基于MES系统的浮法玻璃生产模式优化实践研究.pdf
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1、基于 MES 系统的浮法玻璃生产模式优化实践研究王中亮 侯英男(中建材佳星玻璃(黑龙江)有限公司,黑龙江佳木斯 154000)摘要:随着科学技术的不断发展,数字化应用水平的不断提升,各行各业在所属领域中都迎来了新的工作形式与挑战。伴随新时代科技革命、产业革命的快速发展,数字化建设为企业持续高质量发展提供了重要的内在动力。以往,浮法玻璃生产线存在生产方式落后、数字化程度相对较低的情况,给玻璃产业的良好发展带来了相应难题。在此背景下,数字化建设、数据采集、环境监测、质量监测等方面的妥善处理对浮法玻璃生产的决策、执行、监管有了很大的帮助,尤其是浮法玻璃生产线融入 MES 系统后,能够形成更加科学有效
2、的生产管理模式,也能够为浮法玻璃生产提质增效提供有力支撑。关键词:浮法玻璃;MES 系统;生产管理中图分类号:V254.2 文献标志码:B Research on Optimization of Float Glass Production Mode Based on MES SystemWang Zhongliang Hou Yingnan(China National Building Materials Jiaxing Glass(Heilongjiang)Co.,Ltd.Heilongjiang Jiamusi 154000,China)Abstract:With the contin
3、uous advancement of science and technology and the improvement of digital application level,various industries are facing new work forms and challenges in their respective fields.With the rapid development of technological and industrial revolutions in the new era,digital construction has provided a
4、n important internal driving force for enterprises to maintain high-quality development.In former times there were outdated production methods and relatively low levels of digitization in float glass production lines,which brought corresponding challenges to the good development of the glass industr
5、y.In this context,the proper handling of digitization construction,data collection,environmental monitoring,quality monitoring,and other aspects has greatly helped the decision-making,execution,and supervision of float glass production,especially after integrating the MES system into the float glass
6、 production line,a more scientific and effective production management model can be formed,which can also provide strong support for improving the quality and efficiency of float glass production.Keywords:Float Glass;MES System;Production Management近年来,随着国内制造业技术水平的不断发展与提升,数字化建设的飞速发展,各企业逐渐建立起有利于自身发展的
7、执行系统,如ERP、MES 等,系统之间的紧密结合能够较好地迎合时代发展趋势,一方面能够企业提升企业工作效率,另一方面也能给企业带来直观的经济效益,解决企业管理价值的现实问题。MES系统能够以管理层、执行层的身份融入协同管理体系中,整个系统兼顾计划排产、订单管理、生产执行、过程跟踪、设备管理、提出预警、决策分析等多项功能。经过对相关数据的采集与实践分析,本文发现浮法玻璃企业同样能够通过 MES 等系统间的配合来实现高效率的生产制造。2024 年第 02 期 第 14 卷75创新实践 Innovative Practice一、浮法玻璃与 MES 系统相关理论综述(一)浮法玻璃玻璃制造至少有 30
8、00 多年的历史,早在古罗马时代人们便开始将熔融的玻璃倾倒在平面上,然后用简单的工具将其铺平,这也是最原始的浇筑法。经过技术的不断提升,人工吹制法、垂直引上法的先后出现,才实现了平板玻璃的量化生产。但是这种玻璃生产方式存在一定的缺点与不足,即玻璃玻筋重,透过玻璃看事物会产生一定的扭曲、变形,做成镜子后会有明显的成像缺陷1。半个世纪后,浮法玻璃的出现引起了玻璃制造的重大变革。浮法玻璃生产巧妙地运用了玻璃的重力以及玻璃的表面张力,成形让后的玻璃板足够平整,如同被机械拋光一样,光亮透明,而且大幅度地提高了生产效率,成为玻璃制造领域的一项重大发明。浮法玻璃的生产过程:首先利用高温将石英石、精砂、石灰石
9、、纯碱、芒硝等原材料熔化,使其形成玻璃液,再根据锡液与玻璃液之间不溶的特点进行分割铺展,随后利用退火窑将高温玻璃液进行冷却退火,最终形成干净、透明的浮法玻璃原片2。(二)MES 系统MES 系统即生产制造执行系统,是面向生产制造的一种管理工具、管理思想,涉及生产计划、生产进度、质量管理、成本管理、设备管理等多个方面,是当下非常适用于制造业生产的一种辅助工具。起初美国先进制造研究机构将 MES 系统定义为“位于上层计划管理系统和底层工业控制之间的面向生产层面的管理信息系统”。制造执行系统协会对 MES 的定义:“MES 能通过信息交互传递从客户下达订单到产品完成的整个生产过程进行优化管理。在此过
10、程中发生不确定事件时,MES 可以及时发出预警及报告,并以相对准确的数据给予回复和处理”3。MES 系统的不断提升与发展,也为制造业产品质量的提升和产品合格率的增加提供了有力保障。对于浮法玻璃而言,MES 系统能够更加高效地进行数字化管理。二、传统浮法玻璃生产模式与特点(一)浮法玻璃生产的主要流程浮法玻璃生产主要分为 4 个工段,即原料工段、熔化工段、成型工段、退火工段。原料工段是按照玻璃成分及熔化需求,将粒度及成分符合标准的各种原料,如石英石、精砂、纯碱、芒硝等通过科学的配比称量、混合,为玻璃生产提供合格的配合料,是玻璃生产 4 个工段中最重要的部分4。熔化工段是将混合好的配合料经 1600
11、的高温熔化,获得符合成型要求的优质玻璃液。熔窑也被称为浮法玻璃生产的“心脏”,是原料高温燃烧的关键场所。成型工段是将经过高温燃烧形成的玻璃液通过锡槽漂浮在锡液表面上,配合拉边机,完成玻璃液的成型工作。此过程需要部分人员进行现场巡视,确保锡槽各区域设备的良好运行。退火工段是将成型的玻璃原片在辊道上传送,通过斯坦因热风工艺,来最大限度地消除玻璃板上的应力,实现退火、成型工作。虽然在此过程中能够实现生产的自动化控制,但是数据采集汇总仍较为局限,没能形成统一的规范管理5。(二)传统浮法玻璃生产中的痛点与不足1.传统手工生产模式下数据管理不到位传统的玻璃生产基本采用手工生产模式,工作人员根据经验对原材料
12、、设备等进行统筹安排,且形成的生产数据一般情况下也是依靠人工进行记录、反馈,整体工作效率不高,容易出现生产信息的疏漏,造成生产数据的不准确。这主要是因为没有高级排产算法,造成工序计划编制不科学;任务没有合理分派到班组,管理不够精细;生产过程存在盲目性,生产负荷不均衡;计划透明性差,易发生工作延误。2.传统生产中设备管理不透明传统浮法玻璃生产过程存在“黑箱化”:创新实践 Innovative Practice2024 年第 02 期 第 14 卷76一是现场管理不透明,订单下发、配方下发、生产报工主要靠人工经验完成,对一些重要工艺环节的控制不精确。二是设备管理不透明。设备维修保养与生产协同困难,
13、计划排产无法考虑设备维护计划,且多厂模式下无法有效监控每个工厂的设备运行情况。这些都直接导致现场管理不到位、设备维护不协同等问题,不能有效地对厂区生产情况进行监测。3.传统玻璃生产质量控制滞后玻璃生产企业主要以传统生产工艺为主,实行粗放管理,对生产工艺调节、产品质量控制还主要靠“老师傅”经验。玻璃缺陷种类和数量很难得到控制,良品率无法得到保障,高端玻璃生产装备不得不依赖进口,导致玻璃成本居高不下,严重影响我国玻璃产品国际市场竞争力和客户满意度。究其原因,主要是质量控制滞后、质量标准体系缺失。4.传统生产设备管理效率低随着玻璃制造行业自动化程度的提高,以设备为主体进行玻璃制造的浮法玻璃企业的设备
14、管理水平将直接影响生产以及备品备件的更换频率和成本。虽然企业的自动化程度在逐渐提升,但仍存有一些不足,主要集中在以下方面:设备台账管理效率低;设备维修保养与生产协同困难,计划排产无法考虑设备维护计划;多厂模式下,不能有效监控每个工厂设备运行情况等方面。5.传统生产以人工为主,未对数据进行集中管理玻璃工厂传统的生产工艺、粗放的管理严重地阻碍了智能制造的发展,表现在各信息系统之间没有实现集成,订单下发、配方下放、生产报工主要依靠人工完成;生产操作主要依靠人工经验,容易出错;生产设备无法集中精准控制,一些重要的工艺环节无法实现协同控制。6.各工段数据未能充分集成,容易形成“信息孤岛”近年来,玻璃生产
15、总体水平大幅提升,机械化、自动化、智能化程度显著提高,生产能力不断增强。而玻璃仓储系统作为玻璃加工生产系统中的重要组成部分,与玻璃生产的其他装备相比,发展相对滞后。主要问题有:厂内物流运输由人工驾驶叉车完成,人工情绪、车辆视觉盲区等容易造成人身伤害和财产损失;玻璃包装、仓储管理依靠手工记录数据,导致数据错误率高、及时性差、统计成品率和仓储管理先进先出不受控,无法为工艺优化决策提供支持;各工序独自开展,彼此之间脱节。各流程间的任务状况不能实行数据共享,也未能实现数据闭环控制,造成无效等待和资源浪费。三、数字化建设 MES 系统在浮法玻璃生产中的应用分析随着时代的发展,浮法玻璃技术也随之得到发展,
16、生产线也引入了缺陷检测仪、优化切割等数字化设备。这些设备尽管在各工段都能够很好地运作,但相互间尚未形成协同管理。这种情况容易出现生产数据的断层,对后续工作执行会产生相应影响。MES 系统介入浮法玻璃生产中,能够更加精准地对生产计划进行定位,可以从公司级的角度传达业务需求,同时也会更加准确地定位生产状态。(一)MES 系统在玻璃生产中的应用分析1.完成产品全生命周期数字一体化建设,实现降本增效浮法玻璃生产企业围绕着产品设计、工艺设计、工艺流程开发,建立了数字化平台,构建从产品数字化定义到智能制造、智慧运维的全生命周期数字化管理体系,充分利用计算建模、实时传感、仿真技术等手段实现玻璃工厂在虚拟空间
17、中的映射,以数字化纽带贯穿整个产品生命周期,实现对生产制造全过程的监管,如图 1 所示。生产企业依据虚拟车间的变化及时调整生产工艺、优化生产参数,提升生产效率,实现数字化、智能化的设备管理,以及玻璃生2024 年第 02 期 第 14 卷77创新实践 Innovative Practice产线设备生命周期数字化管理。同时,依托于现场数据收集与数字化平台分析,减少相应的运维成本,能够完成高质量的浮法玻璃生产。2.打造数字化工厂的大数据应用,打通“信息孤岛”浮法玻璃生产企业应用 MES 系统,可以打通“信息孤岛”。企业通过生产工艺和设备运行数据的互联互通,对生产设备、生产过程、产品运行数据进行采集
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