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(shì)

    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(zhǎng)是國(guó)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(jī)械產(chǎn)品本身向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，深刻改變了機(jī)械產(chǎn)品的內(nèi)涵。

    ·生產(chǎn)活動(dòng)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、工藝、制造、測(cè)試、管理等先進(jìn)技術(shù)手段使企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)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(lái)發(fā)展：信息技術(shù)新的發(fā)展，如下一代互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、無(wú)線傳感、物聯(lián)網(wǎng)等，將更加廣泛而深刻地引起機(jī)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(duì)工廠內(nèi)的制造資源、計(jì)劃、流程等進(jìn)行管控。

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

    ·與企業(yè)層和設(shè)備控制層實(shí)時(shí)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(chē)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(duì)質(zhì)量管理、生產(chǎn)績(jī)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(bào)告。

    ·無(wú)縫縮放和信息鉆�。和ㄟ^(guò)先進(jìn)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(diǎn)，輕松創(chuàng)建特定的數(shù)據(jù)看板、圖形顯示和報(bào)表，可快速鉆取至所需要的信息。

    ·實(shí)時(shí)制造信息展示：無(wú)論在車(chē)間或是公司辦公室、會(huì)議室，通過(guò)掌上電腦、PC機(jī)、大屏幕顯示器，用戶都可以隨時(shí)獲得所需的實(shí)時(shí)信息

    數(shù)字化制造執(zhí)行層包括：

    ·先進(jìn)排程與任務(wù)分派：通過(guò)對(duì)車(chē)間生產(chǎn)的先進(jìn)排程和對(duì)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(guò)對(duì)質(zhì)量信息的采集、檢測(cè)和響應(yīng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理質(zhì)量問(wèn)題，杜絕因質(zhì)量缺陷流入下道工序所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)

    ·準(zhǔn)時(shí)化物料配送：通過(guò)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃和物料需求的提前預(yù)估，確保在正確的時(shí)間將正確的物料送達(dá)正確的地點(diǎn)，在降低庫(kù)存的同時(shí)減少生產(chǎn)中的物料短缺問(wèn)題

    ·及時(shí)響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)異常：通過(guò)對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌控，快速處理車(chē)間制造過(guò)程中的生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)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(shí)時(shí)硬件裝備集成：通過(guò)對(duì)數(shù)控設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備的集成，實(shí)時(shí)獲取制造裝備狀態(tài)、生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)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(shí)現(xiàn)車(chē)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(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，可以通過(guò)各種易于使用的車(chē)間設(shè)備來(lái)收集數(shù)據(jù)，同時(shí)確保系統(tǒng)中生產(chǎn)活動(dòng)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(chǎng)工業(yè)計(jì)算機(jī)、智能終端及制造設(shè)備下發(fā)過(guò)程控制指令，正確、及時(shí)地傳遞設(shè)計(jì)及工藝意圖

    3）數(shù)字化工廠的發(fā)展趨勢(shì)

    ·德國(guó)：工業(yè)4.0

    ·美國(guó)：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

    ·中國(guó)工程院：中國(guó)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(guó)內(nèi)制造業(yè)信息化及工業(yè)自動(dòng)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(yùn)營(yíng)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(guò)程主要可分為機(jī)加工、裝配兩種。

    1）機(jī)加工生產(chǎn)的核心需求和目標(biāo)如下：

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

    ·生產(chǎn)管理：通過(guò)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行開(kāi)報(bào)工跟蹤同時(shí)統(tǒng)計(jì)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(shí)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(shí)時(shí)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(duì)采集到的質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算各種體現(xiàn)過(guò)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(lèi)統(tǒng)計(jì)等；質(zhì)量追溯：可以通過(guò)工件流水號(hào)、零件類(lèi)型、工序號(hào)、生產(chǎn)時(shí)間、操作人員等實(shí)現(xiàn)正向和反向查詢。并可實(shí)現(xiàn)工件流水號(hào)、工序號(hào)、生產(chǎn)時(shí)間、操作人員及產(chǎn)品缺陷等信息的查詢。

    ·設(shè)備管理：對(duì)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(jìn)行監(jiān)控和管理。

    2）裝配生產(chǎn)的核心需求和目標(biāo)如下：

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

    ·生產(chǎn)計(jì)劃與排程管理：簡(jiǎn)化計(jì)劃制定流程，提高計(jì)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(jiǎn)單，同時(shí)訂單在現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)監(jiān)控。形成圖形化的監(jiān)控畫(huà)面。

    ·作業(yè)指導(dǎo)及防錯(cuò)：減少錯(cuò)裝和漏裝的幾率，同時(shí)通過(guò)設(shè)備集成提高現(xiàn)場(chǎng)操作效率。

    ·品質(zhì)管理：實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的質(zhì)量記錄及追溯，同時(shí)通過(guò)集成及終端錄入得道質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行SPC分析。

    ·生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控：對(duì)車(chē)間訂單生產(chǎn)及設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)圖形化數(shù)據(jù)展示，提高車(chē)間透明度及問(wèn)題處理速度。

    ·防錯(cuò)系統(tǒng)：依靠自動(dòng)化系統(tǒng)及設(shè)備自動(dòng)實(shí)現(xiàn)防錯(cuò)及異常信息的記錄，提高生產(chǎn)線效率。

    ·物流配送：實(shí)現(xiàn)推拉結(jié)合的生產(chǎn)物流體系，優(yōu)化物流配送過(guò)程，提高配送的準(zhǔn)確性及及時(shí)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(dòng)機(jī)生產(chǎn)為例。

    發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)關(guān)鍵特點(diǎn)與功能如下：

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

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

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

    ·嚴(yán)密的生產(chǎn)防錯(cuò)：高效、自動(dòng)化、嚴(yán)密的生產(chǎn)防錯(cuò)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(dòng)化控制。

    同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)具有其行業(yè)的特殊需求，例如返修自動(dòng)分流，通過(guò)與機(jī)運(yùn)線的集成，當(dāng)通過(guò)若干關(guān)鍵工位時(shí)。PLC自動(dòng)判斷是否為返修機(jī)器，如果是即控制旋轉(zhuǎn)托架，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入返修工位，同時(shí)在返修工位能通過(guò)TAG獲取異常信息，通過(guò)流水號(hào)能查詢?cè)摍C(jī)型對(duì)應(yīng)的質(zhì)量檢測(cè)信息，指導(dǎo)返修。

三、艾普工華制造運(yùn)營(yíng)管理解決方案

    制造運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施的基本訴求包括實(shí)時(shí)性、分布式、不可停機(jī)、業(yè)務(wù)的持續(xù)改進(jìn)、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(duì)此，艾普工華將國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，本土科研機(jī)構(gòu)與國(guó)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(dú)特競(jìng)爭(zhēng)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(tái)

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

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

    ·高性能：實(shí)時(shí)性，快速響應(yīng)，高運(yùn)行效率

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

    ·易管理：低維護(hù)成本，支持運(yùn)行時(shí)監(jiān)控與預(yù)警，問(wèn)題易于診斷

圖5 Mestar™平臺(tái)

    2．UniMax MES™

    UniMax MES™是高性能制造運(yùn)營(yíng)管理解決方案（圖6），特點(diǎn)如下：

    ·符合MESA/ISA95國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

    ·融合國(guó)際廠商行業(yè)最佳實(shí)踐

    ·支持國(guó)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(dòng)

    ·既兼顧系統(tǒng)的靈活性以及運(yùn)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(yùn)營(yíng)管理解決方案

    3．UniMax Xplanner™

    UniMax Xplanner™是高級(jí)計(jì)劃排程解決方案（圖7），特點(diǎn)如下：

    ·圖形化、交互、拖動(dòng)，調(diào)整工作日歷、作業(yè)任務(wù)順序、開(kāi)完工時(shí)間、分拆與合批等

    ·根據(jù)不同的異常問(wèn)題類(lèi)型，提供計(jì)劃調(diào)整的處理建議

    ·多套計(jì)劃模擬和多級(jí)訂單甘特圖分析變更影響及計(jì)劃可行性

    ·對(duì)計(jì)劃結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，找到接近最優(yōu)的平準(zhǔn)化計(jì)劃

圖7 UniMax Xplanner™高級(jí)計(jì)劃排程解決方案

    4．UniMax MCC™

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

    ·深入至制造工藝過(guò)程的成本管理粒度

    ·支持車(chē)間多維度成本歸集與統(tǒng)計(jì)

    ·關(guān)鍵制造資源消耗預(yù)警

    ·有效制造成本對(duì)標(biāo)與差異分析   

    ·多層級(jí)生產(chǎn)組織生產(chǎn)績(jī)效分析與改善

    ·成本耗用定額雙向優(yōu)化      

圖8 UniMax MCC™制造過(guò)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(diǎn)如下：

    ·支持UniMax系列產(chǎn)品與外部系統(tǒng)集成

    ·通過(guò)可視化方式實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜集成操作

    ·接口的監(jiān)控與定時(shí)定頻調(diào)度

    ·支持常見(jiàn)的絕大部分?jǐn)?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(duì)集成歷史進(jìn)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(guò)程可視化解決方案（圖10），特點(diǎn)如下：

    ·采用行業(yè)領(lǐng)先的業(yè)務(wù)智能引擎

    ·實(shí)現(xiàn)工廠各種環(huán)節(jié)指標(biāo)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)分析

    ·對(duì)可能發(fā)生的故障和事故進(jìn)行預(yù)警

    ·實(shí)時(shí)、整體掌控車(chē)間生產(chǎn)狀態(tài)，及時(shí)修正業(yè)務(wù)偏離

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

    ·基于正確實(shí)時(shí)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(guò)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(guó)制造業(yè)MES應(yīng)用（深圳）年會(huì)”上的發(fā)言整理而成，未經(jīng)本人確認(rèn)。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)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(biāo)題：創(chuàng)新制造運(yùn)營(yíng)管理構(gòu)建高績(jī)效數(shù)字化工廠MES/ERP

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