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Z-MES系統

一、系統概述

       Zuccess MES(Manufacturing Execution System)系統,是眾成科技全自主知識產權的智能制造執行系統。采用最先進的構架和最優化的算法,根據國內生產廠商特點及生產過程特點多年研究開發完成。可根據不同行業屬性定制移植,切實貼合客戶業務環境需求。系統技術成熟、運行穩定、操作簡單、使用便捷,是生產型客戶實現“中國智造”的不二選擇。

 

二、體系結構及功能

       該系統既是生產計劃與控制的信息集成平臺,又是生產組織和管理方法的體現。在綜合考慮生產組織、采用的管理方法以及軟件、硬件水平的前提下,根據系統的功能需求,以J2EE技術為集成框架,綜合采用面向對象技術和分布式數據庫技術,構建了由三個層面組成的系統結構框架,分別是應用層、支持層和基礎層,如圖1所示。系統采用Jbuilder 9作為集成開發環境,底層數據庫采用Oracle 9i。

圖1 系統的體系結構

 

(1) 應用層是直接與用戶關聯的部分,包括人機交互界面和負責用戶和業務邏輯處理處理模塊。人機交互界面實現系統間的數據交互,接受用戶的輸入,并將用戶需要的數據以適當的形式輸出給用戶。而業務邏輯處理模塊是系統實施的核心部分,除了包括系統的五個核心功能模塊外,還包括與其他應用系統的接口以及文件報表管理等模塊。

(2) 支持層是KEC-HPPSS實施的基礎,保存了所有生產計劃管理系統所需的信息。其中產品數據庫存儲項目信息、產品結構信息、工藝工序信息等;產能數據庫存儲設備、人力、資源等相關能力信息;生產數據庫存儲歷史和當前的生產進度信息;此外,系統還支持其他形式的存儲介質,增強了系統的兼容性和數據安全性。

(3) 基礎層中除了操作系統、網絡環境、計算機硬件等為系統正常運行提供基礎條件的軟件與硬件外,還包括車間數據采集系統,為系統提供實時生產數據。

 

 

系統功能樹如圖2所示。

圖2 系統的功能模型樹

 

(1) 產品數據管理A1 包括訂單管理、產品網絡圖數據管理、設備產能管理等功能模塊,可以實現生產訂單輸入及變更、產品網絡圖繪制、設備日歷維護等功能。

(2) 關鍵設備計劃A2 包括設備平衡計劃、項目平衡計劃等功能模塊,可以實現關鍵設備優化使用、制訂多項目平衡計劃等功能。

(3) 公司級滾動計劃計劃A3 包括年度計劃管理、月度計劃管理等功能模塊,可以實現公司年度計劃、月度滾動計劃、生產進度分析等功能。

(4) 分廠級生產計劃A4 應用于分廠、事業部等分廠級計劃部門,包括分廠物料需求計劃、分廠作業計劃、產品數據管理、外協計劃管理、滾動計劃平臺等功能模塊,可以實現產品BOM數據維護、采購需求計劃編制、自制件需求計劃、分廠月度計劃編制、分廠雙日滾動計劃編制等功能。

(5) 車間級作業調度A5 應用于車間計調組、工段、班組等,包括生產調度工具、作業監控平臺、派完工單管理等功能模塊,可以實現作業調度、生產監控、派工單管理和生產數據采集等功能。

 

 

三、系統特點

  1. 高基礎平臺設計

生產過程龐雜繁復,不同行業和不同企業流程、習慣大相徑庭,該系統貫徹平臺設計理念,架構合理科學,可根據實際應用情況靈活定制開發,應用模塊增減靈活。高基礎特性能給客戶提供做貼合其業務需求的智能平臺。

  1. 高可執行的管理

系統體系的制定訂單、計劃、排產、生產等業務環節計劃,并推進執行,提高人員工作效率和執行力、提高設備使用率、增強調度科學性、提高整體生產能力,保障生產過程順利、無誤。

  1. 高智能化管理

對生產過程采用智能優化技術進行計劃與調度,實現合理的時間安排及資源的優化配置,真正實現企業的智能化生產管理。

 

三、適用客戶

       各類生產制造型集團、企業、工廠。

 

五、應用案例分析

     某電機廠比較突出的問題是生產協調問題:由于其產品的制造特點,一個零部件需要通過多個分廠協作生產才能完成,生產計劃對于協調各分廠生產進度至關重要。另一方面,該電機廠大精重設備一般是單臺,但卻是不可替代的加工設備,它們已經成為生產制造過程中的瓶頸資源。如果某一零件不能按計劃使用所需設備,該零件就要等候較長時間。而目前的情況是,哈電機的產品是單件、小批、大成套,對零件配套性要求較高,如果在裝配過程中,缺少哪一個零件,則將會影響整個機組的交貨期。因此,如何合理使用大精重設備,最大限度的避免機器空閑或機組等待,縮短加工周期并提高生產效率,在電機廠當前生產任務緊,交貨期短的形勢下已成為迫在眉睫的問題。

下面以該電機廠公司實際生產數據給出系統運行實例。

 

首先,給出編制項目平衡計劃時項目合同一覽表,如圖3所示。

圖3 訂單合同一覽表

以戈蘭灘2#混流式水輪發電機組生產項目為例,其產品部套結構如圖4所示。

   圖4 戈蘭灘2#水輪發電機組部套結構

由系統根據產品BOM繪制出的戈蘭灘2#混流式水輪發電機組的項目網絡圖如圖5所示。

圖5 系統中戈蘭灘2#的網絡圖

基于項目的網絡圖,就可以調用系統的大設備平衡計劃模塊,編制多項目平衡計劃,這一過程如圖6至圖9所示。

 

圖6 編輯項目、設備能力等信息

圖7 調用排產算法優化排產

圖8 多項目平衡計劃甘特圖

圖9 關鍵設備使用計劃甘特圖

 

基于項目跨年度平衡計劃,匯總、截取可得公司年度計劃,包括產品主產進度和部套、主件出產進度等,如圖10、11所示。

 

圖10年度產品出產進度

圖11 年度部套主件生產計劃

 

最終,下達到分廠的月度計劃由兩部分組成,一是月度部套出產計劃,二是大設備使用計劃,如圖12,圖13所示。

 

圖12 分廠月度產出計劃

圖13 月度關鍵設備使用計劃

對于分廠級生產計劃,以底環座為例,給出其編制流程。表1為3月份的底環座出產計劃。

表1 月度底環座出產計劃

 

物料號

產品名

交貨期

交貨數量

86J8387-1

底環座

03/13

1

86J8387-2

底環座

03/15

1

其產品BOM如表2所示。

表2 底環座的BOM表

產品物料號:86J8387-1

產品名稱:底環座

物料號

物料名

數量

計量單位

90C1490

底環座

20

90C1479

破斷螺釘M16×30

90

88B0393

底環抗磨板

20

 

假設7.1M立車是分廠制造過程的瓶頸,其工作中心利用率和效率都定為95%,則其每天可用能力為

8X0.95X0.95=7.22定額工時

那么,工序6的在7.1M立車上的負荷可以折算為

20X0.9+2.5=20.5定額工時約等于3天

所以,為了避免7.1M立車超負荷,底環座的工序6在7.1米立車上的投入產出日期必須錯開,假設7.1M立車的作業安排如表3中所示,則底環座零件的投入產出日期可以通過折算總工時逆推和順推得到,最終結果如表3所示。顯然,跟MRP系統由交貨期逆推產品投入期不同,這種排產方式避免了潛在的能力不足和忙閑不均,從而省去了能力需求計劃和繁瑣的調整。

 

表3 底環座的投產計劃

 

物料號

產品名

關鍵工序

逆推產品

投入日期

順推產品

產出日期

設備名

投入日期

產出日期

86J8387-1

底環座

7.1M立車

03/10

03/12

03/07

03/12

86J8387-2

底環座

7.1M立車

03/13

03/15

03/10

03/15

 

系統中,分廠生產計劃的編排過程如圖14到圖17所示。

 

圖14 產品結構和工藝路線管理

圖15 物料需求計劃

圖16通過能力需求分析確定生產瓶頸

圖17 在能力約束下編制生產計劃

 

車間接受到分廠下達的雙日滾動計劃后,需要進行調度排產,即多機排序問題。假設某車間加工設備及數量如表4所示,其中1M立車和2M立車具有互換性。

表4 車間加工設備列表

 

設備

C620

NC160

X62

Z258

1M立車

2M立車

數量

1

1

1

1

1

1

假設0時刻待加工工件及工時工序如表5所示,表中括號內的數字表示該工序的工時定額,含準備時間在內。

表5 待加工工件工時工序表

 

序號

工件代號

工序1

工序2

工序3

工序4

1

LG

C620(5)

X62(7)

2M(30),1M(30)

2

ZTB

C620(10)

Z258(10)

NC160(10)

3

TT

NC160(35)

Z258(10)

X62(5)

2M(10),1M(10)

4

LZ

2M(18),1M(18)

X62(13)

NC160(12)

那么,0時刻的最優調度方案如圖18所示。假設t=10時刻時設備2M立車發生故障,預計修復時間為25,那么系統執行重調度后方案如圖19所示,可以看出工序LG-3被轉移到2M立車上,而工序TT-4則被轉移到1M立車上,相比較原調度方案來說使設備故障帶來的工期拖延得到了最小化。

 

圖18 t=0時刻初始調度方案

圖19  t=10時刻重調度方案

 

系統中,車間作業調度系統的工作界面如圖20至21所示。

 

 

                             圖20 車間調度結果                                                       圖21  t=10時

 

 

 

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