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    学习VDI 5600标准专栏(七)

    发布时间:2021-05-27 16:10          作者:鼎格工业软件

     

    MES系统的

    逻辑接口

     

     

    前几期我们介绍了VDI5600第一、第二、第四和第五部分,这四部分内容特点偏重于制造业务层面。 本文要介绍VDI5600第三部分: 《机器和工厂控制的逻辑接口》(以下称标准),是唯一偏重于技术,用于定义MES系统和制造现场机器数据交互接口的标准。

     

     

    一 解决方案

     

     

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    MES系统一个重要作用,就是采集、分析和展示制造现场的数据和动态信息。 对于制造现场各不相同的设备和控制系统,以及不同的信息和组合,会产生成千上万个数据点,MES系统如何面对? 标准通过图1提出了解决方案:

     

    图一 自动化金字塔

     

    图1 中间的“自动化金字塔”,展示了企业从管理层到现场运行层的关系; 右侧展示了企业各类计划和控制应用和生产过程的设备驱动和控制组件信息传递的关系,即通过建立“信息模型”实现交互; 箭头表示了“信息模型”的定位,即在制造控制层和制造单元/流程管理层之间建立数据接口。

    为了实现“信息模型”的功能,标准以创建逻辑界面方式,构建管理层和现场运行层信息交互的平台。

     

    二 信息模型

     

     

     

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    标准建议用建模语言(标准用OWL语言),创建逻辑界面,用文件夹方式建立数据结构和数据点,以此构建信息模型。 标准提出逻辑界面的顶层结构如图2 所示:

    图2   逻辑界面的第一层

     

    图2 就是逻辑界面的第一层,包含六个结构层次元素:
    · 产品

    产品具有层次结构,不仅是最终产品,还包括工件、组件、半成品、原材料、初级产品等。 产品由测试结果、文档、描述性数据等组成。
    · 生产订单

    生产订单结构层次,概括了控制产品制造的所有特定的订单元素,以及资源的供应。
    · 过程

    过程结构层次,概括和描述所有的生产过程(含子过程),包括工艺参数、工艺顺序、工艺规划等元素。
    · 资源

    这个结构层次的元素,用于描述产生资源。 包括工厂、机器人、机器等,以及它们的状态、设备和相关信息等。
    · 时间同步

    这一结构层次的元素,用于让机器时间去适应MES系统的时间,实现同步。 比如,使用PLC进行时间同步。
    · 一般数据点

    这包括所有独立于生产系统的记录的值和参数。 如环境和环境条件,包括空气分析值、湿度、污染物、环境温度等。

     

    标准以上述结构层次元素为导向,提供了以下所有层次的结构和底层元素的说明和定义。 图3 就是一个实例:

     

    图3 定义产品分类

     

    图3是从第一层产品到第四层产品分类,实现产品分类定义的实例。 标准中提供了全结构详细定义,可以直接参照和投入应用。

     

    三 应用建议

     

     

     

     

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    有了上述的逻辑界面和接口,对于如何应用,标准通过一个实例,建议通过矩阵表方式,辅助接口的定义。 参见表 1:

     

    表1   MES任务分配表实例

     

    表1 横向是MES任务,纵向是逻辑界面结构第一层和第二层的结构元素,即数据点; 第二层结构元素和MES任务相交的“X”,表示和MES任务的相关性。 表1 的形成,是逐个给数据点元素分配MES任务,即标识“X”。 表1 是汽车质量数据保证统计软件接口数据和MES关联的实例,将数据点分配给MES任务,并映射到AQDEF数据格式规范上(汽车质量数据交换格式),为两个系统数据交互定义接口。

    图4  信息模型的分配关系

     

    分配表只是工具,借助它便于定义图4所示的分配关系。 分配的实质: 向上分配MES任务,向下映射到现有标准。 这方法能切实有效地帮助我们定义和创建数据交互信息模型。