2008年3月1日
任何世界级的制造企业实际上都是一个由许多要素组成的单一系统。在计算机出现之前的日子里，制造和管理层面的要素通过书面记录紧密联系在一起。然而，随着企业的不同部分已经电脑化，企业和车间业务要素之间的脱节出现了。或者，更准确地说，随着企业和车间系统的发展，它们之间的联系并没有保持同步，留下了一个需要弥合的鸿沟。三菱电机新濠国际名古屋工厂(MELCO Nagoya Works)控制器营销部门经理Satoshi Takeda表示，目前制造企业的网络在信息技术(IT)部门操作的企业管理系统和车间生产管理系统之间表现出脱节。从历史上看，业务系统的集成已经独立于自动化系统的集成向前发展。在企业一级，联网涉及在信息技术部门的主持下，开发由个人计算机和工作站组成的大型内部网。这些内部网通过精心构建和维护的防火墙直接连接到万维网。另一方面，在车间一级，各个自动化机器独立运行，通过许多工厂自动化网络协议共享数据或控制信号。工厂自动化工程师目前面临的挑战是将车间自动化孤岛集成在一起并进入企业级。朝日啤酒目前车间一级的自动化水平在世界一流的操作中是相当完善的。大阪朝日啤酒的水田啤酒厂就是一个很好的例子。像大多数生产设施一样，这家啤酒厂的工厂自动化网络是分层组织的。在最低级别上，单个机器充当完整的工作单元。每台机器都有自己的模拟和数字传感器来监测过程变量，如温度。来自这些传感器的值是由可编程逻辑控制器(plc)编排的控制回路的起点。plc提供致动器控制信号，如打开或关闭加热器。这是现场总线级别，在朝日啤酒厂通过CC-Link网络运行。在下一层，啤酒厂使用以太网将单个plc与监控控制和数据采集(SCADA)系统连接在一起。SCADA系统的主要功能是收集工艺和生产数据以供管理审查和存档;提供控制信息以保持所有独立工作单元的协调;并监控整个操作过程中需要人工干预的异常情况。如果需要人工干预，SCADA系统通过无线通信发出警报和指令。Suita Brewery的工程部门经理Yutaka Henmi说，我们已经完全采用无线技术了，因为我们不希望我们的技术人员被固定线路束缚。每个技术人员都携带一部手机，SCADA系统可以调用它。它还可以发送关于问题的详细信息和如何修复的说明短信。此外，每个移动设备都配备了全球定位系统(GPS)。亨米说，由于我们只有很少的工人在这么大的区域工作，我们必须能够跟踪每个工人的位置，并随时与他们交换信息。下一层:eFactory虽然世界级的制造操作通过SCADA级别的网络将早期的自动化孤岛连接在一起，但与企业级的通信链接仍然存在问题。三菱汽车的Takeda说，问题在于现有的制造执行系统(MES)使用的是经典的“网关”架构。为了访问这些重要的数据，管理人员必须手动创建对SQL数据库的查询，SQL数据库集中并存档这些数据。随着制造业务规模的扩大和产生的数据的增多，这样的系统会陷入困境。网关架构的开发和维护也非常昂贵。要处理的系统级别太多，很难将原始控制数据集成到服务器端过程中。其结果是工厂管理不能实时运行。名古屋工场开创了一种名为“e-Factory”的集成方法，它通过“MES接口模块”(MIM)填补了这一空白。该模块是一个运行在个人计算机上的软件系统，通过以太网与企业网络和车间网络通信。MIM软件可以直接驻留在三菱Q系列PLC背板上，在那里它可以直接访问现场总线级别的PLC在正常操作过程中产生的处理数据。它自动实时捕获数据并直接上传到企业级MES数据库。在那里，MES应用程序可以立即使用它，使工厂操作与企业目标保持一致。例如，SCADA系统可以将a和B的生产线速度与将a和B组合成C的装配线相协调，从而最大化生产率，同时最小化在制品库存。然而，当一个大订单来的时候，会发生什么?管理层希望加快所有三条线的速度，但由于目前缺乏对车间层面的实时可见性，他们不知道自己是否能做到。e-Factory系统提供了所需的实时可视性，因此，如果管理层“看到”工厂以80%的产能运转，将产能提高到90%，他们就可以迅速完成订单，而不会延误向其他客户发货。缺乏这种可见性，企业就不能在不维持昂贵的成品库存的情况下对客户需求的变化做出快速反应。库存代表了一种休眠的资本投资，它增加了计算投资回报率(ROI)的基础，对公司所有者来说是非常近和昂贵的。难怪三菱(Mitsubishi)和朝日(Asahi)等世界级大型企业的管理团队如此热衷于将自动化扩展到整个业务。将企业资源规划(ERP)和制造执行系统与车间自动化实时连接起来，对企业运营效率有很强的积极影响。更高效的运营可以更好地利用资源，并对不断变化的业务环境做出更快的反应。C.G. Masi，控制工程
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