前言
隨著互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)融合創(chuàng)新，通過以物料編碼為基礎，建立新型的數(shù)據(jù)體系，對數(shù)據(jù)的挖掘和分析，工業(yè)大數(shù)據(jù)集成應用將成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的核心，將創(chuàng)造更多價值。應用領域包括產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)品故障診斷與預測、工業(yè)生產(chǎn)線物聯(lián)網(wǎng)分析、工業(yè)企業(yè)供應鏈優(yōu)化和產(chǎn)品精準營銷等各個方面。鑒于北京中清研信息技術研究院在制造業(yè)多年的研究積累和在電子商務行業(yè)人才培養(yǎng)領域的獨到優(yōu)勢，我公司選定中清研作為此次物料編碼項目的管理咨詢方。目前，項目已經(jīng)順利完成并落實應用，達到預期的目標�，F(xiàn)對此項目案例進行分享，以期共同探討工業(yè)大數(shù)據(jù)在裝備制造業(yè)的創(chuàng)新應用。
一、企業(yè)背景
上海電力修造總廠有限公司（簡稱SPEM）成立于1956年，是世界500強企業(yè)中國電力建設集團公司旗下，集產(chǎn)品研發(fā)、設備制造、工程成套和技術服務四大功能為一體的能源裝備整體提供企業(yè)。
公司現(xiàn)有員工800余名，擁有大中型精密數(shù)控加工機床、先進檢測設備及各類通用、專用設備500多臺，建有國內(nèi)最先進的鍋爐調(diào)速給水泵、液力偶合器產(chǎn)品和立式凝結(jié)水泵試驗臺，通過ISO9001:2000版質(zhì)量體系認證，獲得數(shù)10項國家級實用新型和發(fā)明專利。公司大力實施以百萬千瓦超超臨界火電機組和百萬千瓦等級核電機組給水泵為研發(fā)重點的 “雙百戰(zhàn)略”，力求在原始創(chuàng)新上跨越新高度，公司始終走在先進制造業(yè)的道路上，目前，中國制造企業(yè)大都追求規(guī)模效益，而在服務經(jīng)濟時代，對數(shù)據(jù)的挖掘和分析，將創(chuàng)造更多價值。企業(yè)規(guī)劃數(shù)據(jù)體系的目的是創(chuàng)造價值——為客戶創(chuàng)造價值，為自己創(chuàng)造價值，為社會創(chuàng)造價值。應用領域包括產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)品故障診斷與預測、工業(yè)生產(chǎn)線物聯(lián)網(wǎng)分析、工業(yè)企業(yè)供應鏈優(yōu)化和產(chǎn)品精準營銷等各個方面。
1.1 企業(yè)面臨的問題
1.1.1 產(chǎn)品及工藝特點
①產(chǎn)品方面：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜，產(chǎn)品品種多且不固定，產(chǎn)品構(gòu)成隨市場變化而變化。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜，設計任務很重，不僅需要不斷開發(fā)新產(chǎn)品，而且在老產(chǎn)品生成過程中也有大量的變型設計任務，因此企業(yè)要求具備較強的產(chǎn)品開發(fā)能力，包括產(chǎn)品性能、材料性能、流場分析等方面的研究能力。
②工藝方面：每種產(chǎn)品的生產(chǎn)都需要經(jīng)過毛坯制造、機加工、熱處理、部套裝配和整機裝配過程，但不同的產(chǎn)品制造工藝仍存在很大差別。
1.1.2 經(jīng)營管理特點
①泵行業(yè)的客戶較多的集中在水利、化工、冶金、電力、礦山、煤炭、建材等行業(yè)， 基于這些行業(yè)的特殊性，系統(tǒng)化整體的訂貨模式比較普遍，通常有面向大型項目的總體解決方案，項目型個性化需求越來越迫切。
②由于產(chǎn)品銷售周期長，一些大泵產(chǎn)品通過項目回款的跨度甚至長達一年以上，銷售利潤難于分析。再加上產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程個性化程度高，特別是對于項目型的水系統(tǒng)產(chǎn)品，成本核算尤為復雜，難于精細化管理，通常多采用粗糙的統(tǒng)計和核算方法。
1.1.3 生產(chǎn)管理特點
泵行業(yè)具有通用機械行業(yè)的共性，也具有其行業(yè)個性。生產(chǎn)方式既包括標準產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)，還包括單件小批的個性化生產(chǎn)。 在制造模式上，不僅需要支持多品種、不同批量的生產(chǎn)類型，還需要支持單件生產(chǎn)類型、庫存?zhèn)湄浭缴a(chǎn)及項目型個性化生產(chǎn)模式等。 產(chǎn)品生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)周期短的達 1-2 周，生產(chǎn)周期長的達半年以上。同時還有很多配套設備及零件的采購工作，生產(chǎn)計劃難于控制，導致生產(chǎn)過程變動頻繁；再加上個性化要求多，生產(chǎn)過程個性化管理要求高，生產(chǎn)過程也難于控制。
據(jù)初步估計，泵銷售訂單的變更占總訂單的比例高達60～80%。訂單變更的種類大致包括：
①改需求產(chǎn)品的技術參數(shù)；
②增加銷售訂單中產(chǎn)品的數(shù)量或增加新產(chǎn)品；
③減少銷售訂單中產(chǎn)品的數(shù)量，甚至取消銷售訂單；
④銷售訂單中產(chǎn)品的單價或交貨期發(fā)生變化。
標準件、外購件和自制件的齊套(規(guī)格、材質(zhì)、數(shù)量、交貨期和質(zhì)量等)直接影響到產(chǎn)品總裝進度和交貨期，由于突發(fā)情況較多(如客戶急單、抽單、變更及其他情況)，裝配進度一旦由于某種原因未能按計劃執(zhí)行，就會導致現(xiàn)場等待和個別零件積壓占據(jù)裝配面積等情況。 如果不能有效防止并及時調(diào)整計劃，則會造成惡性循環(huán)。
1.1.4企業(yè)數(shù)據(jù)特點
隨著企業(yè)智能化數(shù)控設備的應用，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中存在多種傳感器，存在多種通訊協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，各種工業(yè)數(shù)據(jù)的采集和解析將比其他行業(yè)更為復雜，工業(yè)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘與可視化也要符合工業(yè)生產(chǎn)的具體要求，建立符合企業(yè)生產(chǎn)領域的優(yōu)化、運籌、決策分析模型。制造業(yè)企業(yè)需要管理的數(shù)據(jù)種類繁多，涉及到大量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：
①產(chǎn)品數(shù)據(jù)：設計、建模、工藝、加工、測試、維護數(shù)據(jù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零部件配置關系、變更記錄等。
②運營數(shù)據(jù)：組織結(jié)構(gòu)、業(yè)務管理、生產(chǎn)設備、市場營銷、質(zhì)量控制、生產(chǎn)、采購、庫存、目標計劃、電子商務等。
③價值鏈數(shù)據(jù)：客戶、供應商、合作伙伴等。
④外部數(shù)據(jù)：經(jīng)濟運行數(shù)據(jù)、行業(yè)數(shù)據(jù)、市場數(shù)據(jù)、競爭對手數(shù)據(jù)等。
隨著大規(guī)模定制和網(wǎng)絡協(xié)同的發(fā)展，制造業(yè)企業(yè)還需要實時從網(wǎng)上連接眾多用戶的業(yè)務場景數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡協(xié)同配置各方資源，組織生產(chǎn)，管理更多各類有關數(shù)據(jù)。
為了解決上述問題，梳理現(xiàn)有的與產(chǎn)品相關的所有數(shù)據(jù)：原材料數(shù)據(jù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關系數(shù)據(jù)、圖紙名稱數(shù)據(jù)、圖紙關系數(shù)據(jù)、圖紙標題欄數(shù)據(jù)。其中，過程數(shù)據(jù)指的是：過程定義和管理、權(quán)限審批和分配、 機、電、液、傳動設計接口、標準和工藝審查、歸檔發(fā)布、打印控制。
產(chǎn)品BOM和工藝BOM 梳理過程中，我們引入物料的概念。指：產(chǎn)品、部件、零件、外購件、成品、半成品、在制品、毛坯等總稱。以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為核心的實質(zhì)就是設計者需要搭建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。搭建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)使得設計工作量增加，因此要預先對企業(yè)歷史數(shù)據(jù)進行分類、分析、整理與批量導入產(chǎn)品工程管理系統(tǒng)，以備PDM設計時重用。
2.1 數(shù)據(jù)整理的要求
(1)統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式
(2)統(tǒng)一數(shù)據(jù)整理模版
(3)定義概念信息模型
根據(jù)企業(yè)業(yè)務需求，定義物料類（分為產(chǎn)品、部件、零件外購件、企業(yè)標準件、外購標準件等類型）、物料的屬性、物料結(jié)構(gòu)關系及圖紙等業(yè)務項相關屬性，該模版的格式必須為EXCEL格式文件，不同的類定義在不同的sheet中。
三、物料編碼
解決上述傳統(tǒng)制造業(yè)這些痼疾的最好方式，就是建立以工業(yè)大數(shù)據(jù)為支撐的新型信息系統(tǒng)平臺，快速響應市場用戶的需求。建立企業(yè)全局性的編碼體系也是為企業(yè)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型提供好數(shù)據(jù)支撐。編碼一直是企業(yè)信息化工作和標準化中的一個極其重要的工作，企業(yè)無論是要實施CAD、CAPP、PDM、ERP還是其它信息系統(tǒng)，首當其沖的問題就是如何進行信息分類和編碼。信息分類和編碼的好壞直接關系到企業(yè)信息系統(tǒng)（CAD、CAPP、PDM、ERP）所產(chǎn)生的物料數(shù)據(jù)能否方便快捷集成和共享，關系到數(shù)據(jù)質(zhì)量（準確、完整和唯一）和系統(tǒng)運行的生命周期。
物料即是整個產(chǎn)品數(shù)據(jù)中涉及到的所有實體的簡稱，它描述了產(chǎn)品零部件等實體的基本屬性，而圖紙和文檔是對該物料的進一步詳細定義。
其一，物料中所包含的外購件、外購標準件、不出圖的型鋼和板材等均沒有圖號，要想進入計算機系統(tǒng)進行管理，必須要有標識符即編碼；
其二，物料編碼系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是企業(yè)信息化的數(shù)據(jù)源，既然是數(shù)據(jù)源，那就是所有數(shù)據(jù)必須帶有物料編碼；
其三，編碼也可以從PDM\CAPP或者ERP開始，為保證屆時各系統(tǒng)中所顯示的物料數(shù)據(jù)完整性、正確性和唯一性，所以修造廠的編碼體系需要整體設計，給水泵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜，需要根據(jù)用戶實際工況條件調(diào)整產(chǎn)品設計，如何既有效應對客戶的需求又保持產(chǎn)品的穩(wěn)定性，降低設計設計反應時間，降低物料管理的復雜度，需要物料編碼體系設計站在全局進行設計
由于產(chǎn)品各個組成部分的齊套性直接決定了產(chǎn)品能否及時交付給用戶，因此，在物料編碼規(guī)則設計中需要統(tǒng)籌設計各級編碼的層級映射關系。
3.1 編碼分類的基本原則及方法
編碼的基本規(guī)則遵循一些通用原則:原子性、唯一性、高效性、字符位數(shù)短、易用性（易錄入、易辨識、易管理/控制）。
選定編碼規(guī)則必須要考慮以下問題：利于長期決策、有足夠的編碼空間、覆蓋產(chǎn)品生命周期、使用企業(yè)應用環(huán)境、利于數(shù)據(jù)切換的平穩(wěn)過渡、便于企業(yè)管理組織 。
3.2 物料編碼的關鍵約束
編碼是給計算機"看"的，而圖號是給人"看"的。泵制造企業(yè)的產(chǎn)品、工藝及訂單的特點等，決定了修造廠有其特 殊的要點與難點環(huán)節(jié)需要個性化對待。
(1)物料分類、編碼與配置
泵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復雜性給實施物料分類增加了一定的難度，有這幾個思路：
A)可以按照產(chǎn)品系列分類，在各系列下細分產(chǎn)成品、零部件、毛坯，在零部件下再分通用零部件與非通用 零部件等；
B)可以直接將產(chǎn)成品、半成品、毛坯等劃分為物料大類，然后在各個大類中再具 體細分中類和小類。
總之物料分類要根據(jù)企業(yè)物料的實際情況，也要考慮到將來系統(tǒng)中物料 類別授權(quán)、財務科目設置等因素。
經(jīng)過前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于泵主要是按訂單生產(chǎn)，所以產(chǎn)品以及對應的編碼很多都是一次性的，而且隨著客戶需求的變化，很多外購零部件的編碼需要在后續(xù)不斷添加，需要安排相關部門的人員做好編碼維護工作。
所以，對于一些經(jīng)常變化的物料相關信息考慮不放在編碼中，而放到配置信息中，比 如調(diào)整揚水管、連軸器的長度、電機的廠商、油漆的顏色等等。
對于產(chǎn)成品中零部件的材質(zhì)組合信息，要視具體情況而定。有些泵產(chǎn)成品中材質(zhì)經(jīng)常發(fā)生變化的零部件通常有六七種，而且每種零部件的材質(zhì)變化有三四種情況，通過排列組合，一種泵里面可能出現(xiàn)的零部件材質(zhì)組合信息可達上千種，當然，里面有很多組合是 根本不會出現(xiàn)的。若將材質(zhì)組合信息放入編碼，就會生成大量永遠都用不到的編碼，而且需要花費精力給它們做BOM，日后維護和二次使用困難；若將材質(zhì)組合信息放入配置中，物料編碼的數(shù)量會大量減少，事先也不需要錄入大量無用的 BOM 數(shù)據(jù)，只是后期的BOM 維護有些工作量。
3.3 建立編碼規(guī)則
通過借鑒歐洲、日本優(yōu)秀的物料編碼理念，結(jié)合修造廠實際，提出以制造編碼統(tǒng)管的分層編碼體系。合同號為基礎+流水號為藍本，建立貫穿產(chǎn)品始終的統(tǒng)一碼---制造編碼通過制造編碼把銷售合同、產(chǎn)品設計、工藝、生產(chǎn)管理、采購、外協(xié)、質(zhì)量和產(chǎn)品發(fā)運進行統(tǒng)一管控跟蹤管理。有了這個統(tǒng)一管控的制造編碼就可以根據(jù)合同交付日期的要求，生成產(chǎn)品設計完成計劃、采購計劃、零部件加工計劃、產(chǎn)品組裝計劃直至產(chǎn)品出廠計劃。
建立以制造編碼統(tǒng)管的分層編碼體系：
第一層以合同號為基礎+流水號為藍本，建立貫穿產(chǎn)品始終的統(tǒng)一碼---制造編碼；
第二層以產(chǎn)品圖號+體系分類為基礎生成零部件單品編碼；
第三層以工藝圖號+體系分類為基礎生成工藝零部件單品編碼；
第四層根據(jù)工藝BOM生成制造BOM清單編碼；
原材料、半成品、產(chǎn)成品、包裝材料采用可自定義級別編碼+流水號方式編碼；
基于產(chǎn)生式規(guī)則的動態(tài)數(shù)據(jù)如采購訂單、銷售訂單、生產(chǎn)訂單等數(shù)據(jù)的生成規(guī)則；
編碼唯一性、規(guī)范性；
四、物料編碼的實施與應用
4.1 歷史數(shù)據(jù)的整理
從歷史數(shù)據(jù)的類型來分有兩方面：一是物料類歷史數(shù)據(jù)，二是文檔類歷史數(shù)據(jù)。主要包括：物料屬性描述數(shù)據(jù)、物料結(jié)構(gòu)關系BOM數(shù)據(jù)、圖紙名稱數(shù)據(jù)、圖紙從屬關系數(shù)據(jù)、圖紙標題欄數(shù)據(jù)、BOM標題欄數(shù)據(jù)、設計報表關系數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、工裝數(shù)據(jù)、倉儲管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，為了保障數(shù)據(jù)的質(zhì)量和規(guī)范，在數(shù)據(jù)整理時統(tǒng)一遵循以下要求：
(1)數(shù)據(jù)文件格式統(tǒng)一；
(2)數(shù)據(jù)整理模板統(tǒng)一；
(3)概念信息模型統(tǒng)一；據(jù)企業(yè)業(yè)務需求，定義物料類（可分為產(chǎn)品、部件、零件外購件、企業(yè)標準件、外購標準件等類型）、物料的屬性、物料結(jié)構(gòu)關系及圖紙等業(yè)務項相關屬性。
(4)整理物料屬性字段統(tǒng)一；
(5)校驗物料屬性數(shù)據(jù)；
4.2 數(shù)據(jù)整理模板
(1)產(chǎn)品數(shù)據(jù)整理模板：
(2)工藝數(shù)據(jù)整理模板：
(3)工裝數(shù)據(jù)整理模板：
4.3 數(shù)據(jù)體系與業(yè)務對照
通過這個分層統(tǒng)管的編碼體系可以對企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營各個環(huán)節(jié)提供支持。在這些數(shù)據(jù)的支持下，我們就可以應用JIT思想，根據(jù)合同的實際交付日期拉出采購計劃、外協(xié)計劃、零部件生產(chǎn)計劃。及裝配發(fā)運計劃，按裝配實際需求的時間、地點、品種和數(shù)量提前配料，按時發(fā)貨，實行"配套管理"，以提高產(chǎn)品總裝的配套性。
4.4 數(shù)據(jù)體系應用
利用分層的編碼體系把原來耦合度過高的數(shù)據(jù)進行解耦，既保證了各類數(shù)據(jù)的獨立性，又相互銜接。通過建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)BOM、工藝數(shù)據(jù)BOM；在各自數(shù)據(jù)體系里保持設計數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，徹底去掉重復設計勞動。通過把設計人員解放出來，讓設計人員向前端用戶和后端制造延伸，從而設計出更符合用戶需求的產(chǎn)品，從而能更高程度的提高原材料的利用率，有時間精力去創(chuàng)新做更有價值的事情。實現(xiàn)精細車間管理、合同執(zhí)行的透明化、知道任意合同的執(zhí)行狀態(tài)和產(chǎn)品齊套性、在新合同任務下達前就了解本廠的生產(chǎn)能力；精細成本核算，目的是同時核算訂單或產(chǎn)品的實際成本，為銷售打標時報價提供關鍵支持，成本核算能細化到按銷售合同的每一種產(chǎn)品下得所有零部件進行核算，甚至可以以“銷售收入-利潤=成本”控制。
五、結(jié)語
在裝備制造業(yè)發(fā)展的今天，企業(yè)往往被生產(chǎn)過程中如繁星般龐大的數(shù)據(jù)量淹沒，在生產(chǎn)制造過程中，數(shù)據(jù)體系規(guī)劃確如綱舉目張、載舟之水，與產(chǎn)品的全生命過程休戚相關，通過建立全覆蓋的數(shù)據(jù)體系，得益于即時數(shù)據(jù)，我們確保了機器設備的正常運轉(zhuǎn)，降低生產(chǎn)成本；在受惠于采集后的數(shù)據(jù)分析，我們縮短新產(chǎn)品從研發(fā)到上市的時間，提升生產(chǎn)制造能力；在數(shù)據(jù)信息的全方位支持下，我們能很好的完成生產(chǎn)產(chǎn)品的檢驗，次品的溯源，在銷售領域延伸人性化的服務。數(shù)據(jù)采集作為生產(chǎn)制造的基石，經(jīng)過多年的發(fā)展，在保持和強化了基本功能和應用的基礎上，采集手段和應用方式更加成熟，生產(chǎn)制造過程中的采集能力逐漸提升，上層信息管理功能不斷擴展。
數(shù)據(jù)與信息的融合、集成，是“智能工廠”和“智能生產(chǎn)”的基礎，對于推動中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級具有十分重要的現(xiàn)實意義。
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本文標題：工業(yè)大數(shù)據(jù)推動裝備制造業(yè)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型
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