圖1 艾普工華全球CTO 黃剛

一、數(shù)字化工廠與智能制造的現(xiàn)狀與趨勢

    1．大背景：信息化與工業(yè)化融合

    信息技術(shù)本身的發(fā)展和制造業(yè)需求的增長是國家推行兩化融合的背景，信息化與工業(yè)化的融合主要體現(xiàn)在：

    ·產(chǎn)品本身：信息技術(shù)（IT，Information Technology）的應(yīng)用使機械產(chǎn)品本身向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，深刻改變了機械產(chǎn)品的內(nèi)涵。

    ·生產(chǎn)活動：計算機輔助設(shè)計、工藝、制造、測試、管理等先進技術(shù)手段使企業(yè)生產(chǎn)的自動化、柔性化、智能化程度大大提高，全面提升了企業(yè)的能力。

    ·制造模式：信息技術(shù)向制造業(yè)的全面滲透，還產(chǎn)生了許多新的工業(yè)化理念，如“協(xié)同生產(chǎn)”、“敏捷制造”、  “大規(guī)�？蛻艋�定制”等。

    ·未來發(fā)展：信息技術(shù)新的發(fā)展，如下一代互聯(lián)網(wǎng)、云計算、無線傳感、物聯(lián)網(wǎng)等，將更加廣泛而深刻地引起機械工業(yè)的變革。

    2．?dāng)?shù)字化工廠

    1）數(shù)字化工廠的定義

    ·以MES為核心，對工廠內(nèi)的制造資源、計劃、流程等進行管控。

    ·數(shù)字化車間與產(chǎn)品設(shè)計層有緊密關(guān)聯(lián)，是設(shè)計意圖的物化環(huán)節(jié)。

    ·與企業(yè)層和設(shè)備控制層實時交換數(shù)據(jù)，形成制造決策、執(zhí)行和控制等信息流的閉環(huán)。

    2）數(shù)字化工廠的層次結(jié)構(gòu)

    數(shù)字化工廠可分為三層，分別是：數(shù)字化制造決策與管控層、數(shù)字化制造執(zhí)行層、數(shù)字化制造裝備層，如圖2。

圖2 數(shù)字化車間的層次結(jié)構(gòu)

    數(shù)字化制造決策與管控層包括：

    ·商業(yè)智能/制造智能（BI/MI）：可針對質(zhì)量管理、生產(chǎn)績效、依從性、產(chǎn)品總譜和生命周期管理等提供業(yè)務(wù)分析報告。

    ·無縫縮放和信息鉆�。和ㄟ^先進的可定制可縮放矢量圖形技術(shù)，使用者可充分考慮本企業(yè)需求及行業(yè)特點，輕松創(chuàng)建特定的數(shù)據(jù)看板、圖形顯示和報表，可快速鉆取至所需要的信息。

    ·實時制造信息展示：無論在車間或是公司辦公室、會議室，通過掌上電腦、PC機、大屏幕顯示器，用戶都可以隨時獲得所需的實時信息

    數(shù)字化制造執(zhí)行層包括：

    ·先進排程與任務(wù)分派：通過對車間生產(chǎn)的先進排程和對工作任務(wù)的合理分派，使制造資源利用率和人均產(chǎn)能更高，有效降低生產(chǎn)成本

    ·質(zhì)量控制：通過對質(zhì)量信息的采集、檢測和響應(yīng)，及時發(fā)現(xiàn)并處理質(zhì)量問題，杜絕因質(zhì)量缺陷流入下道工序所帶來的風(fēng)險

    ·準時化物料配送：通過對生產(chǎn)計劃和物料需求的提前預(yù)估，確保在正確的時間將正確的物料送達正確的地點，在降低庫存的同時減少生產(chǎn)中的物料短缺問題

    ·及時響應(yīng)現(xiàn)場異常：通過對生產(chǎn)狀態(tài)的實時掌控，快速處理車間制造過程中的生產(chǎn)過程中常見的延期交貨、物料短缺、設(shè)備故障、人員缺勤等各種異常情形

    數(shù)字化制造裝備層（工位層）包括：

    ·實時硬件裝備集成：通過對數(shù)控設(shè)備、工業(yè)機器人和現(xiàn)場檢測設(shè)備的集成，實時獲取制造裝備狀態(tài)、生產(chǎn)過程進度以及質(zhì)量參數(shù)控制的第一手信息，并傳遞給執(zhí)行層與管控層，實現(xiàn)車間制造透明化，為敏捷決策提供依據(jù)

    ·多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集：采用了先進的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，可以通過各種易于使用的車間設(shè)備來收集數(shù)據(jù)，同時確保系統(tǒng)中生產(chǎn)活動信息傳遞的同步化和有效性

    ·生產(chǎn)指令傳遞與反饋：支持向現(xiàn)場工業(yè)計算機、智能終端及制造設(shè)備下發(fā)過程控制指令，正確、及時地傳遞設(shè)計及工藝意圖

    3）數(shù)字化工廠的發(fā)展趨勢

    ·德國：工業(yè)4.0

    ·美國：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

    ·中國工程院：中國制造2025

二、艾普工華數(shù)字化工廠應(yīng)用案例

    艾普工華是國內(nèi)制造業(yè)信息化及工業(yè)自動化領(lǐng)域的領(lǐng)先供應(yīng)商，致力于為離散制造業(yè)客戶提供高效、可靠、智能的數(shù)字化制造運營解決方案和專屬服務(wù)。

    1．離散制造業(yè)的核心需求

    離散制造業(yè)的制造工藝過程主要可分為機加工、裝配兩種。

    1）機加工生產(chǎn)的核心需求和目標如下：

    ·計劃與庫存管理：根據(jù)生產(chǎn)訂單生成加工線生產(chǎn)計劃，根據(jù)自定義規(guī)則設(shè)定、調(diào)整庫存數(shù)量，當(dāng)工件送至裝配車間并上線后庫存自動反沖，并可實時監(jiān)控庫存半成品及數(shù)量。

    ·生產(chǎn)管理：通過生產(chǎn)計劃進行開報工跟蹤同時統(tǒng)計毛坯下料數(shù)量、成品完工數(shù)量、工料廢數(shù)量、設(shè)備狀態(tài)、通知和日期時間等。

    ·質(zhì)量管理：質(zhì)量數(shù)據(jù)采集：各加工線關(guān)鍵工序之后的首檢，抽檢，全檢等。本系統(tǒng)需要實時將上述之間數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器；質(zhì)量數(shù)據(jù)分析：對采集到的質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計算各種體現(xiàn)過程能力的指數(shù)以及生成各種質(zhì)量管理圖表，包括Cp/Cpk、控制圖、排列圖、合格率以及各種不合格分類統(tǒng)計等；質(zhì)量追溯：可以通過工件流水號、零件類型、工序號、生產(chǎn)時間、操作人員等實現(xiàn)正向和反向查詢。并可實現(xiàn)工件流水號、工序號、生產(chǎn)時間、操作人員及產(chǎn)品缺陷等信息的查詢。

    ·設(shè)備管理：對輔助設(shè)備的工作狀態(tài)、生產(chǎn)量、節(jié)拍、設(shè)備故章等進行監(jiān)控和管理。

    2）裝配生產(chǎn)的核心需求和目標如下：

    ·可配置系統(tǒng)平臺：提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時使得后期系統(tǒng)可維護性能大大提高。

    ·生產(chǎn)計劃與排程管理：簡化計劃制定流程，提高計劃制定效率。

    ·生產(chǎn)跟蹤數(shù)據(jù)采集：使得數(shù)據(jù)采集更為簡單，同時訂單在現(xiàn)場數(shù)據(jù)能實時監(jiān)控。形成圖形化的監(jiān)控畫面。

    ·作業(yè)指導(dǎo)及防錯：減少錯裝和漏裝的幾率，同時通過設(shè)備集成提高現(xiàn)場操作效率。

    ·品質(zhì)管理：實現(xiàn)全過程的質(zhì)量記錄及追溯，同時通過集成及終端錄入得道質(zhì)量數(shù)據(jù)進行SPC分析。

    ·生產(chǎn)過程監(jiān)控：對車間訂單生產(chǎn)及設(shè)備進行實時圖形化數(shù)據(jù)展示，提高車間透明度及問題處理速度。

    ·防錯系統(tǒng)：依靠自動化系統(tǒng)及設(shè)備自動實現(xiàn)防錯及異常信息的記錄，提高生產(chǎn)線效率。

    ·物流配送：實現(xiàn)推拉結(jié)合的生產(chǎn)物流體系，優(yōu)化物流配送過程，提高配送的準確性及及時性。

    2．解決方案行業(yè)特性

    除了上述離散制造業(yè)的核心需求外，不同的制造行業(yè)也有其行業(yè)特性需求，以發(fā)動機生產(chǎn)為例。

    發(fā)動機生產(chǎn)關(guān)鍵特點與功能如下：

    ·生產(chǎn)計劃協(xié)同：輪番加工型與混流裝配型模式的生產(chǎn)計劃協(xié)同。

    ·多模式物流配送：支持面向安全庫存和下游裝配的綜合多種物流配送模式。

    ·全過程質(zhì)量控制：關(guān)鍵零部件加工和裝配生產(chǎn)全過程質(zhì)量信息采集與質(zhì)量控制

    ·嚴密的生產(chǎn)防錯：高效、自動化、嚴密的生產(chǎn)防錯功能。

    ·緊密的設(shè)備集成：與生產(chǎn)設(shè)備的全方位集成（生產(chǎn)、質(zhì)量信息）以及自動化控制。

    同時，發(fā)動機的生產(chǎn)具有其行業(yè)的特殊需求，例如返修自動分流，通過與機運線的集成，當(dāng)通過若干關(guān)鍵工位時。PLC自動判斷是否為返修機器，如果是即控制旋轉(zhuǎn)托架，使發(fā)動機進入返修工位，同時在返修工位能通過TAG獲取異常信息，通過流水號能查詢該機型對應(yīng)的質(zhì)量檢測信息，指導(dǎo)返修。

三、艾普工華制造運營管理解決方案

    制造運營管理實施的基本訴求包括實時性、分布式、不可停機、業(yè)務(wù)的持續(xù)改進、等待的容忍度、海量數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的完備性、大量的周邊系統(tǒng)、大量的設(shè)備集成等方面。對此，艾普工華將國外先進技術(shù)，本土科研機構(gòu)與國內(nèi)企業(yè)需求相結(jié)合，已形成業(yè)內(nèi)不可復(fù)制的獨特競爭力。艾普工華的技術(shù)發(fā)展如圖3。

圖3 艾普工華的技術(shù)沿革

    艾普工華相關(guān)產(chǎn)品體系如圖4

圖4 艾普工華的相關(guān)產(chǎn)品體系

    1．Mestar™平臺

    Mestar™平臺是高效靈活的可擴展基礎(chǔ)平臺，支持快速二次開發(fā)，內(nèi)建技術(shù)及二次開發(fā)體系保障開發(fā)一致性（圖4）。具有以下特點：

    ·高穩(wěn)定：系統(tǒng)運行可靠，高訪問安全性，數(shù)據(jù)完備性

    ·高性能：實時性，快速響應(yīng)，高運行效率

    ·可擴展：可定制流程引擎與規(guī)則引擎，支持業(yè)務(wù)量擴展，歷史數(shù)據(jù)可歸檔，支持集團級分布式部署

    ·易管理：低維護成本，支持運行時監(jiān)控與預(yù)警，問題易于診斷

圖5 Mestar™平臺

    2．UniMax MES™

    UniMax MES™是高性能制造運營管理解決方案（圖6），特點如下：

    ·符合MESA/ISA95國際標準

    ·融合國際廠商行業(yè)最佳實踐

    ·支持國內(nèi)制造企業(yè)生產(chǎn)模式和管理思想

    ·體現(xiàn)本土化需求和操作習(xí)慣的特色功能

    ·由統(tǒng)一的工廠模型和可定制的業(yè)務(wù)流程建模引擎驅(qū)動

    ·既兼顧系統(tǒng)的靈活性以及運行效能，又能有效地降低用戶的總體擁有成本

圖6 UniMax MES™制造運營管理解決方案

    3．UniMax Xplanner™

    UniMax Xplanner™是高級計劃排程解決方案（圖7），特點如下：

    ·圖形化、交互、拖動，調(diào)整工作日歷、作業(yè)任務(wù)順序、開完工時間、分拆與合批等

    ·根據(jù)不同的異常問題類型，提供計劃調(diào)整的處理建議

    ·多套計劃模擬和多級訂單甘特圖分析變更影響及計劃可行性

    ·對計劃結(jié)果進行評估，找到接近最優(yōu)的平準化計劃

圖7 UniMax Xplanner™高級計劃排程解決方案

    4．UniMax MCC™

    UniMax MCC™ 是制造過程成本控制解決方案（圖8），特點如下：

    ·深入至制造工藝過程的成本管理粒度

    ·支持車間多維度成本歸集與統(tǒng)計

    ·關(guān)鍵制造資源消耗預(yù)警

    ·有效制造成本對標與差異分析   

    ·多層級生產(chǎn)組織生產(chǎn)績效分析與改善

    ·成本耗用定額雙向優(yōu)化      

圖8 UniMax MCC™制造過程成本控制解決方案

    5．UniMax MDI™

    UniMax MDI™ 是制造數(shù)據(jù)集成工具（圖9），特點如下：

    ·支持UniMax系列產(chǎn)品與外部系統(tǒng)集成

    ·通過可視化方式實現(xiàn)對復(fù)雜集成操作

    ·接口的監(jiān)控與定時定頻調(diào)度

    ·支持常見的絕大部分數(shù)據(jù)格式

    ·還可用于檢查數(shù)據(jù)有效性和一致性

    ·提供集成日志，對集成歷史進行反查

圖9 UniMax MDI™ 制造數(shù)據(jù)集成工具

    6．UniMax PCT™

    UniMax PCT™ 是制造過程可視化解決方案（圖10），特點如下：

    ·采用行業(yè)領(lǐng)先的業(yè)務(wù)智能引擎

    ·實現(xiàn)工廠各種環(huán)節(jié)指標數(shù)據(jù)的動態(tài)分析

    ·對可能發(fā)生的故障和事故進行預(yù)警

    ·實時、整體掌控車間生產(chǎn)狀態(tài)，及時修正業(yè)務(wù)偏離

    ·準確了解當(dāng)前質(zhì)量水平及質(zhì)量趨勢，提前響應(yīng)以規(guī)避潛在風(fēng)險

    ·基于正確實時的生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)，提高溝通效率，降低溝通成本

圖10 UniMax PCT™制造過程可視化解決方案

    本文根據(jù)艾普工華全球CTO黃剛在“2014中國制造業(yè)MES應(yīng)用（深圳）年會”上的發(fā)言整理而成，未經(jīng)本人確認。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標題：創(chuàng)新制造運營管理構(gòu)建高績效數(shù)字化工廠MES/ERP

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