制造企業(yè)總是期望設備能夠在計劃生產(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「設備管理」主題，此文為序）
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作者：MPDV中國曹海勇博士原創(chuàng)。曹海勇，同濟大學工學博士，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總部進入中國市場。深耕MES領域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設備管理任務模型
制造企業(yè)總是期望設備能夠在計劃生產(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， 設備劃分為兩類：直接創(chuàng)造生產(chǎn)的一級資源，即機器；機器使用的配套資源，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，作為保證訂單進程和制定時間表的先決條件（例如，在MES任務“生產(chǎn)調度”中），同時考慮到計劃的維護活動。
02 當前層：管理設備當前狀態(tài)和當前排產(chǎn)，作為生產(chǎn)控制的先決條件。
03 歷史層：從歷史數(shù)據(jù)中獲得設備的使用情況，進行績效分析和發(fā)現(xiàn)改進的潛力。
MES設備管理任務模型如圖1所示。 需要處理的輸入信息包括人員信息、質量信息、排產(chǎn)要求和設備當前狀態(tài)。如果需要工人操作或維護，就必須定義所需的工人數(shù)量和資質。某些設備（比如精密量具）必須符合特定的校準狀態(tài)才可被操作，需要獲得校準檢驗計劃（來自MES任務“質量管理”）。 排產(chǎn)結果（來自MES任務“工單管理”或“生產(chǎn)調度”，或來自ERP或人工排產(chǎn)結果）明確了設備的產(chǎn)能使用計劃。采集設備在使用過程中的當前狀態(tài)和設置，以用于設備評估。
圖1：MES設備管理任務模型
MES“設備管理”的主要功能包括管理和處理設備信息，通過合適的維保作業(yè)保證設備的技術可用性，為生產(chǎn)任務提供產(chǎn)能。
02
管理和處理設備數(shù)據(jù)
管理所有隨時間變化相關的的使用數(shù)據(jù)（例如，調度命令/操作），狀態(tài)數(shù)據(jù)（反映實際狀態(tài)）和維護相關的信息（例如，實際運行時間，達到的周期數(shù)）。主要包括：
01 設備主數(shù)據(jù)，如資產(chǎn)編號、位置、尺寸、維護標準（工作時間、規(guī)則等）；
02 以時間為維度的產(chǎn)能可用性；
03 設備在生產(chǎn)過程中的行為，例如，運輸行為，可實現(xiàn)的設備特定性能；
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，設備的狀態(tài)和可能的狀態(tài)轉換是根據(jù)應用來定義的。 為了充分利用過程管理的差異性和靈活性，能夠管理設備組（如機床組）、設備分配（如機床分配）和設備層次（如復合工具、合作系統(tǒng)）。
03
提供設備
確定哪臺機器可以用于加工哪個工單或工序。 為此，它考慮了所有相關的設備信息、技術備選方案以及設備狀態(tài)之間的轉換聯(lián)系（如圖2）
圖2：設備狀態(tài)轉換
此外，在生產(chǎn)調度后還啟動了設備準備過程，例如，通過生成準備清單，將要求傳送到技術準備系統(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。當設備在生產(chǎn)中出現(xiàn)故障，則可以立即生產(chǎn)維修工單。
05
設備管理需求規(guī)范
根據(jù)MES的“設備管理”功能的任務模型， 制定的需求規(guī)范包括：機器績效管理、維修保養(yǎng)管理和工裝管理。
1、機器績效
連接機器，自動采集機器數(shù)據(jù) 監(jiān)控和分析機器停機時間 計算和匯報機器整機效率OEE（不同層面，設備、工作中心、成本中心、工廠） 若出現(xiàn)預定義的機器異常，能自動報警通知（消息窗口、LED、電子郵件）2、維修保養(yǎng)
定義維護周期（按日歷時間、開機時間、生產(chǎn)數(shù)量） 定義維保工藝模板（如工時、步驟、備件等） 自動或人工創(chuàng)建維修工單 設備維護日歷看板 記錄維保工時和備件消耗 評估維?？冃В∕TTR等）3、工裝資源管理
定義工裝 預留、釋放或鎖定工裝資源 記錄工裝資源在設備上的使用歷史 記錄工裝資源的庫存移動 顯示工裝資源當前狀態(tài)（可用性、位置、數(shù)量等） 評估工裝資源的使用情況（利用率、生產(chǎn)效率、良率等） 若出現(xiàn)預定義的工裝資源異常，能自動報警通知后續(xù)講座中，我們將從設備績效開始，全面講解MES設備管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)。
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責任編輯：Rex_28
