高速微型斷路器生產線的MES系統 | Benlong

當微型斷路器生產線以每小時1,500極以上的速度運行時，真正需要關注的問題不再是機器運行的速度，而是生產設施如何快速察覺、記錄並反應機器的運作。以約每2.4秒生產一極的速度，該生產線產生大量的品質事件、校準數據和測試結果。紙本記錄和獨立的PLC無法應付這樣的需求。因此，製造執行系統的功能從斷路器工廠中可選用的工具，轉變為不可或缺的工具，成為斷路器生產流程的基礎。.

在本文中，我們描述了如何 MES系統 在高產能微型斷路器生產線上運作，以及為何生產效率超過每小時1,500極時必須使用該系統。此外，我們還說明了相同的方法如何應用於其他低壓項目，如電能表生產線。.

MES系統在車間實際執行的功能

MES是介於企業規劃層（您的ERP）與物理控制層（PLC、測試儀、標記站和馬達）之間的軟體系統。ERP系統知道需要生產什麼以及何時生產，PLC則知道如何驅動氣缸或提供測試電流。然而，這兩個系統單獨都無法為工廠經理提供組裝線上即時的運作狀況。彌補這個缺口的工作由 MES製造執行系統.

簡單來說，運行微型斷路器生產線的MES系統同時監督多項任務：

追蹤生產並顯示在製品狀態，允許追溯任何產品從原材料到完成斷路器的全過程。.
自動收集來自測試儀、校準台和視覺檢測機的數據，消除手動輸入。.
品質控制與統計製程管制（SPC），確保製程一致性，這是一種持續觀察的趨勢，而非測試後的分析結果。.
可追溯性與血統管理，將材料、參數和測試結果連結至序號和批次ID。.
性能控制，依據整體設備效率（OEE）原則進行品質控制。.
排程與派工，調整同一生產線上的不同極數類型和電流額定值。.
文件與配方控制。.

由於所有這些功能皆即時執行，MES系統無疑是關於公司生產內容及測試方式的唯一真實來源。在較慢且手動的生產線上，這是良好實務；在每小時生產1,500極的生產線上，這是維持公司營運的唯一方法。.

MES的位置：ERP、MES與SCADA

了解現代工廠中三個系統的運作非常重要，因為這些系統常常被混淆。ERP 層負責處理訂單、規劃物料並確保財務正常，因此它回答了「應該生產什麼以及何時生產」的問題。控制層本身可以是 PLC 或 SCADA，負責回答「如何執行動作或測試」的問題。然而，MES 層位於中間，回答關於目前生產線上發生了什麼以及過去在每個正在生產的單位上下文中發生了什麼的問題。MES 的這個中間位置使其成為快速 MCB 生產線的理想系統，因為 ERP 遠離製造現場，無法追蹤特定生產的斷路器，而 PLC 則過於專注於機器的下一個週期，缺乏歷史數據。.
從這個角度來看，生產線設備和軟體不再被視為獨立的採購項目，而是作為協同工作的單元。測試、校準和標記站點作為工廠的感測器和執行器，而 MES 則充當傳遞它們訊息的神經系統。.

為什麼 1,500 極/小時的 MCB 生產線需要 MES 系統

產能計算使手動追蹤變得不可能

以每小時約 1,500 極的速度運行，意味著每約 2.4 分鐘完成一個極。每班生產的極數約為 12,000 個，兩班則超過 24,000 個。在這種情況下，當缺陷未被發現達十分鐘時，約有 250 個極已經生產完成並在運送途中。記錄如此大量的數據幾乎不可能，因此「我們損失了多少極」的問題無法回答。.

單位級可追溯性與血統

每個微型斷路器（MCB）都有獨特的故事：雙金屬片的系列、使用的滅弧線圈類型、使用的銀點類型、用於設定跳脫值的機械校準次數，以及最終達成的跳脫時間。MES 允許將所有這些因素綁定到一個序號或批號，最終提供每個 MCB 的血統。如果印度、中東或巴西的經銷商在現場提出投訴，只需查看一個序號，即可了解該產品從製造到測試的完整歷史，並據此採取相應行動。.

將自動測試線轉變為即時數據來源

這就是 MCB自動測試線 成為數位圖像核心的地方。.

與典型的測試線不同，具備MES準備功能的測試線透過OPC UA或Modbus TCP將所有測量資訊傳送至軟體層：曲線B、C和D的瞬時跳脫，1.13×及1.45× In的熱校準，接觸電阻，以及外殼、標籤和螺絲的視覺檢查。與僅評估5-10%生產樣品的典型測試不同，該測試線記錄生產週期中每一單元的資料，為MES提供完整的數據記錄。.

這使工程師能夠執行真正的統計製程控制。透過資料擷取系統的資訊，校準漂移會在規格達成之前以平均值的逐漸變化顯現。生產線可在生產過程中進行修正，並在不良批次出貨前加以控制。.

即時OEE與停機時間可視化

通常，高速生產線不會因一次重大故障而損失產能。相反地，產能損失是由多次小故障累積而成。例如，在每小時1,500件的產速下，五分鐘的延遲相當於損失125件。AMES在此階段透過持續計算OEE提供協助。虛擬指標將損失細分為可用性、效能和品質，讓廠長能夠了解損失時間的原因。同時，特定工站兩分鐘停機的歷史紀錄可與OEE分析結合查看。.

品質管控與閉環控制

當測試條件超出限制且某批次元件被判定為可疑時，MES可自動執行以下動作：發出警報、隔離受影響單元，並防止不良批次進入包裝階段。在手動操作中，這依賴人員的察覺與資訊保留；相較之下，在MES控制程序中，規則會在首次異常訊號時即被遵循。.

適用於出口市場的稽核準備文件

專注於出口的微型斷路器製造商依賴包括IEC 60898標準的認證，這意味著製造商需具備出貨與產品的證明。該標準要求微型斷路器製造商產出文件。透過MES，可利用電腦化系統自動化報告，取代搜尋紙本檔案。稽核變成資料庫查詢。因此，使用者能夠記錄生產過程並在稽核中取得成功。.

勞動效率與無紙化生產線

還有一個更直接的好處。手動輸入數據的速度非常慢。此外，它容易出錯，且會降低士氣。操作員需要花時間重新輸入測試儀已經測量過的數字。當MES開始自動採集這類數據時，同樣的人員可以在生產線上完成更多工作，並專注於真正的問題，而不是抄寫測試報告。此外，這也減少了錯誤發生的機會。這意味著數據會更清晰，而數據越清晰，對工廠的品質流程就越有用。對於每天生產數千極柱的生產線來說，自動化手動記錄具有顯著影響，因為它能消除人為錯誤的來源，並釋放員工投入更重要的工作。.

能源表生產線上的MES

製造執行系統的重要性不僅限於斷路器。事實上，能源表生產提供了更好的例子，因為生產電表受到法律計量規範的約束。每個電表必須根據參考標準進行校準，並且必須符合多個負載水平的特定精度要求。結果是需要大量的校準常數和誤差圖表文件。.

在一條 單相電表自動生產線, 上，MES系統會捕捉這些校準值、每個測試負載點的誤差讀數，以及韌體或硬體版本，並將它們與電表序號連結。其優勢與MCB類似，唯一的差別在於法律層面：它提供符合計量機關要求的驗證可追溯性、韌體更新的批次控制，以及快速的現場退貨分析。即使電表交付多年後受到質疑，只需參考一個序號即可檢索所有與其生產和測試相關的資訊。對於公用事業電表製造商來說，能夠進行審核是理所當然的，而非奢侈。.

與製造一般商品零件相比，電表生產往往更為嚴謹，這主要是因為韌體版本或計量晶片更新會影響精度表現。執行層確保每批電表都被精確控制，以便在某個韌體版本被標記為存在缺陷時，能輕鬆取得有缺陷電表的序號，而不必四處追查。這意味著供應商可以向計量機關或大型公用事業運營商提供完整資訊，而非僅僅是道歉。.

除了MCB和電表：其他低壓項目

數位邏輯的相同原則適用於整個低壓產品線中不同類型的斷路器。例如，MCCB、RCCB、交流接觸器、浪湧保護裝置（SPD）和ACB皆會累積參數測量數據，並對所有產品實施單元監控。作為生產一部分的自動化流程控制也表明產品品質無可挑剔。每當生產線獲得顯著速度提升，或製造單元的安全性依賴於測量結果時，都可以提出類似的論點。.

MES系統軟體應注意事項

並非每個部署都需要市場上最大的平臺。重要的是與生產線的契合度以及數據的順暢傳輸。在評估 製造執行系統（MES）軟體 用於低壓工廠時，有幾個實用要點最為關鍵：

• 連接性的優勢：OPC UA和Modbus TCP意味著設備可以獲取即時數據，而SQL或CSV則意味著它可以發送報告。.
  單元可以輕鬆識別，無論是透過條碼、雷射標記，甚至是RFID技術。這確保了記錄保存更加簡便。.
  模組化推行允許客戶從數據收集和可追溯性開始，然後再增加排程和OEE儀表板。.
  與現有ERP系統的整合有助於生產訂單管理並追蹤產品完成狀況。.
  重要的是，車間將獲得實際使用的儀表板，而不僅僅是管理層的報告。.

  一個重要決策是確保製造執行系統在安裝前已準備就緒。擁有MES相容數據採集系統、適當協議和正確標記的新生產線，幾天內即可準備完成。然而，已建成且有嚴格測試流程的生產線則需要更多工作來適應。.

MES系統實施的分階段方法

連接整個工廠的前景可能讓 MES系統實施 感覺像是全有或全無的專案，但事實並非如此。達成最成功部署的最佳方式是從小規模開始，並隨時間逐步擴展實施。例如，低壓

製造流程實施的主要步驟包括：

在測試線上自動數據收集與可追溯性；這是預期回報最大的環節，且數據已在提供中。
一旦數據可用，需實施統計過程控制和OEE儀表板。.
在完成前述步驟後，重要的是實施排程、配方管理等，以提升整體生產流程。
最後，需實施ERP以確保數據回傳至系統。.
此序列的好處顯而易見；較昂貴且複雜的項目應先實施，然後再進行其他步驟。唯一的困難將是
取得所有在此過程初期所需的設備，否則後續將需重新裝配設備。.
一旦生產水平超過每小時1,500極，不僅僅是速度問題；而是無可爭議且受監控的速度。MES系統將未處理的產能轉化為可靠、可稽核且可評估的數據。它記錄每一項產品，將自動測試線轉變為即時品質感測器，揭示降低快速生產效率的損失；並提供出口市場所需的認證數據。相同平臺可涵蓋能源計量器、MCCB斷路器、接觸器等。如果公司旨在提升低壓自動化能力，MES系統是關鍵而非附加解決方案。
系統。.

這個順序的好處應該很明顯；較昂貴且複雜的項目應該先實施，然後才進行其他步驟。
唯一的困難將是要
在一開始就取得所有此過程所需的設備，否則將來可能需要重新裝配設備。
一旦生產水平超過每小時1,500極，不再只是速度的問題；而是無可爭議且可監控的速度。MES系統將未處理的產出轉化為可靠、可審核且可評估的數據。.

結論

它登記每一個項目，將自動測試線轉變為即時的品質感測器，揭示降低快速生產效率的損失；並提供出口市場所需的認證數據。相同的平台可涵蓋能源計量器、MCCB斷路器、接觸器等。若公司旨在獲得低壓自動化的能力，MES系統是關鍵而非附加解決方案。.

黃曉蕾 | 本龍自動化