MES设备管理功能设计和实现（1）

对于设备，其管理的两个维度是设备绩效和设备维保。其中，设备绩效是找到设备创造增值生产的改进空间，设备维保是为设备更长期处于增值生产创造条件。（本文为MES系列文章的「设备管理」主题第二篇）                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

◉ MES设备管理介绍（序）

01MES设备管理功能模型

由设备管理需求规范可以确定MES设备管理的功能模型，如图3所示。原则上从两个维度和三方向来规划设备管理的功能。对于设备，其管理的两个维度是设备绩效和设备维保。其中，设备绩效是找到设备创造增值生产的改进空间，设备维保是为设备更长期处于增值生产创造条件。

图3：MES设备管理功能模型

三个方向是按照数据模型、数据采集和处理、数据应用三个层面来规划详细功能。在后续章节中，我们分别从设备绩效和设备维保两个维度，按上述三个层次描述MES设备管理的详细功能设计和系统实现。

02设备绩效管理设计基础

整个设备绩效管理是围绕设备整机效率（OEE）展开。因此，先要对OEE有明确的认识，才能清楚如何对设备进行建模、如何采集和处理数据以及需要何种管理视图。 毋庸置疑，任何设备不可能达到100%的运行效率，因为总是存在工厂放假以及在生产中的各种损耗，即时间损失、效率损失和质量损失，如图4所示。设备绩效管理的目标是找到改进空间，即减少损失，把设备时间用在增值生产上。这就需要我们在实际生产中记录反映实际损失的相关数据。

图4：设备整机效率OEE示意图

03设备建模

设备的计划运行时间来自于设备的班次模式，“生产日历“模块描述设备的计划作息时间。关于“生产日历”的功能设计和实现，请参阅前文“MES工单管理功能设计和实现”中关于“工厂建模”中的详细描述，其功能完全相同，此处不再赘述。 设备有效运行时间是去除非计划停机时间，这就需要在使用设备时正确掌握设备的不同状态持续时间。使用“状态”模块定义各种设备状态。为做进一步改进，需要将非计划停机分类，以便弄清是属于技术类停机还是管理不当造成的停机。因此，采用“资源绩效账户（RPA）”模块过账不同的设备状态。

图5：设备状态配置和RPA分配及KPI计算示例

在分配RPA时的一个原则，就是只有一种状态可以分配给RPA11账户。比如，当注塑机开、合模的状态可以定义为“生产”状态，并过账到RPA11中，而状态“电气故障”和“控制装置故障”都归结为RPA2。 在实际应用中，客户没必要在一开始就定义太多的设备状态。一方面，大部分状态是无法自动采集，需要工人分配。状态越多，操作越多。另一方方面，如果客户没有较好的措施去管理，另一方面 尽管采集不良品数量就可以确定质量损失，在设备建模时，可以进一步建立不良原因，以便从设备维度分析不良分布，为质量改进提供依据。

图6：设备不良原因配置示例

以图6为例，配置了一个“尺寸偏差”的原因，并且在工作场地选项中分配给“SYSTEM”，这表明这个不良原因适用于所有设备。如果这是某台设备特有的不良原因，则需要在这个选项中指定设备名称。其次，这个不良原因的类型是“次品”，则当工人报工时选择此类不良，系统自动将数量归结为次品数量。在类型选项中还可以定义为“返工”，则报工时归结为返工数量；若定义为“批次”，则系统在工人报工后将此不良原因做为关联批次的质量状态。

04生产控制  在使用设备的生产工序中，需要定义相关属性，以确保设备按规则使用。如图7所示“设备生产控制”模型，描述了与设备使用相关的工序、工人、物料和设备通信相关的属性。   图7中的例子说明该设备可以同时加工2个工序，比如在注塑加工汽车后视镜时，可以使用一套模具同时生产左、右后视镜。班次结束时，自动注销已登录的工人。在排产时，需要考虑设备的可用性和工人数量。工人在操作设备时需要验证工人资质。该设备生产时，不受批次管理约束，消耗和产出物料自动平衡物料缓存区。当物料消耗或产出达到一定程度时，将出发物料运输工单。 此外，采集设备的周期信号做为设备“生产”状态和产出数量。如果周期信号延期120%，自动切换到“停机”状态。 在调试生产时，设置设备为“锁定”，此时产出的数量作为次品过账。当产出达到目标数量时，系统不会自动结束工序，需要工人确定。

图7：设备生产控制模型

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曹海勇博士往期系列文章查看：

① MES工单管理 ◉ 以工单为核心的MES系统设计

◉ MES工单管理系统设计和实现（1）

◉ MES工单管理系统设计和实现（2）

◉ MES工单管理系统设计和实现（3）

◉ MES工单管理系统设计和实现（4）

② MES生产调度

◉ MES生产调度任务模型（序）

◉ MES生产调度功能设计和实现（1）

◉ MES生产调度功能设计和实现（2）

◉ MES生产调度功能设计和实现（3）

◉ MES生产调度功能设计和实现（4）  

审核编辑 ：李倩