工厂自动化技术及其应用PPT课件.ppt
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1、Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 工厂自动化技术及其应用工厂自动化技术及其应用中科院沈阳自动化研究所中科院沈阳自动化研究所20222022年年5 5月月1515日星期日日星期日 2Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 汇 报 提 纲Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 中国科学院沈阳自动化研究所简介中国科学院沈阳自动化研究所简介 4Sh
2、enyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 目前:目前:研究所发展基本情况研究所发展基本情况 5Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 研究所发展基本情况研究所发展基本情况 6Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 机器人学实验室机器人学实验室水下机器人研究室水下机器人研究室光电信息研究室光电信息研究室现代装备研究室现代装备研究室自动化系统研究室自动化系
3、统研究室工业信息学研究室工业信息学研究室高技术攻关高技术攻关应用示范应用示范研究与探索研究与探索高技术产业化高技术产业化新松机器人等新松机器人等所投资公司所投资公司事业法人事业法人研究开发实体研究开发实体创新结构布局:创新结构布局:“两个实体、四个层次两个实体、四个层次”企业法人企业法人产业化实体产业化实体 7Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 制造制造: :制造技术制造技术: :LongmanLongman词典对词典对“制造解释制造解释为为:“通过通过机器机器进行进行( (产品产品) )制制作或生产,特别
4、是适用于大批作或生产,特别是适用于大批量量”国际生产工程学会国际生产工程学会(19901990年年):制造是一个涉及制造工业中:制造是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称系列相关活动和工作的总称。把原材料变成产品,所采用的把原材料变成产品,所采用的一系列技术的统称。一系列技术的统称。先进制造技术先进制造技术 (AMT) (AMT),是传统,是传统制造技术不断吸收机械、电子、制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源以及现代化信息、材
5、料、能源以及现代化管理等领域的成果,将其综合管理等领域的成果,将其综合应用于产品生产、设计、制造、应用于产品生产、设计、制造、检测、管理和售后服务全过程检测、管理和售后服务全过程的结果。的结果。它它是制造技术的最新是制造技术的最新发展阶段,是制造技术与现代发展阶段,是制造技术与现代高新技术结合而产生的完整的高新技术结合而产生的完整的技术群。技术群。二、工厂自动化的技术体系二、工厂自动化的技术体系 8Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 二、工厂自动化的技术体系二、工厂自动化的技术体系p制造产品其本身的创新设计
6、能力,即产品的竞争能力制造产品其本身的创新设计能力,即产品的竞争能力 ( (制造制造-创造创造) ) 现有产品的改进现有产品的改进 新产品的研发新产品的研发p生产产品的制造能力和管理水平,即制造产品的敏捷能力生产产品的制造能力和管理水平,即制造产品的敏捷能力 ( (制造制造-智造智造) ) 几个层面几个层面: : 制造单机设备层制造单机设备层 制造设备本身能力的提升制造设备本身能力的提升( (智能化智能化) ) 生产线生产线/ /制造系统制造系统 制造制造/ /检测检测/ /物流设备构成的系统(成套化和数字化)物流设备构成的系统(成套化和数字化) 制造过程管理制造过程管理 制造执行过程的高效运
7、行和过程改进(可视化和可控化)制造执行过程的高效运行和过程改进(可视化和可控化) 企业资源管理企业资源管理 企业运作的科学化和业务流程的优化企业运作的科学化和业务流程的优化企业竞争优势的两个关键:企业竞争优势的两个关键: 9Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 先进制造技术的应用给企业赋予了新的特征先进制造技术的应用给企业赋予了新的特征: : 信息时代的信息时代的现代现代制造制造企业将是一个全面集成的企业将是一个全面集成的数字化企业数字化企业 。管理数字化管理数字化产品设计数字化产品设计数字化生产过程数字化生
8、产过程数字化制造装备数字化制造装备数字化企业数字化企业数字化 以以CIMSCIMS为核心的数字为核心的数字化企业思想得到企业的化企业思想得到企业的认同,并将其作为信息认同,并将其作为信息化建设的目标。化建设的目标。二、工厂自动化的技术体系二、工厂自动化的技术体系 10Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 制造装备制造装备PCS/NCSPCS/NCSMESMES二、工厂自动化的技术体系二、工厂自动化的技术体系工厂自动化技术是先进制造技术的重要组成部分工厂自动化技术是先进制造技术的重要组成部分ERPERP制造业信
9、息化制造业信息化工厂自动化工厂自动化制造能力和管理水平制造能力和管理水平 11Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 三、相关单元技术及典型应用介绍三、相关单元技术及典型应用介绍1 1、制造执行系统技术(、制造执行系统技术(MESMES)2 2、网络化控制技术、网络化控制技术3 3、专用装备技术、专用装备技术 12Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 12127070年年代末代末传统传统T-MEST-MES阶段:阶段:单一功能
10、的车间级应用单一功能的车间级应用专用专用Point-MES Point-MES Next-Generation MES:Next-Generation MES:- 2004- 2004年协同制造执行系年协同制造执行系统统C-MESC-MES概念概念 - - 具有开放式、客户化、可具有开放式、客户化、可配置、可伸缩等特性的新配置、可伸缩等特性的新型体系结构型体系结构- - 智能性智能性- WEB- WEB技术技术 8080年代年代中期中期 9090年代初年代初20002000年年20042004年年 可集成可集成I-MESI-MES阶段阶段: :- 1990- 1990年年AMR MESAMR
11、MES概念概念- 1992- 1992年年MESAMESA成立成立- 1997- 1997年年MES MES 白皮书白皮书- 2000- 2000年年ISA 95 ISA 95 系列标准系列标准具有客户化、可重构、可具有客户化、可重构、可扩展和互操作等特性扩展和互操作等特性 发展阶段发展阶段: :3.1 3.1 制造执行系统制造执行系统(MES)(MES)技术技术 13Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. MES MES汇集了车间中用以管理和优化从定单下达到生汇集了车间中用以管理和优化从定单下达到生产完成全过
12、程中的所有活动的硬件或软件组件,通过控产完成全过程中的所有活动的硬件或软件组件,通过控制和利用准确的制造信息,对车间生产活动中的实时事制和利用准确的制造信息,对车间生产活动中的实时事件做出快速响应,同时向企业决策支持过程提供相关生件做出快速响应,同时向企业决策支持过程提供相关生产活动的重要信息。产活动的重要信息。定义定义: : Manufacturing Execution System AssociationManufacturing Execution System Association,MESAMESA 制造执行系统(制造执行系统(Manufacturing Execution Sys
13、tem, MESManufacturing Execution System, MES)是一种面向车间层的生产管理和优化运行技术;是一种面向车间层的生产管理和优化运行技术; 是位于企业上是位于企业上层生产计划和底层工业控制之间、面向车间层的管理信息系统。层生产计划和底层工业控制之间、面向车间层的管理信息系统。3.1 3.1 制造执行系统制造执行系统(MES)(MES)技术技术 14Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. MESMES在整个企业信息集成系统中承上启下,是生产活动与管理在整个企业信息集成系统中承上启
14、下,是生产活动与管理活动信息沟通的活动信息沟通的桥梁桥梁。 MESMES采集从接受订货到制成最终产品全过程的各种数据和状态采集从接受订货到制成最终产品全过程的各种数据和状态信息,目的在于信息,目的在于优化和改善制造活动优化和改善制造活动。它强调是当前视角,即。它强调是当前视角,即精确的实时数据精确的实时数据。 从对从对实时的要求实时的要求而言,如果说控制层要求的实时的时间系数为而言,如果说控制层要求的实时的时间系数为1 1,那么,那么,MES,MES的时间系数为的时间系数为10,ERP10,ERP的时间系数为的时间系数为100100可控性可视性MESMES特征特征: : 3.1 3.1 制造执
15、行系统制造执行系统(MES)(MES)技术技术 15Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 功能模型功能模型: : MESAMESA n资源分配及控制资源分配及控制 RA&CRA&Cn生产作业计划生产作业计划 O/DSO/DSn n生产调度生产调度 DPDPn质量管理质量管理 QMQMn生产过程管理生产过程管理 PM PM n文档控制文档控制 DCDCn数据采集数据采集 DC&ADC&An劳动力管理劳动力管理 LMLMn设备维护管理设备维护管理 MMMMn产品跟踪与追溯产品跟踪与追溯 PT&G PT&G n性能
16、分析性能分析 PAPA3.1 3.1 制造执行系统制造执行系统(MES)(MES)技术技术 16Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. MESMES标准的进展标准的进展: : ANSI/ISA-95 ANSI/ISA-95标准标准-企业与控制系统集成标准企业与控制系统集成标准 (1)ANSI/ISA-95.00.01,企业企业- -控制系统集成,第一部分:模型和术语;控制系统集成,第一部分:模型和术语;包括标准的术语和对象模型(信息交换) (Approved July 15,2000; 2010: IEC/IS
17、O 62264-1; GB/T 20720.1)(Approved July 15,2000; 2010: IEC/ISO 62264-1; GB/T 20720.1)(2)ANSI/ISA-95.00.02,企业企业- -控制系统集成,第二部分:对象模型属性;控制系统集成,第二部分:对象模型属性;由第一部分中的定义的每一个对象的属性组成。 (Approved October 17,2001; 2010:IEC/ISO 62264-2; GB/T 20720.2)(Approved October 17,2001; 2010:IEC/ISO 62264-2; GB/T 20720.2)(3)A
18、NSI/ISA-95.00.03,企业企业- -控制系统集成,第三部分:制造控制系统集成,第三部分:制造过程过程管理管理活动活动模型;模型;集中在第三层(生产/MES层)上的功能和活动。 (Approved June 6, 2005; 2010:IEC/ISO 62264-3; GB/T 20720.3) (Approved June 6, 2005; 2010:IEC/ISO 62264-3; GB/T 20720.3)(4) ANSI/ISA-95.00.04 ,第四部分:第四部分:定义制造运作管理对象模型属性定义制造运作管理对象模型属性 (制定中) (5) ANSI/ISA-95.00.
19、05 ,第五部分:定义商业系统和制造业之间信息交易第五部分:定义商业系统和制造业之间信息交易 (Approved January 10,2007)(Approved January 10,2007)3.1 3.1 制造执行系统制造执行系统(MES)(MES)技术技术 17Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 来源来源: :美国美国 Logica MES Centre of ExcellenceLogica MES Centre of Excellence公司公司的的MES Product Survey 200
20、7/2008 MES Product Survey 2007/2008 报告报告国外国外MESMES行业分布行业分布: :1 1 电子电子2 2 汽车汽车3 3 食品食品& &饮料饮料4 4 机械机械& &工具工具5 5 制药制药6 6 半导体半导体7 7 塑料塑料& &橡胶橡胶3.1 3.1 制造执行系统制造执行系统(MES)(MES)技术技术 18Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 国内的国内的MESMES应用集中在冶金、石化、汽车、烟草和电子等应用集中在冶金、石化、汽车、烟草和电子等几大行业。冶金、石
21、化、汽车等为国内较早开始信息化建几大行业。冶金、石化、汽车等为国内较早开始信息化建设的行业,轻工、纺织等行业启动则较晚。设的行业,轻工、纺织等行业启动则较晚。流程流程/ /混合流程行业应用要好于离散行业混合流程行业应用要好于离散行业 我国已经应用和正在建设我国已经应用和正在建设MESMES的钢铁企业共有的钢铁企业共有3030多家,多家,他们的钢铁产量占全国钢铁总产量的他们的钢铁产量占全国钢铁总产量的50%50%以上。以上。 烟草行业大约有烟草行业大约有1/31/3左右的生产厂已经实施了左右的生产厂已经实施了MESMES系统。系统。国内国内MESMES行业分布行业分布: :3.1 3.1 制造执
22、行系统制造执行系统(MES)(MES)技术技术 19Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. MESA MESA 调查分析结果:调查分析结果:生产周期缩短生产周期缩短45%45%; 数据输入时间缩短数据输入时间缩短75%75%;在制品减少在制品减少24%24%; 文书工作减少文书工作减少61%61%;交货期缩短交货期缩短27%27%; 不合格产品降低不合格产品降低18%18%;文书丢失减少文书丢失减少56%56%。MESMES给企业带来的效益给企业带来的效益3.1 3.1 制造执行系统制造执行系统(MES)(ME
23、S)技术技术 20Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 3.1 3.1 制造执行系统制造执行系统(MES)(MES)技术技术MESMES相关技术:相关技术:制造执行系统平台与集成技术制造执行系统平台与集成技术基于基于MESMES标准的制造过程建模技术标准的制造过程建模技术数据采集与过程跟踪技术数据采集与过程跟踪技术 产品质量诊断产品质量诊断/ /控制控制/ /调整技术(调整技术(SPCDASPCDA)不同生产类型的高级排产与调度技术(不同生产类型的高级排产与调度技术(APSAPS)设备故障诊断与预防性维护技术
24、设备故障诊断与预防性维护技术制造系统性能评价制造系统性能评价技术技术 21Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 自主研发了自主研发了MESMES开发与运行平台:开发与运行平台:MessageBusDB ManagerDataReaderDataWriterAlarm SPCGateWayMES应用套件应用套件生产管理生产管理过程跟踪过程跟踪建模工具建模工具工厂工厂模型模型产品产品模型模型事件事件模型模型执行执行模型模型异构数据异构数据源适配源适配器器实时实时历史库历史库OPCRS232质量管理质量管理产品管理
25、产品管理效率分析效率分析Calculation MgrMES企业集成连接器企业集成连接器ERPCRMInfo Publish EngineData Mining EngineMES信息门户信息门户持久存储持久存储 SQL Server 2005SQL Server 2005SDK核心服务核心服务3.1 3.1 制造执行系统制造执行系统(MES)(MES)技术技术 22Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science. 3.1 3.1 制造执行系统制造执行系统(MES)(MES)技术技术制造过程建模方法与可视化技术:制造过程
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