汽車(chē)動(dòng)力總成的信息化解決方案[一]

西門(mén)子MCIS是針對發(fā)動(dòng)機和變速箱等汽車(chē)動(dòng)力總成部件生產(chǎn)而提供的完整信息化解決方案，是為適應車(chē)間級和工廠(chǎng)級信息化需求而開(kāi)發(fā)的運動(dòng)控制信息系統。它具有較強的開(kāi)放性，不同的工控產(chǎn)品可以連接在共同的網(wǎng)絡(luò )結構下，軟件平臺統一，硬件結構一致，提供與上位管理軟件開(kāi)放性的接口，為實(shí)現全廠(chǎng)ERP提供了軟件保障。

隨著(zhù)計算機及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的日益普遍運用，汽車(chē)制造業(yè)走向網(wǎng)絡(luò )化、集成化已成為必然的趨勢和方向。目前流行的ERP對于汽車(chē)制造業(yè)來(lái)說(shuō)，側重于通常的管理部門(mén)(人、財、物、產(chǎn)、供、銷(xiāo))或設計、開(kāi)發(fā)等上層部門(mén)，而工廠(chǎng)、車(chē)間的最底層加工設備——數控機床不能夠連接網(wǎng)絡(luò )或信息化系統就必然成為制約汽車(chē)制造業(yè)工廠(chǎng)信息化的瓶頸。ERP沒(méi)能真正地解決汽車(chē)制造工廠(chǎng)最關(guān)鍵的問(wèn)題，而對于面臨日益全球化競爭的現代汽車(chē)制造工廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，第一是要大大提高機床的數控化率，即數控機床必須達到起碼的數量或比例，第二就是所擁有的數控機床必須具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在工廠(chǎng)、車(chē)間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無(wú)阻。

西門(mén)子MCIS ( Motion Control Information System ) 正是為適應汽車(chē)動(dòng)力總成車(chē)間信息化而設計開(kāi)發(fā)的，它包含了基于以太網(wǎng)的眾多信息模塊，根據實(shí)際應用的不同要求，定制成車(chē)間級信息管理系統，并提供了完善的通訊接口與ERP連接，為汽車(chē)工廠(chǎng)實(shí)施ERP管理提供可靠的軟件保障。

MCIS的結構與功能

1. 系統結構

通常的制造業(yè)信息系統由ERP、MES和生產(chǎn)控制級三層結構組成(如圖 1所示)。西門(mén)子MCIS是中間層的制造執行系統，是連接生產(chǎn)級與ERP的橋梁，以實(shí)現信息流在底層和上層的暢通無(wú)阻，同時(shí)具有信息收集、統計、分析和處理功能。MCIS與ERP之間相互獨立又相互關(guān)聯(lián)， MCIS構成了一個(gè)功能完善的車(chē)間管理信息系統。

2. MCIS的功能模塊

MCIS是針對發(fā)動(dòng)機和變速箱等汽車(chē)動(dòng)力總成部件生產(chǎn)而提供的完整信息化解決方案，它具有分布式的網(wǎng)絡(luò )優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)開(kāi)放性的運動(dòng)控制信息系統。在實(shí)際工程應用中，不同的工控產(chǎn)品可以連接在共同的網(wǎng)絡(luò )結構下，軟件平臺統一，硬件結構一致。它主要由以下幾大模塊組成：生產(chǎn)數據管理、NC程序管理、刀具管理、維修管理和遠程診斷(如圖2所示)。

(1)生產(chǎn)數據管理

生產(chǎn)數據管理包含機床數據獲取(MDA)、工件監控和跟蹤(PMT)、生產(chǎn)數據獲取(PDA)功能模塊。

機床數據獲取(MDA)

該功能模塊通過(guò)OPC自動(dòng)化接口和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行生產(chǎn)數據的收集統計完成報警信息的分類(lèi)歸檔、機床運行狀態(tài)參數分析比較、設備整體效率分析等δ堋M?中，MDA IFC安裝在連接單臺機床的控制面板上，MDA HMI安裝在工作站上，最多可連接16臺設備、MDA PLANT安裝在服務(wù)器上，負責信息的分析和管理。信息顯示方式可選擇表格、曲線(xiàn)、棒圖等多種形式。

機床操作面板(如PCU50)與PLC之間的數據傳遞是通過(guò)OPC自動(dòng)化接口來(lái)完成的。PLC向上傳遞的數據統一放在DB13數據塊中，同類(lèi)數據信息放在相同的位、字節、字或雙字中，MDA軟件模塊以相同的地址收集數據信息。到目前為止，全球范圍內已有近300家公司加入了OPC基金會(huì )這個(gè)國際標準組織，其中包括了所有大型的控制設備廠(chǎng)商和控制軟件供應商，這樣保證了西門(mén)子MCIS具有很大的開(kāi)放性，可以集成不同廠(chǎng)商的控制設備在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中。當操作面板與服務(wù)器之間的工業(yè)以太網(wǎng)通訊出現故障時(shí)，收集的生產(chǎn)數據被暫時(shí)緩存在操作面板的小型數據庫中，通訊恢復正常后再向服務(wù)器中的大型數據庫傳送，避免生產(chǎn)數據丟失。

工件監控和跟蹤(PMT)

生產(chǎn)數據管理軟件包PMT為操作員提供了對生產(chǎn)設施的最優(yōu)化支持。許多功能的目的在于優(yōu)化車(chē)間操作。將所有的加工結果以及來(lái)自生產(chǎn)和裝配的附加數據長(cháng)期地保存在永久性存儲器中，對于調查產(chǎn)品責任來(lái)說(shuō)非常重要。用戶(hù)獲得對車(chē)間操作的最優(yōu)化支持：透明的零件管理、滿(mǎn)足產(chǎn)品責任立法的要求和在索賠情況下，通過(guò)零件跟蹤和目標檢索，減少優(yōu)惠和保修成本。

生產(chǎn)數據獲取(PDA)

生產(chǎn)數據管理PDA軟件包從ERP系統(例如SAP R / 3)獲得例如生產(chǎn)訂單等規定數據，并使操作員在生產(chǎn)級通過(guò)操作人員對話(huà)框使用這些數據。反過(guò)來(lái)，工件計數或者報廢原因等來(lái)自生產(chǎn)的反饋信息記錄在生產(chǎn)服務(wù)器中，這些項還可以傳送到ERP系統。

PDA允許將來(lái)自ERP系統的生產(chǎn)訂單數據傳送以后獨立地運行。將訂單分發(fā)給較低級別的工作站，可以保證在出現電源或者服務(wù)器故障的情況下也可以在生產(chǎn)級別獨立地運行。這種雙級獨立的方案保證了系統的高可靠性

(2)NC程序管理(DNC)

DNC用于工件程序的管理，可進(jìn)行NC程序和數據的上載及下傳，其結構如圖3所示。DNC IFC SINUMERIK安裝在連接單臺機床的控制面板上;DNC HMI安裝在工作站上，最多可連接16臺設備;DNC PLANT安裝在服務(wù)器上，實(shí)現各機床加工程序的統一管理。NC程序存放在Windows或Unix文件系統中，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行文件的傳遞。

(3)刀具管理( TDI )

刀具管理是運動(dòng)控制信息系統獲取刀具數據信息( MCIS TDI )的接口，通過(guò)該功能模塊可以得到車(chē)間所有刀具的詳細信息，方便操作人員瀏覽和操作。它能設定刀具的功能參數，生成刀具管理計劃，根據一定的數學(xué)模型生成刀具訂單，并提供了外圍設備接口。圖4顯示的是刀具信息瀏覽和刀具訂單的畫(huà)面。