「个人心得」画了七张图,说说我理解的Digital

昨天,偶尔和老板一起聊西门子的数字化路线,灵感发现觉得找个例子画出这些图,是解释Digital的一个好办法。说动就动,今早就把它们画出来了,这里要致谢下老板,给我灵感啊!

鉴于原创的要求,就把这七幅图所描述的我的思路做个简单介绍。从一个具体的零件产品开始,拆分它后指出具体的工艺。鉴于装配需要定制化产线,设计加工工站。又牵涉到新的行业,工作母机设计,其需求则是来自于产品装配需求。继而进一步谈到产线设计。这三幅图,都是关注于产品,工作母机,产线的工程阶段,其所对应的阶段算是工程阶段,主要涉及的数据平台也是PLM。在产线布局后,主要谈及具体生产阶段,广义的MES,一张图指出对于此产品所涉及的机器,工具,以及可结合第一张图看MES所关注的对象。至此算是画完了工程和制造两阶段的内容。

任何企业的生产过程都可以概括为,供应链(采购),工程,生产和供应链(销售)主要四个过程。具体执行种可能四个过程并不全部存在。这四个过程首尾两端是企业层的在ERP上兑现,生产在MES上兑现,工程在PLM上兑现。因而其系统间必然存在数据流动。最后两图是根据个人所知,给出一些系统内和系统间数据流动的方向。

虽然尽了最大努力尝试画清楚这几张图,但是个人水平有限,可能还是有很多盲点。留待日后再慢慢改进吧!如果你觉得这七张图还不错,转载或翻画时候请注明出处,谈不上版权,不过至少我还是希望我的知识不会被冒用。

「个人心得」画了七张图,说说我理解的Digital

上面是第一张图,用一个典型的电子行业的接插件为例,阐述其零件包含冲压成型的插针和注塑成型的外壳,两者经过装配得到最终产品。拓展产品可知道,冲压需要使用冲压模具设计工具,如NX PDW,需要对冲压成型进行仿真,如Dynaform。其制造过程需要冲压模具和压机配合完成。就制造端而言,MES的监控关注的是SPM, TAKT,STROKE,FEED之类的参数;相应注塑需要使用注塑模具设计工具,如NX MW,需要对注塑成型进行仿真,如Moldflow。其制造过程需要注塑机和注塑模具配合完成。MES得监控关注的是成型温度Temperature,注塑压力Force,成型时长Time,每模穴数,每穴数量等。而装配由于是非标准的产线设计,因而不可避免需要用到产线设计工具,如NX CAD,产线每个工站的运动仿真工具,如NX MCD,工站和整线的仿真工具,如Tecnomatix。对于客制化的装配线,MES监控关注的内容,则是Cycle Time, Quality, OEE, SPM, Router和相应的PLC参数。

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第二幅图是第一幅关于客制化产线,工站设计的拓展,一个工站基本有PLC,驱动马达,机械执行机构三部分组成,对应而言也就是涉及机械、电气和自动化三部分,某些工站可能还涉及软件。这里从设计上来看,不可避免又要用的如NX,MentroGraphics,SIMATIC甚至VS等工程设计工具。对于产线的样机如果可能进行数字环境下的验证,则不可避免需要用到NASTRAN,SIMCENTER,LMS,SIMATIC等仿真工具。这里如果如果用整套在计算机中对应的数字双胞胎进行打通连接的反正就能得到数字化工程的双胞胎的数字虚体。针对某个领域,如结构,热力学,电磁学的仿真验证,则可认为是数字化验证双胞胎,另一种数字虚体。

「个人心得」画了七张图,说说我理解的Digital

第三张是对第二张从工站级别向产线级别的拓展,系统的范围不再局限与一站。在这个层面我们关注的是整个产线的布局,是U形还是L形还是I形。这个层面的数字虚体,关注的是产线节拍Cycle Time,OEE爬坡。这个层面工程阶段的虚体就是离散仿真工具,如Plant Simulation, Simio等,相应对应的数字虚体,也可以理解成是数字化产线设计双胞胎。这个层面上MES关注的则是能源管理,预防性维护,资产性能管理之类的话题。

「个人心得」画了七张图,说说我理解的Digital

上面第四张图,阐述的是MES与工厂的特性密不可分的,在上述这样的产品其对应的设备由冲压机床,注塑机和客制化装配线三者组成,其关注的对象也必然是这三类。简单化从业务角度考虑,需要解决的就是不同设备PLC的网络接入,这是连接层的问题。而在其业务的上层管控层,对于不同类型机器因其关注数据不同,也略有差异,大体而言涉及电子看板,Eaddon,计划排程,质量管理,资源管理等相应高级模块。这里忽略了通信层,不是说它不重要,而是通信解决的是信息传输问题,与工厂的生产业务想干度较低,因而只是指出并未画出。

「个人心得」画了七张图,说说我理解的Digital

这张图试图从产品的四个阶段,需求-工程-制造-销售来阐述对应会用到的工程数据系统。其中在浴盆曲线的两端需求和销售基本上是有电子商务来完成的,涉及的工程系统平台主要就是CRM和ERP,但拓展来看在工程和制造阶段涉及的系统则主要是PLM和MES,PLM是从数据管理角度出发的,其并不能实现工程工作的需求,因而出现了需要与具体工程工具集成的需求。相应在制造阶段MES,也有集成要求,不过它主要集成的是设备,需要将设备连入,因而一句话很多,自动化是工业物联网的基础。这里的系统间的箭头也表达了它们之间的集成需求,这种集成目前从实践而言多数是基于服务的弱集成。细看下来,Engineering和Manufacturing阶段的数字化技术复杂度远高于Digital eCommence.这里也澄清下,前后两段的CRM和ERP并不是表达不需要集成其它工具,只是其难度远低于工程和制造,比如集成Office,或者添加个文档附件,这些相比都是简单一点的。

「个人心得」画了七张图,说说我理解的Digital

这张图,则是描述了几个系统间,我见到的几个集成关系,PLM与MES集成,常常是PLM将产品的相关作业指导书,图纸等相应基础能容推送给MES作为参照。而MES则根据实际生产产生一些需求,或服务于产品改型或服务于新一代产品设计。MES与ERP的集成,则常常是PP与Scheduling间的集成,SAP的PP负责高层次的生产计划,而Scheduling则负责将这些高层次的生产计划拆分成每个Shift可以执行的具体计划,并且根据执行进度向SAP汇报整体计划完成程度。当然SAP和MES间也可能有MM,FICO与基础物料资源的集成,一些基础物料信息,财务信息被从SAP同步到MES作为参考。而PLM和SAP的集成,则常常是PLM的一些工程数据推送作为SAP MM里MRP主数据的基础内容,诸如产品的base unit,base quainty等。

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