|
本文介紹了智能工廠信息化建設(shè)規(guī)劃的范圍、總體架構(gòu)和主要內(nèi)容 , 詳細描述了ERP、PLM、MES、WMS這4個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計和功能目標。 智能工廠信息化系統(tǒng)需要將現(xiàn)代管理理論、智能制造理論與最新信息化技術(shù)、 自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信息物理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)深度融合，通過科學規(guī)劃和全面集成企業(yè)設(shè)備單元、生產(chǎn)監(jiān)控、制造執(zhí)行、企業(yè)管理、設(shè)計研發(fā)等各類系統(tǒng)，最終構(gòu)建由智能設(shè)計、智能經(jīng)營、智能生產(chǎn)、智能決策組成的智能工廠。 01 規(guī)劃范圍 基于智能工廠所需的主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行規(guī)劃建設(shè)，主要有： NO.1ERP （企業(yè)資源計劃系統(tǒng)）：它是企業(yè)信息化的核心系統(tǒng)，管理銷售、生產(chǎn)、采購、倉庫、質(zhì)量、成本核算等. NO.2PLM（產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)）：它負責產(chǎn)品設(shè)計的圖文檔、設(shè)計過程、設(shè)計變更、工程配置的管理，為ERP系統(tǒng)提供最主要的數(shù)據(jù)源BOM表，同時為MES系統(tǒng)提供最主要的數(shù)據(jù)源工藝路線文件。 NO.3MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）：它負責車間中生產(chǎn)過程的數(shù)字化管理，實現(xiàn)信息與設(shè)備的深度融合，為ERP系統(tǒng)提供完整、及時、準確的生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)，是智能工廠的基礎(chǔ)。 NO.4WMS（倉庫管理系統(tǒng)）：它具備入庫業(yè)務(wù)、出庫業(yè)務(wù)、倉庫調(diào)撥等功能，從ERP系統(tǒng)接受入出庫物料清單和MES系統(tǒng)中接受入出庫指令，協(xié)同AGV小車完成物料配送的自動化，實現(xiàn)立體倉庫、平面庫的統(tǒng)一倉儲信息管理。 02 智能工廠信息化總體架構(gòu) 基于企業(yè)系列標準的支持和企業(yè)級別的信息安全要求，在信息物理融合 系統(tǒng)（CPS）的支持下，構(gòu)建智能設(shè)計、智能產(chǎn)品、智能經(jīng)營、智能服務(wù)、智能生產(chǎn)、智能決策六大系統(tǒng)。 其中，通過服務(wù)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)將企業(yè)設(shè)施、設(shè)備、組織、人互通互聯(lián)， 集計算機、通信系統(tǒng)、感知系統(tǒng)一體化，實現(xiàn)對物理世界的安全可靠、實時、協(xié)調(diào)感知和控制；同時通過企業(yè)信息門戶（EIP）實現(xiàn)與客戶、供應(yīng)商、合作伙伴的橫向集成（如協(xié)同商務(wù)和信息共享），以及實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的縱向集成（如不同系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)協(xié)同）。 構(gòu)建的智能工廠總體框架如圖1所示。 （圖1）智能化工廠的總體框架 根據(jù)信息化系統(tǒng)規(guī)劃范圍及建設(shè)相關(guān)要求，本文參照智能化工廠的總體框架，構(gòu)建符合企業(yè)業(yè)務(wù)特點的信息化系統(tǒng)架構(gòu)，如圖2所示。 （圖2）信息化系統(tǒng)架構(gòu) 通過分析智能工廠信息化關(guān)鍵技術(shù)，圍繞智能工廠價值鏈的全生命周期，搭建了“現(xiàn)場層—管控層—企業(yè)層—平臺層—協(xié)同層”的智能工廠信息化架構(gòu)，每層分工不同，但緊密聯(lián)系、上下交互，通過應(yīng)用各類智能工廠信息化技術(shù)、標準與規(guī)范，實現(xiàn)智能工廠的全面信息化管理。智能工廠的全面信息化管理集中體現(xiàn)在人機料法環(huán)五個方面，“人”指制造產(chǎn)品的人員，“機”指制造產(chǎn)品所用的設(shè)備，“料”指制造產(chǎn)品所使用的材料，“法”指制造產(chǎn)品所使用的方法，“環(huán)”指產(chǎn)品制造過程中所處的環(huán)境。 1）現(xiàn)場層。通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通信鏈路等基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)車間網(wǎng)絡(luò)布局，進而支持現(xiàn)場設(shè)備的通訊功能。現(xiàn)場工控設(shè)備與系統(tǒng)包含DCS（集散控制系統(tǒng)）、PLC（可編程邏輯控制器）、SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）、AGV（自動導引運輸車）、傳感器、數(shù)控機床、智能儀表、工業(yè)機器人等。現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與顯示設(shè)備包含移動終端（手機、平板電腦等）、條碼掃描槍、FRID采集機、電子看板（機臺看板、產(chǎn)線看板、車間看板）、大屏監(jiān)控中心等。 2）管控層。利用MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、PLM（產(chǎn)品全生命周期管理）、WMS（倉儲管理系統(tǒng)）等信息系統(tǒng)，加強對車間信息的智能管控，連接現(xiàn)場層和企業(yè)層兩個層級，實現(xiàn)整體架構(gòu)的互聯(lián)互通。該層級主要包含工廠建模、生產(chǎn)物流管理和倉儲管理等內(nèi)容，其中，工廠建模包含流水線、流轉(zhuǎn)卡、工序工步、設(shè)備機臺、工藝參數(shù)、工裝模具等信息；生產(chǎn)物流管理包含監(jiān)控物流運行狀況、規(guī)劃運輸路線、集貨揀貨等；倉儲管理包含貨位編碼、精確定位、流轉(zhuǎn)標簽、儲區(qū)規(guī)劃、貨品上架、貨品出庫等。 3）企業(yè)層。整合企業(yè)信息管理系統(tǒng)，利用ERP（企業(yè)資源計劃）、CRM（客戶關(guān)系管理）、SCM（供應(yīng)鏈管理）、CAD（計算機輔助設(shè)計）、CAE（計算機輔助工程）、CAM（計算機輔助制造）、CAPP（計算機輔助工藝過程設(shè)計）、OA（辦公自動化）等軟件系統(tǒng)，加強對技術(shù)、采購、銷售、人員、資金的管理，同時，實現(xiàn)企業(yè)各部門間的協(xié)同辦公[2]。其中，技術(shù)管理包含對設(shè)計圖紙、工藝文件、標準規(guī)范等方面的管理；采購管理包含供應(yīng)鏈管理、制定采購計劃、訂貨管理等；銷售管理包含客戶管理、制定銷售計劃、訂單管理等；人員管理包含對人員資質(zhì)、績效考核、崗位職責等方面的管理；資金管理包含預算管理、應(yīng)收應(yīng)付賬單管理、成本核算等；協(xié)同辦公包含工作流引擎、流轉(zhuǎn)審批、電子文控等。 4）平臺層。平臺層主要指利用云計算、大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)，構(gòu)建云平臺、大數(shù)據(jù)分析平臺、電子商務(wù)平臺等網(wǎng)絡(luò)平臺，加強企業(yè)信息化管理的集中性、靈活性和同一性，提高企業(yè)整體運作效率，幫助企業(yè)快速掌握市場需求、加快產(chǎn)品更新速率，加強企業(yè)與用戶之間的商業(yè)聯(lián)系，提升企業(yè)創(chuàng)新能力和服務(wù)水平。 5）協(xié)同層。打通供應(yīng)商、客戶、經(jīng)銷商、外協(xié)加工商、第三方物流公司間的信息化渠道，優(yōu)化配置產(chǎn)業(yè)鏈中不同環(huán)節(jié)的資源要素，加強供應(yīng)鏈協(xié)同、研發(fā)協(xié)同、生產(chǎn)協(xié)同和服務(wù)協(xié)同，在產(chǎn)業(yè)鏈中的上下游間形成提質(zhì)、增效、降本的多贏局面。 03 信息化系統(tǒng)規(guī)劃主要內(nèi)容 3.1 ERP系統(tǒng) 3.1.1 功能和目標 ERP系統(tǒng)著重解決物料臺賬、合同、計劃、采購、成本等相關(guān)管理目標，具體如下： 提升管理概念。由定性管理轉(zhuǎn)變?yōu)槎抗芾恚挥蓡我坏穆毮苁焦芾磙D(zhuǎn)變?yōu)橘Y源式管理。 理順管理流程。理順和制定適應(yīng)單件小批量加工裝配型企業(yè)的生產(chǎn)管理 程流程，規(guī)范生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)中的各類票據(jù)，根據(jù)崗位說明書制定相應(yīng)的操作制度及條例。 實現(xiàn)物料配送，建立缺件報警制度。將領(lǐng)料制倉庫變成配送制倉庫，在裝配前做缺件分析，推行缺件報警制度。 有效控制庫存。提出配套庫存的管理思想，努力降低庫存中長短件的比例。 降低成本。從限額發(fā)料、控制庫存、縮短生產(chǎn)周期等方面降低生產(chǎn)成本。 降低成本。從限額發(fā)料、控制庫存、縮短生產(chǎn)周期等方面降低生產(chǎn)成本。 縮短生產(chǎn)周期。通過提高設(shè)計及生產(chǎn)環(huán)節(jié)對工程變更的反應(yīng)速度、提高裝配中物料的齊套率、減少生產(chǎn)裝配中停工待料的時間和縮短采購周期等措施，實現(xiàn)縮短成品的生產(chǎn)周期。 建立生產(chǎn)的可預見性機制，包括銷售預測、庫存預測、缺件預測、生產(chǎn)過程預測、客戶定單交貨期預測、采購到貨期預測、生產(chǎn)成本預測等。 建立生產(chǎn)計劃的控制和反饋機制體系，實現(xiàn)各類生產(chǎn)計劃的閉環(huán)管理。 建立價格管理和多層次成本控制體系。建立原材料基準價管理體系、零部件/外協(xié)件的定額成本價、合同的實際成本計算體系等，形成完善的銷售報 價審計、采購合同價格審計、設(shè)計成本審計和完工審計制度。 建立、高速、專業(yè)、準確的報價體系。 最終實現(xiàn)公司生產(chǎn)、運營 、財務(wù)一體化管理。 3.1.2 系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)劃 ERP系統(tǒng)的架構(gòu)規(guī)劃如圖3所示。 （圖3）ERP系統(tǒng)的架構(gòu)規(guī)劃 3.2 PLM系統(tǒng) 3.2.1 功能和目標 PLM系統(tǒng)著重解決工藝設(shè)計、圖紙管理、設(shè)計變更等相關(guān)管理目標，具體如下： 建立統(tǒng)一、高效、規(guī)范的文控體系，實現(xiàn)企業(yè)資料的有效沉淀和有序管理。 建立企業(yè)物料標準庫，規(guī)范管理物料。 搭建圖文檔管理平臺和工藝信息管理平臺，前端支持各類CAD數(shù)據(jù)的集成，包括常用的AutoCAD、SolidWorks等數(shù)據(jù)格式，實現(xiàn)對CAD數(shù)據(jù)的信息提取、在線瀏覽等。 通過圖文檔管理系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)安全共享、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化管理，在審批流程方面，實現(xiàn)電子審批。 通過工藝信息管理平臺，實現(xiàn)工藝卡片圖文混排編制、工藝路線的編制，通過匯總報表BOM的輸出，支撐生產(chǎn)。 3.2.2 系統(tǒng)架構(gòu) PLM系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。 （圖4）PLM系統(tǒng)架構(gòu) 3.3 MES系統(tǒng) 3.3.1 功能和目標 MES系統(tǒng)著重解決生產(chǎn)過程管控、防錯防呆、產(chǎn)質(zhì)量追溯、設(shè)備運行等相關(guān)管理目標，具體如下： 全面集成。承上啟下，完成公司所有與MES系統(tǒng)鏈接的信息化系統(tǒng) （如ERP、PLM等）、自動化控制系統(tǒng)（如鈑金、銅排、二次裁線、產(chǎn)線等）和設(shè)備（如實驗設(shè)備等）的無縫集成，通過MES系統(tǒng)整合上下游信息流、建立一個業(yè)務(wù)統(tǒng)一、流程順暢、數(shù)據(jù)規(guī)范的生產(chǎn)管理平臺。 精益排程。結(jié)合ERP系統(tǒng)建立先進的計劃體系，制定在產(chǎn)能和物資等資源約束條件下的詳細排程計劃，統(tǒng)一指揮控制物料、人員、流程指令和設(shè)備等工廠生產(chǎn)資源。 自動化物流和物料管理。MES系統(tǒng)應(yīng)覆蓋部分WMS功能，并實現(xiàn)與自動化物流系統(tǒng)（如自動化立庫、AGV小車等）一道完成生產(chǎn)物流管理，在數(shù)字化工廠內(nèi)實現(xiàn)無人化自動物料流轉(zhuǎn)，MES系統(tǒng)指揮和跟蹤物料流動、管理物料消耗、編制物料投料計劃等，同時采用工單、批次管理，實現(xiàn)對物料的跟蹤和回饋。 質(zhì)量管理。質(zhì)量管理以生產(chǎn)過程質(zhì)量信息匯總和控制為核心，建立快速、高效全過程的質(zhì)量反饋、質(zhì)量處理、質(zhì)量跟蹤控制，MES系統(tǒng)自動生成各類質(zhì)量報告和出廠試驗報告等資料。 生產(chǎn)過程管理。以全廠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建立起綜合控制系統(tǒng)，包括電子看板、SCADA系統(tǒng)集成、監(jiān)控中心和Andon系統(tǒng)等，實時顯示整個生產(chǎn)過程的各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并按照預先設(shè)定的報條件，出現(xiàn)異常情況應(yīng)及時報警提醒，并采取相應(yīng)的調(diào)度措施。 設(shè)備管理。對生產(chǎn)車間主要生產(chǎn)設(shè)備的使用頻率、運行狀況、工時、定額、能耗、產(chǎn)能等有關(guān)信息進行采集和分析，對設(shè)備進行全面的運籌管理，以達到保持設(shè)備完好率、充分發(fā)揮其效能的目的。 統(tǒng)計分析。對實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析 ，通過對大量數(shù)據(jù)的綜合分析，可以對生產(chǎn)運行情況進行有效評價，為優(yōu)化組織、提高產(chǎn)量質(zhì)量、提高設(shè)備保障能力、降低生產(chǎn)成本提高強有力的手段 ，如員工績效管理、核算計件工資、設(shè)備效率分等。 移動化應(yīng)用。支持手機、PDA等移動終端，實現(xiàn)移動端的派工報工、接料發(fā)料、數(shù)據(jù)錄入、生產(chǎn)進度跟蹤、實時統(tǒng)計分析展示等。 3.3.2 系統(tǒng)架構(gòu) MES系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示。 （圖5）MES系統(tǒng)架構(gòu) 3.4 WMS系統(tǒng) 3.4.1 功能和目標 WMS系統(tǒng)著重解決實物倉儲、出入庫、物料質(zhì)檢、組盤等相關(guān)管理目標，具體如下： 實現(xiàn)原材料、成品、備品備件的出入庫、調(diào)撥、轉(zhuǎn)換、質(zhì)檢、在庫等過程的有效的全方位管控。 實現(xiàn)ERP系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)及庫存實物信息交互的及時性和一致性。 實現(xiàn)賬務(wù)相符、物料流轉(zhuǎn)及消耗的精準追蹤、多樣化盤點功能應(yīng)用。 底層技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)自動化調(diào)度。 3.4.2 系統(tǒng)架構(gòu) WMS系統(tǒng)架構(gòu)如圖6所示。 （圖6）WMS系統(tǒng)架構(gòu) 04 總結(jié) 企業(yè)信息化建設(shè)可采取“總體規(guī)劃、分步實施”的原則，避免出現(xiàn)信息孤島，ERP、PLM、MES和WMS系統(tǒng)是智能工廠信息化建設(shè)的重點，各系統(tǒng)的架構(gòu)和功能設(shè)計以及系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的接口設(shè)計是信化規(guī)劃的關(guān)鍵，各系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)信息的無縫集成和數(shù)據(jù)交互，以實現(xiàn)企業(yè)“智能制造”的最終目標。 中服云（www.cserver.com.cn）——長期致力于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺及工業(yè)APP的研發(fā)和服務(wù)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)業(yè)界領(lǐng)先。全力打造自動數(shù)據(jù)采集獲取技術(shù)+數(shù)據(jù)分析價值挖掘技術(shù)兩個核心技術(shù)，基于“平臺+APPS”的產(chǎn)品架構(gòu)思想。從數(shù)字化底座、到智能化生產(chǎn)、再到生產(chǎn)環(huán)境的智能化，形成了完整的“中服云”數(shù)智化產(chǎn)品品牌。致力于業(yè)務(wù)層和物理層的深度融合，從根本上解決智能化的核心問題。 |
