SIMATIC IT 与协同制造

SIMATIC IT 与协同制造: 西门子(中国)有限公司 李伟

通过无缝地集成自有的或第三方的生产管理组件，SIMATIC IT 将实时数据与具体的生产作业联系起来，为生产管理的灵活性和可视化提供了基础。

SIMATIC IT 与协同制造

随着加入 WTO, 中国经济与世界经济更加紧密地联系在一起，面对来自瞬息万变的全球市场的机遇与挑战，如何提高生产的柔性，建立快速的响应能力，保证产品品质的一致性是实现世界级制造的前提。在此背景下，需要建立一种以市场需求为驱动，以协同制造为核心的制造执行系统，它可以自动或手工地采集各种制造信息，将生产任务方便快捷地分解为具体的作业指示，并对生产过程中的物料，设备和人员管理进行优化，为企业建立一个协同制造的环境，实现透明的信息共享和工作流程的可视性，这也是 SIMATIC IT -- 西门子的 MES 制造执行系统所要解决的问题。

SIMATIC IT, 是西门子自动化与驱动集团全集成自动化系列产品的重要组成部分，它建立在国际 MES 协会的 ISA-95 标准之上。通过生产建模的方式，SIMATIC IT 的 Framework 在基于图形化规则的环境中，完成了对物理工厂的描述，并对每个生产作业进行逻辑建模。通过无缝地集成自有的或第三方的生产管理组件，SIMATIC IT 将实时数据与具体的生产作业联系起来，为生产管理的灵活性和可视化提供了基础。

协同制造的特点和要求

与传统 ERP 系统的推式运作方式不同，协同制造的生产流程是一个拉式的业务流程，它面向不断变化的市场需求，因此更短的提前期，更高的灵活性和更快的响应速度是它的基本特性。同时制造环境中包含了许多超越事务管理的复杂数据模型，需要进行特定的数据管理，这就需要一个能够在生产准备，生产运行，过程控制与管理，性能分析和作业协同等几方面具有良好架构的软件系统来支持。

由于不同行业制造设备的差异和生产流程的不同，软件系统还必须具有良好的开放架构，能够采集来自不同现场设备的数据，以及具有集成其他组件和业务系统的能力。

在网络经济与信息技术蓬勃发展的今天，能够提供基于 WEB 的广泛的数据访问能力的软件系统和安全的访问权限管理，是企业提高 IT 投资回报率的重要指标。

协同的生产准备

SIMATIC IT 的 INTERSPEC 是一个可以灵活配置的产品规格管理组件，在对生产过程中的各种物料及配方进行定义的基础上，它还可以管理包括生产过程，工艺要求，文档资料，产品变更和质量要求等一系列生产准备过程中所需要的信息。通过这一无纸化的信息共享机制，企业的采购，物流，计划，财务，质量，工程，和生产部门都可以实时地得到来自研发部门的最新信息，为缩短产品上市时间，提高生产效率提供良好的数据基础。

作为一个开放的信息系统，SIMATIC IT INTERSPEC 可以方便地与其他数据系统共享数据，同时支持基于 WEB 的应用程序，商业合作伙伴可以及时地获取所需企业产品规范信息，以提高整个供需链的协同能力。

协同的生产运行

产品的加工制造是一个以生产部门为核心，以生产订单为线索，需要包括计划，物流，质量等业务部门同步合作的业务流程。SIMATIC IT 的生产订单管理组件可以对来自 ERP 等其他系统的生产订单进行精确分派和有效分解，结合其他组件提供的工艺数据和质量规范等信息，在FRAMEWORK 中生成详细的生产作业指示，并下发到相关操作人员的显示屏幕上。在生产现场情况出现变化时，通过生产订单管理组件可以及时调整订单的分派，同时这一组件为 ERP 等其他系统及时地了解生产订单的执行情况提供了可能。

产品的加工过程就是物料的物理形态和化学成分不断变化的过程，SIMATIC IT 的物料管理模块可以接收来自 ERP 等其他系统的物料基本信息(物料类，定义，批，属性，物料清单等)，检查生产作业所需物料的数量和位置，在生产作业的执行过程中自动或手工地记录来自生产现场的数据。对物料的跟踪可以具体到生产建模中的每个单元，通过跟踪物料在工厂内的流动情况，可以分析并解决与物料废品及返工相关的问题。通过物料跟踪信息的收集，系统可以记录物料的完整的后溯和前溯族系图。

同样地，生产人员是制造系统中的一个基本资源，SIMATIC IT 的人员管理模块可以完成生产作业到具体的班组或操作员工的排程，并且将每人的作业时间与设备，生产订单，物料批次和生产过程数据等关联起来，记录生产过程中每个员工的操作情况。

协同的过程控制与管理

在生产环节日益复杂，设备速度不断提高的今天，如何保持高质高产和保证不同批次产品质量的一致性，是过程管理与控制的关键。通过 SIMATIC IT，各个业务部门不但可以了解实时的生产情况，更可以对多数据源的数据进行相关性分析，从物料，设备，人员，环境等多个角度找到影响产品质量的原因，达到稳定的产品质量和更高的整体运行效率。

SIMATIC IT 的实验室管理组件 UNILAB，作为专业的 LIMS 解决方案，进一步提供了将实验室的采样和离线质量测试工作集成到整个生产流程中的可能性，通过 FRAMEWORK 的配置，可以在生产作业中触发相应的采样和测试工作，并将检测结果作为驱动相关作业的条件。这样就将制造环节中的在线和离线质量数据无缝地集成在一起，为保证产品质量和提高产品一致性提供了有利的条件。

协同的性能分析

在使用了 PLC,DCS,SCADA 等自动化系统的生产现场，上述生产过程数据可以通过 SIMATIC IT的实时数据库 RTDS 自动地采集。为了对生产过程进行分析，以优化生产管理，SIMATIC IT 的HISTORIAN 提供了具有压缩算法的历史数据归档和灵活的工厂绩效分析器功能。通过在FRAMEWORK 中对 KPI 关键绩效指标的定义，SIMATIC IT 的生产作业可以自动执行周期性的或基于事件的生产绩效计算和保存。

由于企业的生产过程具有持续性和实时性的特点，大量生产数据需要及时地汇聚成不同层次的生产信息，提供给与生产相关的业务部门。SIMATIC IT 产品内嵌了全球著名的商业智能软件Business Object 作为自动化的报告工具。通过将生产过程中的大量数据转变为业务人员可以直接使用的信息，SIMATIC IT 不但可以提供大量实用的标准报表，也可以由业务人员根据需要方便灵活地定制各种生产管理报表。

协同作业

SIMATIC IT 不但通过生产建模的方式把所有生产作业建立在工厂的物理模型之上，以显式的规则方式对生产作业进行组态，避免了常规软件程序所带来的大量编程工作和后期维护的困难，而且它为生产企业提供了将标准操作流程固化在软件系统中的新功能，这为企业进行 ISO 族和 GxP 系列认证工作提供了坚实的管理基础。

SIMATIC IT 的建模功能还为管理生产过程中的例外情况提供了很大的灵活性，通过设定例外情况下的一系列相应措施，SIMATIC IT 的消息管理功能可以将信息自动地传递到相关人员的电脑屏幕或手持设备上，成为处理例外情况的管理者和协调员。

一个面向未来的选择

SIMATIC IT 具有的开放架构，可以将企业原有的或第三方的应用程序通过 COM 技术无缝地集成到生产流程中，就像集成自有的组件一样，如果原有的或第三方的应用程序没有建立在 COM技术上，也可以通过在 VB 或其他软件中开发的通讯包裹器将他们包裹起来。

通过与业务系统，控制系统和其他应用软件的完美集成，SIMATIC IT 可以为工厂的生产过程提供生产准备，生产运行，过程控制与管理，性能分析和作业协同等功能，成为企业信息化建设中的最佳选择。

来源：e-works