西門子MCIS是針對發(fā)動機(jī)和變速箱等汽車動力總成部件生產(chǎn)而提供的完整信息化解決方案，是為適應(yīng)車間級和工廠級信息化需求而開發(fā)的運(yùn)動控制信息系統(tǒng)。它具有較強(qiáng)的開放性，不同的工控產(chǎn)品可以連接在共同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，軟件平臺統(tǒng)一，硬件結(jié)構(gòu)一致，提供與上位管理軟件開放性的接口，為實(shí)現(xiàn)全廠ERP提供了軟件保障。
隨著計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益普遍運(yùn)用，汽車制造業(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對于汽車制造業(yè)來說，側(cè)重于通常的管理部門（人、財、物、產(chǎn)、供、銷）或設(shè)計、開發(fā)等上層部門，而工廠、車間的最底層加工設(shè)備——數(shù)控機(jī)床不能夠連接網(wǎng)絡(luò)或信息化系統(tǒng)就必然成為制約汽車制造業(yè)工廠信息化的瓶頸。ERP沒能真正地解決汽車制造工廠最關(guān)鍵的問題，而對于面臨日益全球化競爭的現(xiàn)代汽車制造工廠來說，第一是要大大提高機(jī)床的數(shù)控化率，即數(shù)控機(jī)床必須達(dá)到起碼的數(shù)量或比例，第二就是所擁有的數(shù)控機(jī)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、車間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無阻。
西門子MCIS ( Motion Control Information System ) 正是為適應(yīng)汽車動力總成車間信息化而設(shè)計開發(fā)的，它包含了基于以太網(wǎng)的眾多信息模塊，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的不同要求，定制成車間級信息管理系統(tǒng)，并提供了完善的通訊接口與ERP連接，為汽車工廠實(shí)施ERP管理提供可靠的軟件保障。
MCIS的結(jié)構(gòu)與功能
1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
通常的制造業(yè)信息系統(tǒng)由ERP、MES和生產(chǎn)控制級三層結(jié)構(gòu)組成（如圖 1所示）。西門子MCIS是中間層的制造執(zhí)行系統(tǒng)，是連接生產(chǎn)級與ERP的橋梁，以實(shí)現(xiàn)信息流在底層和上層的暢通無阻，同時具有信息收集、統(tǒng)計、分析和處理功能。MCIS與ERP之間相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)， MCIS構(gòu)成了一個功能完善的車間管理信息系統(tǒng)。
2. MCIS的功能模塊
MCIS是針對發(fā)動機(jī)和變速箱等汽車動力總成部件生產(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)，是一個開放性的運(yùn)動控制信息系統(tǒng)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，不同的工控產(chǎn)品可以連接在共同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，軟件平臺統(tǒng)一，硬件結(jié)構(gòu)一致。它主要由以下幾大模塊組成：生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、NC程序管理、刀具管理、維修管理和遠(yuǎn)程診斷(如圖2所示)。
（1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理
生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理包含機(jī)床數(shù)據(jù)獲取(MDA)、工件監(jiān)控和跟蹤(PMT)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)獲取(PDA)功能模塊。
● 機(jī)床數(shù)據(jù)獲取(MDA)
該功能模塊通過OPC自動化接口和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集統(tǒng)計，完成報警信息的分類歸檔、機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)分析比較、設(shè)備整體效率分析等功能。圖3中，MDA IFC安裝在連接單臺機(jī)床的控制面板上，MDA HMI安裝在工作站上，最多可連接16臺設(shè)備、MDA PLANT安裝在服務(wù)器上，負(fù)責(zé)信息的分析和管理。信息顯示方式可選擇表格、曲線、棒圖等多種形式。
機(jī)床操作面板(如PCU50)與PLC之間的數(shù)據(jù)傳遞是通過OPC自動化接口來完成的。PLC向上傳遞的數(shù)據(jù)統(tǒng)一放在DB13數(shù)據(jù)塊中，同類數(shù)據(jù)信息放在相同的位、字節(jié)、字或雙字中，MDA軟件模塊以相同的地址收集數(shù)據(jù)信息。到目前為止，全球范圍內(nèi)已有近300家公司加入了OPC基金會這個國際標(biāo)準(zhǔn)組織，其中包括了所有大型的控制設(shè)備廠商和控制軟件供應(yīng)商，這樣保證了西門子MCIS具有很大的開放性，可以集成不同廠商的控制設(shè)備在同一個網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)操作面板與服務(wù)器之間的工業(yè)以太網(wǎng)通訊出現(xiàn)故障時，收集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)被暫時緩存在操作面板的小型數(shù)據(jù)庫中，通訊恢復(fù)正常后再向服務(wù)器中的大型數(shù)據(jù)庫傳送，避免生產(chǎn)數(shù)據(jù)丟失。
● 工件監(jiān)控和跟蹤(PMT)
生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理軟件包PMT為操作員提供了對生產(chǎn)設(shè)施的最優(yōu)化支持。許多功能的目的在于優(yōu)化車間操作。將所有的加工結(jié)果以及來自生產(chǎn)和裝配的附加數(shù)據(jù)長期地保存在永久性存儲器中，對于調(diào)查產(chǎn)品責(zé)任來說非常重要。用戶獲得對車間操作的最優(yōu)化支持：透明的零件管理、滿足產(chǎn)品責(zé)任立法的要求和在索賠情況下，通過零件跟蹤和目標(biāo)檢索，減少優(yōu)惠和保修成本。
● 生產(chǎn)數(shù)據(jù)獲取(PDA)
生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理PDA軟件包從ERP系統(tǒng)(例如SAP R / 3)獲得例如生產(chǎn)訂單等規(guī)定數(shù)據(jù)，并使操作員在生產(chǎn)級通過操作人員對話框使用這些數(shù)據(jù)。反過來，工件計數(shù)或者報廢原因等來自生產(chǎn)的反饋信息記錄在生產(chǎn)服務(wù)器中，這些項(xiàng)還可以傳送到ERP系統(tǒng)。
PDA允許將來自ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)訂單數(shù)據(jù)傳送以后獨(dú)立地運(yùn)行。將訂單分發(fā)給較低級別的工作站，可以保證在出現(xiàn)電源或者服務(wù)器故障的情況下也可以在生產(chǎn)級別獨(dú)立地運(yùn)行。這種雙級獨(dú)立的方案保證了系統(tǒng)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(shù)據(jù)的上載及下傳，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。DNC IFC SINUMERIK安裝在連接單臺機(jī)床的控制面板上；DNC HMI安裝在工作站上，最多可連接16臺設(shè)備；DNC PLANT安裝在服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)各機(jī)床加工程序的統(tǒng)一管理。NC程序存放在Windows或Unix文件系統(tǒng)中，通過工業(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(yùn)動控制信息系統(tǒng)獲取刀具數(shù)據(jù)信息( MCIS TDI )的接口，通過該功能模塊可以得到車間所有刀具的詳細(xì)信息，方便操作人員瀏覽和操作。它能設(shè)定刀具的功能參數(shù)，生成刀具管理計劃，根據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型生成刀具訂單，并提供了外圍設(shè)備接口。圖4顯示的是刀具信息瀏覽和刀具訂單的畫面。
（4）維修管理(TPM)
根據(jù)專家實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，建立維修保養(yǎng)計劃，系統(tǒng)會自動提示需要維修保養(yǎng)的設(shè)備和維修保養(yǎng)的內(nèi)容，比如清潔、換油、維修等。在維修保養(yǎng)過程中，從顯示屏幕上可以看到車間正在進(jìn)行的維修保養(yǎng)工作和設(shè)備信息，并可查詢已經(jīng)完成的工作和將要進(jìn)行的維修保養(yǎng)工作。做到定期維修保養(yǎng)，減少誤工時間，延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備的利用率。圖5顯示的是正在進(jìn)行維修保養(yǎng)的設(shè)備畫面和已經(jīng)完成工作的統(tǒng)計。
（5）遠(yuǎn)程診斷(RCS)
服務(wù)管理提供兩種遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，用于遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控以及在故障報警時通過電子郵件進(jìn)行通知。詳細(xì)信息包含在下列模塊中：
● RCS Host 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主機(jī)
● RCS Viewer 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)查看器
● RCS @Event 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)@Event
遠(yuǎn)程診斷功能使機(jī)床制造商或服務(wù)人員能夠迅速聯(lián)機(jī)到現(xiàn)場，異地對機(jī)床進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，能夠?qū)Ψ?wù)任務(wù)進(jìn)行更為詳細(xì)的準(zhǔn)備，幾位專家用電話會議形式同時提出解決方案，最終達(dá)到縮短停機(jī)時間的目的。當(dāng)發(fā)生故障報警時，自動以電子郵件的形式發(fā)送給管理者和技術(shù)人員，及時做出處理。
工程應(yīng)用
國內(nèi)某柴油機(jī)廠新建的發(fā)動機(jī)車間生產(chǎn)線由缸體、缸蓋線組成，現(xiàn)場控制設(shè)備包括西門子的數(shù)控設(shè)備840D和可編程控制器S7等，每臺機(jī)床分別連接一個PCU50。把這些不同的工控產(chǎn)品連接到同一個信息系統(tǒng)中，首先要建立工業(yè)以太網(wǎng)。根據(jù)用戶所要實(shí)現(xiàn)的功能，我們選擇MDA、DNC和RCS建成一個車間級信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖形監(jiān)視、報警信息歸檔統(tǒng)計、機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)分析比較、OEE設(shè)備整體效率分析、加工程序管理和遠(yuǎn)程診斷等功能。
● 圖形化的監(jiān)視功能：機(jī)床的工作狀態(tài)通過七種顏色的圖形顯示出來，監(jiān)視管理員從圖形的不同顏色很容易了解機(jī)床的工作狀態(tài)，不用到機(jī)床運(yùn)行現(xiàn)場巡查就可知道機(jī)床的運(yùn)行情況，圖6所示的是缸體生產(chǎn)線的圖形監(jiān)視畫面。
● 報警歸檔統(tǒng)計功能：機(jī)床的當(dāng)前報警和歷史報警都被歸檔到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，管理員可以根據(jù)需要定義報警過濾器，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分類處理，集中顯示經(jīng)過過濾后的報警信息，便于分析發(fā)生報警的原因；對于歷史報警，數(shù)據(jù)庫分類歸檔處理，統(tǒng)計出一段時期內(nèi)發(fā)生報警的時間和報警發(fā)生的頻率，統(tǒng)計結(jié)果如圖7所示，可以分別用表格和棒圖顯示。
● 機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)分析比較功能：對機(jī)床運(yùn)行的狀態(tài)歸類分析比較，計算出機(jī)床運(yùn)行過程中各狀態(tài)占用的時間及其所占百分比，特別是機(jī)床可利用率和實(shí)際使用率以棒圖和表格的形式進(jìn)行比較，給生產(chǎn)管理者提供了直觀的決策依據(jù)。機(jī)床狀態(tài)參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果如圖8 所示。
● OEE設(shè)備整體效率分析：OEE指標(biāo)是一個統(tǒng)計規(guī)律的綜合性指標(biāo)，它反映了設(shè)備可利用率、實(shí)際使用率、產(chǎn)品合格率和設(shè)備運(yùn)行性能等指標(biāo)，它涉及到設(shè)備和管理的各個方面，利用該項(xiàng)指標(biāo)，可以從宏觀上評價出車間的生產(chǎn)運(yùn)行管理情況。OEE顯示結(jié)果如圖9所示，其中Availability表示在計劃生產(chǎn)時間內(nèi)設(shè)備的可利用率，Utilization表示設(shè)備的實(shí)際使用率，Performance表示實(shí)際循環(huán)周期與目標(biāo)循環(huán)周期之間的差別，Quality表示產(chǎn)品質(zhì)量合格率，OEE綜合反映以上指標(biāo)。
● DNC程序管理：使用該軟件模塊實(shí)現(xiàn)了NC加工程序的統(tǒng)一管理，完成NC 程序管理和歸檔，完成程序的上傳、下傳，可為整條生產(chǎn)線機(jī)床提供最新的 NC 程序。對于每個NC 程序都有可在 SINUMERIK 上顯示的詳細(xì)信息。NC 程序的管理信息包括NC 程序名稱、NC 數(shù)據(jù)類型(例如，MPF、SPF、TOA 等)、NC 程序的版本識別（1 到 99）、NC 程序啟用識別、NC 程序試車識別、NC 程序的作者和修改者、最后訪問 NC 程序的日期、NC 程序的評論文件。同時具有NC 程序比較、分級授權(quán)管理功能。圖10所示的是加工程序下載時的一個畫面。
（轉(zhuǎn)載）
