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MES在制纸和金属行业中的需求与解决方案

[日期:2017-03-29] 来源:网络  作者:沸腾网整理 [字体: ]
制造纸和金属产品的工艺复杂,需要许多公共MES功能。生产通常由多个制造步骤组成,其间包括材料的储存和运输。因此,库存管理扮演着重要的角色。制造过程的特性是工艺混合:初始过程,如制浆或高炉运行是连续的。随后是批处理或过程工序(纸浆准备,连铸)。最后一组过程是离散和面向批处理的,是分开而不是聚合生产步骤。

这些过程的特点是生产成本高和规模大。输出常常由半成品构成,需要进一步的处理。因此,保证交付时间至关重要的。由于是时间密集型生产链,预测(生产调度)在重工业中十分重要。企业资源规划(ERP)系统,外部规划模块或内部MES组件用于块或粗糙规划。这就对MES提出了特别的挑战,必须部分协调不同过程阶段。本节的主要重点针对最初生产阶段。对于造纸生产,这包括了造纸机的运行到纸卷包装。对于金属生产,重点是熔化车间的运行。

典型运行概述

客户订单经由IT基础设施接收,进入到系统的第4级,通常转移到ERP系统。从这些数据中,为给定等级收集大概的生产量,例如,每周的生产量,这是为了使生产设施能够有效和经济的利用。产品或等级的转换应最小化,由于转换成本通常比较高昂。因此,用MES或手动的调度方法把客户订单转换成生产工单。

为了尽量减少造纸机或钢铁设备昂贵的转换时间,转换通常在生产中执行,这就优化了生产率。制造过程生产特定等级或质量的产品。各个产品的模样仅在后续阶段才出现,例如在纸生产中的切割过程。只有在这个阶段,所希望的产品,例如不同尺寸的卷纸或纸张,可能生产出最终的特殊表层。

生产调度要求:

a)产品特性由库存的编号(库存可用的物品)来定义,而不是独有材料的编号。这个规程可用于这两个行业的客户订单处理。

b)为制造规划(尤其是重工业)预测数据。

c)工单和能力的协调(客户订单转换成多个生产工单),因为生产执行需要多个步骤或阶段。中间存储容量的可用性也必须考虑。

d)确保供应商的交付时间,因为产品往往是中间产品(半成品),需要进一步处理。

e)适应客户的订单。例如,顾客订了10吨A4的纸,具有特定属性,用巨型卷轴作为"原料"。在实际生产中,对应的裁剪规划是产量最大化的关键。在钢铁生产的相应关键因素是加热/板坯设计。

f)所需组件的维护,采购和可用性规划,例如在切割过程中,辊芯的正确尺寸。

g)与其他任务调度的密切协调,如储存或裁剪运行的优化。

生产准备要求:

a)检查材料是否可用,如果工厂状态令人满意并且可用,准备必要的组件。

b)产品转换的准备,包括所需设备。

c)材料运输(辊轴,包装,废品),排空钢包和容器,并进行标准清洁。

d)确保所需资源的可用性,修正工作分配。

e)连续的质量分析(行规,趋势,问题)和其它特性,以及可能的详细调度调整。

生产执行要求:

a)监视过程的状态。对于复杂的流程工业,生产控制非常重要的。例如,在金属应用中包含多个温度和厚度控制器。在造纸机中,基本的重量,湿度和厚度要连续测量,并由两台机器进行横向控制。

b)早期发现潜在问题,并支持自动数据分析。

c)质量监视使用各种传感器(在线和离线)检查多个质量特性。由实验室进行样品的收集和分析。

d)对材料,排放和能源消耗数据进行跟踪,采集和分析。

e)由人工交互支持计算机辅助规划和控制系统。

f)在不存在集成平台时,由操作员手动分派过程阶段。

g)用起重机和叉车进行内部材料运输。

h)为每个客户订单编制质量文档,为交付准备所有文件。

生产评估要求:

a)用具有高度精密测量技术(极端温度,速度等)的自动化质量控制系统,以及相应的快速过程信息管理系统(PIMS)/实验室信息管理系统( LIMS)。

b)材料特性和专业文档的可用性。生产后,这些内容必须已经生成,因为质量文档常常是交付的一部分。

c)把多个质量特性与相应的客户需求进行比较,准备产品被拒绝或进一步再加工的可能行动。

纸张和金属制造是重生产过程。例如,一台8米纸宽的造纸机运行的速度是100公里/小时,每小时生产(或约1.3吨/分钟)80吨、基本重量为100克/平方米的纸。钢坯一般的重量约15到25吨。典型批次(加热)的重量从120至150吨,钢铁厂的典型吞吐量为50至100吨/小时。这导致每小时生产的价值为40,000到200,000欧元。因为两个行业的生产过程都是非常耗能的,所以良好运行MES是非常重要的。

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