1 引言
近幾年來，隨著信息技術的不斷發展進步，企業生產過程管理與過程控制功能相互滲透，新一代企業綜合自動化系統體系結構已發生本質的變化，由原來的五層(工廠層、車間層、單元層、工作站層、設備層)變為由ERP(英文全稱EntERPrise Resource Planning，即：企業資源計劃系統，是指建立在信息技術基礎上，以系統化的管理思想，為企業決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺)、MES(是英文Manufacturing Execution system的縮寫，翻譯為中文應是制造執行系統，也常被稱作生產管理系統)和PCS(英文全稱Process control System，即：過程控制系統)構成的三層結構。MES可以為用戶提供一個快速反應、有彈性、精細化的制造業環境，幫助企業減低成本、按期交貨、提高產品的質量和服務質量。目前作為新興產業的光伏行業，在國家號召節能減排，新能源開發與利用的大背景下得到了蓬勃發展。由于行業的特殊性，MES系統的應用將極大的提高企業的生產效率，并將快速解決生產中發生的各類問題，不斷優化工藝、提高產品質量。本文將從光伏加工企業的生產流程入手，結合MES系統技術，探討該類企業的生產管理系統設計。
2 光伏加工企業的生產流程
受能源危機日益加劇、人們環保意識逐漸加強的影響，全球太陽能光伏產業得到了迅速發展，太陽能光伏行業的主要產品包括：硅錠、硅片、電池片、電池組件生產加工及配套工程的實施等，因太陽能光伏行業本身的復雜性和特殊性，加之大部分產品都需要出口，用戶對產品質量和可追溯性的要求極高，這就決定了太陽能光伏加工企業對生產現場的自動化控制和高度信息化集成的需求。其主要生產流程如圖1所示：
圖1 生產流程圖
3 系統設計
3.1 系統架構設計
通過對其生產流程分析，結合MES系統的特點，該生產管理系統主要分為系統框架層、業務管理層、系統接口層和設備采集層。系統框架層主要負責處理系統的安全、配置、基礎服務管理；業務管理層負責整個生產、物料、計劃執行過程；系統接口層完成與ERP系統的信息交互，包括物料、工單、用戶、供應商等信息，形成統一的信息基礎；設備采集層負責采集設備的運行數據，通過對設備已知相關協議的集成開發完成測試信息自動采集工作，從而來支持車間生產管理各業務模塊的業務邏輯。
系統架構如圖2所示：
圖2 系統架構圖
3.2 系統功能模塊設計
該系統主要功能模塊包括基礎參數管理、生產過程管理、品質管理、設備管理、條碼打印管理、計件工資管理、報表管理。系統模塊如圖3所示：
圖3 系統功能模塊圖
基礎參數管理主要實現系統基礎參數的設置。包括編碼規則、生產班組、物料分類、物料明細、供應商、相關產品不合格項等相關信息的收集。
生產過程管理模塊記錄了每個生產流程中產生工單的詳細信息。包括生產工藝定義、生產流程的定義、生產物料的配置。并通過生產訂單下達生產工單。生產訂單界面設計如圖4所示：
圖4 生產訂單界面
品質管理模塊由操作員掃描流程卡上的條碼，系統自動獲取組件測試數據，根據檢驗員選擇的客戶代碼、缺陷名稱和等級，自動判定組件型號、額定功率、組件等級。系統根據組件條碼，調入測試曲線，人工檢查并判斷測試曲線是否正常；同時顯示終測數據等相關信息，人工判定組件的等級、缺陷和分類。根據系統設置及人工判定結果，系統自動得出組件型號、額定功率、電流分檔、組件等級等信息。其操作流程如圖5所示：
圖5 品質管理流程
設備管理模塊實現了設備狀態監控及其應用率的采集和分析，最終形成設備日產量的匯總分析，如圖6所示：
圖6 設備日產量匯總
條碼打印為每件產品產生唯一的識別標識，從而為產品的身份識別提供了可靠方法。
計件工資管理模塊通過對生產環節中每個工位的生產記錄計算每位職工的工作量及其計件工資。
報表管理針對生產過程中的產量、消耗、質量、設備等數據，按照不同職能部門的業務需求進行統計分析處理，并生成各種規則要求的報表導出；同時提供多種可視化的圖形顯示界面，將統計和分析的結果直觀地呈現給管理人員。
3.3 系統數據庫設計
系統后臺數據庫采用MS SQL，主要包括了產品工藝表、工藝路線表、工藝用料表、生產記錄表、生產訂單表、物料明細表及編碼規則表等。數據庫設計如圖7所示：
圖7 數據庫設計圖
4 系統運行及測試
通過一段時間的測試運行，該系統在太陽能電池組件生產車間范圍內實現了無線的數據采集和條碼打印等移動作業，完成了生產中工序(串焊、敷設、測試、層壓、層壓后組框前檢驗、組框、固化、分檔和包裝等)的重要生產數據的實時收集，并簡化了員工的數據錄入時間。企業對該系統在生產管理中所發揮的作用給予了較高的評價。
MES系統需要與ERP系統相結合才能更好地解決企業管理中的問題。所以將該系統與ERP系統實現無縫連接將是今后進一步研究的方向。
5 結論
通過MES系統的實施，為企業提供了一個全程追溯的平臺和工具，任何生產、品質、設備的相關問題，均可通過該系統直接追溯到具體車間、生產線、工序、個人、時間、處理結果、處理方法等一系列信息，這在無形中對各級人員，產生了很大的鞭策與促進作用，為企業生產效益的提高打下了良好的基礎。
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