操作工藝的以改善制造執(zhí)行進(jìn)度和工藝質(zhì)量。
(3)設(shè)備/單元級(jí)狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)與工藝的融合
現(xiàn)在很多mes都提供了產(chǎn)線級(jí)數(shù)字雙胞胎的三維展示模塊,通過(guò)結(jié)合“虛實(shí)同步映射”實(shí)現(xiàn)了三維產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)的完整展示,但目前在實(shí)際應(yīng)用中,更多的是“實(shí)->虛”映射,其實(shí)“虛->實(shí)”的反饋控制尚比較欠缺。從cps角度而言,可以認(rèn)為只是實(shí)現(xiàn)了開(kāi)環(huán)的cps而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)閉環(huán)。
但從mes與工藝融合的角度,設(shè)備/單元級(jí)的cps是能夠?qū)崿F(xiàn)從狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、分析推理決策、閉環(huán)控制執(zhí)行的完整鏈條的,其中的分析推理決策環(huán)節(jié),就是體現(xiàn)工藝功底和能力的抓手,這就需要基于狀態(tài)參數(shù)建立加工工藝的物理仿真模型,進(jìn)行閉環(huán)持續(xù)的工藝優(yōu)化。這種方式下建立的物理仿真模型,也是當(dāng)前數(shù)字孿生的核心。
通過(guò)上面的初步分析,可以得出三點(diǎn)基本結(jié)論:
(1)mes采集的大量數(shù)據(jù),不僅是實(shí)現(xiàn)存檔入庫(kù),必須結(jié)合工藝才能有效的挖掘出其內(nèi)在的價(jià)值,數(shù)據(jù)如何為工藝提供決策支撐,是企業(yè)智能化提升可以參考的結(jié)合點(diǎn)、切入點(diǎn)和發(fā)力點(diǎn)。
(2)現(xiàn)在mes廠商團(tuán)隊(duì)的人員大多偏重于計(jì)算機(jī)、管理等方面的人才,但隨著智能制造的深入進(jìn)行,工藝人才與知識(shí)的缺乏將成為其能否走的更快、走的更遠(yuǎn)的決定性制約因素。
(3)企業(yè)在進(jìn)行mes系統(tǒng)搞建設(shè)時(shí),應(yīng)該深入考慮如何與工藝的融合,通過(guò)在工藝上的重點(diǎn)分析與建設(shè),從根本上提升制造企業(yè)的核心工藝業(yè)務(wù)能力。