【正文】 C o n t r o l l e r ( E I C )E q u i p m e n t D r i v e r ( E D )P L CT e x t u r eE t c hD i f f u s i o nP E C V DS c r e e nP r i n t e rT e s t e rS o r t e rS e r i a l P o r t E t h e r n e tO P C C u s t o m F T PW I P T r a c k i n gD a t a C o l l e c t i o nE q u i p m e n t M o n i t o r amp。? 提高工廠運(yùn)營效率和提高生產(chǎn)力。 CAPITYLNGLOT RELASESCHDUINGFINTE PRODSCHULINGI amp。? 允許操作員針對數(shù)據(jù)采集點(diǎn)在線記錄質(zhì)量信息 Annotation? 設(shè)置控制規(guī)格上下限 Control Limits 及 Warning Limits39 / 58? 設(shè)置目標(biāo)質(zhì)量規(guī)格上下限 Spec Limits? 過程失控自動(dòng)處理。38 / 58圖 49　質(zhì)量管理 Pareto 圖? 追蹤返修組件的處理記錄：降級或報(bào)廢等。? 根據(jù)工單計(jì)劃與實(shí)際發(fā)貨時(shí)間對比，計(jì)算工單達(dá)標(biāo)率。35 / 58圖 46　物料管理頁面? 配置 Dispatch Rule，保證物料的使用按照 FIFO 等規(guī)則。在車間實(shí)際發(fā)生的所有事務(wù)記錄中，操作人員及操作時(shí)間都被記錄，因此以下不再說明。這些都根據(jù) MES 需要，按照統(tǒng)一的設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行重新組織、轉(zhuǎn)換，從而有成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)框架下的數(shù)據(jù)整體。此外，MES 的 XML 架構(gòu)能輕松地直接與其它應(yīng)用程序聯(lián)系，支持多個(gè)連接和傳輸，可靠地發(fā)送和檢索數(shù)據(jù)。3．4 MES 的實(shí)現(xiàn)構(gòu)架3．4．1 應(yīng)用開發(fā)(管理)平臺(tái)高性能分布式架構(gòu)半導(dǎo)體 MES 系統(tǒng)是建立在分布式的 架構(gòu)之上，基于 Web 的應(yīng)用程序。避免在既定步驟以外運(yùn)送或處理產(chǎn)品，直到所有問題都得到解決為止。工作流程管理模塊設(shè)計(jì)提供界面直觀的工作流程模型，采用了拖放工具、使設(shè)置動(dòng)態(tài)路徑、添加新步驟、變更生產(chǎn)需求以及變更客戶訂單變得更加容易，具有修訂控制和跟蹤能力。MES 需要提供與主流 ERP 系統(tǒng)（如 SAP 或Oracle）預(yù)先集成。此外，根源分析和查找影響品質(zhì)的主要因素可以極大地降低質(zhì)量問題帶來的成本。3）需求描述：? 生產(chǎn)現(xiàn)狀完成情況報(bào)表需求分析：? 按工單查看完成情況? 按產(chǎn)品編碼查看在制品狀況23 / 58? 計(jì)算周轉(zhuǎn)率4）需求描述：? 生產(chǎn)現(xiàn)狀完成情況報(bào)表需求分析：? 按工單查看完成情況? 按產(chǎn)品編碼查看在制品狀況? 計(jì)算周轉(zhuǎn)率5）需求描述：? 一次合格率需求分析：? MES 需能夠識(shí)別產(chǎn)品不合格及維修歷史，計(jì)算一次合格率? 從一次合格率出發(fā)，進(jìn)行根源分析6)需求描述：? 工序質(zhì)量分布圖? 產(chǎn)線物料狀況實(shí)時(shí)報(bào)表 需求分析：? 報(bào)廢 Pareto 圖? 不合格原因 Pareto 圖? 實(shí)時(shí)匯報(bào)產(chǎn)線和車間虛擬庫存的用料情況7) 需求描述：? MES 系統(tǒng)提供與其他輸出顯示或提示設(shè)備的信息傳遞功能? 生產(chǎn)工序可視化看板顯示? 生產(chǎn)工序異常的報(bào)警（亮色及聲音）? 生產(chǎn)進(jìn)度量、完成量看板顯示? 生產(chǎn)質(zhì)量合格量、不合格量需求分析：? MES 能夠與顯示設(shè)備集成并傳輸所需信息針對 MES 提出當(dāng)前主要需求如下 ：? 產(chǎn)品制造歷史追溯24 / 58? 工序流轉(zhuǎn)記錄? 用記錄料 – 記錄消耗物料的批次和數(shù)量以及其他相關(guān)供應(yīng)商信息? 返修歷史及物料更換記錄? 物料使用歷史追溯? 當(dāng)發(fā)現(xiàn)物料問題時(shí)，能夠通過輸入物料批次號(hào)在 MES 系統(tǒng)中及時(shí)獲得使用本批次物料的所有產(chǎn)品信息，包括 WIP 在制品、倉庫成品和已發(fā)貨成品。? 通過 MES 的 BOM 管控確保組件構(gòu)造。3）需求描述：? FQC? MES 系統(tǒng)提供對生產(chǎn)完成前 FQC 檢驗(yàn)，已保證生產(chǎn)下線成品的質(zhì)量控制.需求分析：21 / 58? MES 通過掃描成品條碼，自動(dòng)顯示組件功率性能等各項(xiàng)數(shù)據(jù)? 管理不合格品并形成質(zhì)量報(bào)告? 產(chǎn)品下線抽檢：按早、中、晚 3 班次進(jìn)行抽檢。需求分析：? MES 能夠針對不同的料號(hào)定義相應(yīng)的不合格類型、編碼并加以分類管理。MES 系統(tǒng)需能夠按照用戶的配置定時(shí)定量發(fā)出預(yù)警，或防止在此工序進(jìn)行操作。? 對于跨單工序和多工序進(jìn)行返修處理。4）需求描述：? 追蹤產(chǎn)品在各個(gè)工序中的流動(dòng)并采集數(shù)據(jù)需求分析：? MES 追蹤產(chǎn)品、物料在車間發(fā)生的生產(chǎn)活動(dòng)，包括工序流轉(zhuǎn)歷史記錄、返修記錄、不合格記錄、質(zhì)量數(shù)據(jù)、操作人員、時(shí)間等完整歷史記錄。2）需求描述：? 生產(chǎn)車間物理資源建模需求分析：? 要求 MES 能夠?qū)ιa(chǎn)車間物理資源包括設(shè)備、治具等進(jìn)行建模，以最大化資源利用率。對于不同的計(jì)劃狀態(tài)變更，能夠設(shè)置訪問權(quán)限。建議在進(jìn)一步的容量評估和硬件配置討論之后確定系統(tǒng)必須具備的最大反應(yīng)時(shí)間。需求分析：? 每個(gè)組件的唯一編碼將使用匯流帶上的 7 位 S/N，此 S/N 由集團(tuán)集中分配，匯流帶供應(yīng)商負(fù)責(zé)提高相應(yīng)條碼。第二章 碧辟佳陽公司 MES 系統(tǒng)需求分析 碧辟佳陽公司現(xiàn)狀碧辟佳陽公司專業(yè)從事晶硅太陽能組件組裝生產(chǎn)，目前具備 4 條組裝線，19 個(gè)工位，其中包括手工串接和設(shè)備自動(dòng)串接。主要內(nèi)容包括就產(chǎn)品追溯、物料管理、生產(chǎn)過程管理、質(zhì)量管理、設(shè)備資源管理、制造智能報(bào)表等方面的需求進(jìn)行了分析。按模塊劃分為產(chǎn)品13 / 58追溯、物料管理、生產(chǎn)過程管理、質(zhì)量管理、設(shè)備資源管理、制造智能報(bào)表。在 MRP/ERP 所關(guān)注的各項(xiàng)資源中，生產(chǎn)過程信息在企業(yè)的管理系統(tǒng)中它始終是“離線”的，生產(chǎn)過程信息始終不能連續(xù)、自動(dòng)、完整的反映在企業(yè)管理系統(tǒng)中。該課題主要進(jìn)行制造執(zhí)行系統(tǒng)的規(guī)12 / 58劃、架構(gòu)設(shè)計(jì)以及相關(guān)技術(shù)的研究以及模型的研制。但是，在軟件的商品化、成果的推廣應(yīng)用方面還存在很大的差距。但是，我國制造業(yè)水平與發(fā)達(dá)國家相比還有較大的差距。而其它功能如:工作流管理，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，知識(shí)管理等都從功能邏輯中分離出來。TMES 中每個(gè)系統(tǒng)都有各自的處理邏輯，數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)模型和通信機(jī)制。是針對特定的、規(guī)范化的環(huán)境而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，如航空、裝配、半導(dǎo)體、食品等行業(yè)，目前實(shí)現(xiàn)了三層的信息集成。通過建立 MES 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以提供一個(gè)完整的生產(chǎn)管理系統(tǒng)與工業(yè)生產(chǎn)過程控制緊密集成的解決方案，提高企業(yè)的自動(dòng)化水平和管理水平，提高企業(yè)的反應(yīng)速度和競爭能力。 [1]3)國家 863 專家關(guān)于 MES 的定義：制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，簡稱 MES)是處于計(jì)劃層和控制層之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。MEAS 是以宣傳 MES 思想和產(chǎn)品為宗旨，幫助其成員組織在企業(yè)界推廣 MES 制定了一系列研究、分析和開發(fā)計(jì)劃。以監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集遠(yuǎn)距離控制與數(shù)據(jù)收集(Supervisory Control and Data Acquisition :SCADA)為代表的生產(chǎn)過程監(jiān)控軟件等。制造執(zhí)行管理系統(tǒng)(Manufacturing Execution System：MES)是企業(yè) CIMS 信息集成的紐帶，是實(shí)施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略和實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)手段。中國的制造業(yè)企業(yè)面臨日益激烈的國內(nèi)外競爭，中國的半導(dǎo)體工業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn), 如更加靈活的生產(chǎn), 更苛刻的質(zhì)量要求以及具備競爭力的成本。許多企業(yè)通過信息系統(tǒng)的建設(shè)來加強(qiáng)管理，全面提高企業(yè)的競爭力。AMR 于 1992 年提出的三層的企業(yè)集成模型。當(dāng)工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES 能對此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。MES 需要同時(shí)對計(jì)劃層和控制層保持雙向通信能力，從上下層接受相應(yīng)數(shù)據(jù)并反饋處理結(jié)果和生產(chǎn)指令。優(yōu)點(diǎn):對特定的問題，能提供最恰當(dāng)?shù)慕鉀Q問題的能力和易實(shí)現(xiàn)。第四階段:可集成 MES(1ntegratable MES: I－MES)90 年代 AME 向 KIST 提供的先進(jìn)制造研究咨詢報(bào)告(AMEC)中提出了可集成 MES的概念?？杉?MES 通過將面向?qū)ο蠹夹g(shù)，消息機(jī)制和組件技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)開發(fā)中，通過采用高效的基礎(chǔ)框架既大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的集成性和適應(yīng)性，又能滿足關(guān)鍵事物的處理。 [3]11 / 58 MES 的國內(nèi)發(fā)展雖然 MES 的發(fā)展歷史比 MRPII、CAD、CAM 都要短，但它能有效地實(shí)現(xiàn)“以時(shí)間為關(guān)鍵”的制造思想，因而在發(fā)達(dá)國家推廣非常迅速，并給工廠帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。我國對車間層、單元層的研究大都著重于控制模型的研究，很少站在 MES 這一角度從應(yīng)用出發(fā)來研究并開發(fā)面向制造過程的集成化管理和控制軟件。我國在 MES 的理論研究以及實(shí)際應(yīng)用方面，需要進(jìn)一步加大力量。但是碧辟佳陽公司的底層過程控制系統(tǒng)雖已基本實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化，并且在此基礎(chǔ)上形成了相對獨(dú)立的系統(tǒng)，但每個(gè)系統(tǒng)都有各自的處理邏輯，數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)模型和通信機(jī)制，它們形成一個(gè)個(gè)信息孤島，缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理。MES 強(qiáng)調(diào)控制和協(xié)調(diào)，使現(xiàn)代制造業(yè)信息系統(tǒng)不僅有很好的計(jì)劃系統(tǒng)，而且能使計(jì)劃落實(shí)到實(shí)處的執(zhí)行系統(tǒng)。在 MES 與底層控制系統(tǒng)間采用了基于 OPC 技術(shù)的集成，在與上層信息系統(tǒng)間采用了基于 WEB 技術(shù)的集成，并以碧辟佳陽公司為例進(jìn)行了部分實(shí)現(xiàn)。第五章對 MES 在企業(yè)信息化中的定位進(jìn)行了分析，并就 MES 與現(xiàn)有信息系統(tǒng)的集成方案及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究。公司計(jì)劃未來業(yè)務(wù)對象將逐步轉(zhuǎn)向國內(nèi)市場，這將要求碧辟佳陽公司在生產(chǎn)管理模式上從原來的大訂單連續(xù)生產(chǎn)逐步向短周期訂單的生產(chǎn)模式過渡?？s短解決16 / 58問題的時(shí)間，及時(shí)召回已發(fā)貨組件或者控制半成品在 WIP 中的流動(dòng)，防止無附加值加工。2）需求描述：? 車間物料狀況透明化，并可實(shí)時(shí)查詢產(chǎn)線用料狀況需求分析：? 定義車間位置并追蹤物料在車間各個(gè)位置的移動(dòng)? 建立線邊倉并通過報(bào)表實(shí)時(shí)查詢用料狀況? 在線邊倉達(dá)到一定低位庫存時(shí)，預(yù)警提示。? 系統(tǒng)能夠記錄組件消耗物料批次和數(shù)量，在插單發(fā)生時(shí)，能夠繼續(xù)使用現(xiàn)有物料，提高利用率。不合格產(chǎn)品能夠進(jìn)入返修工序，從維修工序離開后能夠根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)入任意工序。? 若耐壓測試設(shè)備能夠提供接口信息，MES 能與耐壓測試設(shè)備集成并自動(dòng)采集測試結(jié)果和規(guī)格值。? 自維修工序，能夠選擇進(jìn)入不同的組裝工序。需求分析：? 通過讀取檢測設(shè)備的 ACCESS 數(shù)據(jù)庫，每個(gè)組件的功率值在檢測工序中錄入到 MES 數(shù)據(jù)庫。? 采集設(shè)備維護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)并在 MES 系統(tǒng)中形成記錄。6）需求描述：? 客戶投訴處理 需求分析：? 能夠根據(jù)組件的 S/N 序列號(hào)查詢 MES 中的工序流轉(zhuǎn)追蹤歷史。? 提供預(yù)警：按不同的狀態(tài)發(fā)出相應(yīng)預(yù)警。標(biāo)準(zhǔn)化的流程定義和管理可以大幅度提高直通率，同時(shí)能夠通過全面改進(jìn)心得和現(xiàn)有的流程來快速增加產(chǎn)量。處理復(fù)雜的流程和環(huán)境MES 可在復(fù)雜的工作流程（如數(shù)百個(gè)加工操作、返工路徑和參數(shù)數(shù)據(jù)收集）中進(jìn)行制程控管系統(tǒng)（WIP）追蹤，以及在晶圓測試、沖模制備、晶背研磨、多模部件、堆棧顆粒集以及最終測試裝箱構(gòu)成整個(gè)解決方案，無需修改系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)這些功能。可按批號(hào)、晶圓、序列號(hào)等，甚至以組合的方式收集數(shù)據(jù)。確保只有那些合格且經(jīng)過校準(zhǔn)的設(shè)備才能用于處理。對 MES 而言，這一層就是生產(chǎn)的計(jì)劃層。由于 MES 將多項(xiàng) XML 技術(shù)作為核心，因此該架構(gòu)非常適用于在完全不同的系統(tǒng)間傳輸信息。安全選項(xiàng)包括：單點(diǎn)登錄、用戶身份驗(yàn)證、電子簽名驗(yàn)證、對單個(gè)數(shù)據(jù)條目的函數(shù)級訪問以及基本角色的配置。4)數(shù)據(jù)是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的，更容易適應(yīng)業(yè)務(wù)(應(yīng)用)的變化。圖 45　物料批次查詢頁面 3：物料管理? 通過 MES 的批次創(chuàng)建功能，創(chuàng)建相應(yīng)的工作流程，在車間接收來料時(shí)將物料批次信息錄入到 MES 系統(tǒng)。? MES 提供的 Mfg Audit Trail 將用于實(shí)時(shí)查詢當(dāng)前 WIP 中某個(gè)組件的工序流轉(zhuǎn)詳細(xì)記錄，作為電子流轉(zhuǎn)卡使用，代替紙張工序流轉(zhuǎn)卡。? 計(jì)算功率平均值并在出貨時(shí)自動(dòng)提供最佳目標(biāo)包裝箱。? 在維護(hù)或首件檢查時(shí)采集設(shè)備參數(shù)規(guī)格數(shù)據(jù)。? 支持 SQL Server, Oracle, DB2 等數(shù)據(jù)庫。? 通過機(jī)臺(tái)監(jiān)視和控制提高產(chǎn)能。1）為使用 PLC 協(xié)議的設(shè)備提供通訊驅(qū)動(dòng)程序。免除操作員手工鍵入，可以消除手工鍵入帶來的對生產(chǎn)的延遲。輸入(讀)時(shí)，由設(shè)備返回的數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器的緩沖區(qū)中，以滿足不同的OPC 客戶的異步數(shù)據(jù)分配或同步數(shù)據(jù)采集要求。圖 55　MES。5．3 MES 與上層 ERP 系統(tǒng)的集成實(shí)現(xiàn)將 MES 的功能整合到 ERP 系統(tǒng)后，將從生產(chǎn)現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)直接傳到 ERP 系統(tǒng)中，將 ERP 原來的功能模塊加以修改或擴(kuò)充，在 ERP 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的管理，是 ERP 功能與 MES 系統(tǒng)真正的無縫集成。2） 引入自動(dòng)化 ID 號(hào)能夠改善生產(chǎn)周期，提高設(shè)備生產(chǎn)率，同時(shí)也可以減少在制品的數(shù)量。3) 為沒有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議提供傳統(tǒng)界面，如從機(jī)臺(tái)或第三方的軟硬件支持下獲取設(shè)備信號(hào)。? 預(yù)防人為過失。在碧辟佳陽公司中，IT 的架構(gòu)如圖MRP PRODUCTCSINGENTRISE OURE PLANIG SYTEMERPFIN MGTACHRM/PAYOLINVETORYMGSHIPING/WAREOUSIROCUEMNT QMORDEMGTBILING SYTEMO