電氣傳動(dòng)數(shù)字化工廠系統(tǒng)（ERP/PLM/MES/SCADA/WMS）規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

1 引言

電傳動(dòng)產(chǎn)品主要包括風(fēng)電變流器、風(fēng)電各類控制器、電動(dòng)汽車控制器等。此類產(chǎn)品具備較高技術(shù)含量，在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中起著非常關(guān)鍵的作用，建立企業(yè)級(jí)信息化系統(tǒng)，對(duì)于全面提升高端裝備電氣傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，打造一流的電氣產(chǎn)品組裝、試驗(yàn)的生產(chǎn)中心，提高企業(yè)的系統(tǒng)供貨和服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)電氣傳動(dòng)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化具有非常重要的意義。

2 設(shè)計(jì)原則

電傳動(dòng)工廠信息化系統(tǒng)頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)一般按照整體規(guī)劃、分步實(shí)施、有序推進(jìn)的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行，遵循以下原則。

2.1 實(shí)用性原則

以工廠產(chǎn)品的研發(fā)、制造、試驗(yàn)和維保等特征作為設(shè)計(jì)輸入條件，充分體現(xiàn)工廠的生產(chǎn)特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，符合企業(yè)的行業(yè)、生產(chǎn)組織模式特點(diǎn)及實(shí)際的業(yè)務(wù)需求，能夠有效提高企業(yè)的管理水平和工作效率，能夠有效解決企業(yè)業(yè)務(wù)開展與管理中的瓶頸問題。

2.2 可持續(xù)原則

能夠?yàn)槠髽I(yè)的近﹑中、遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)提供完整、可持續(xù)應(yīng)用的數(shù)字化制造支撐環(huán)境和運(yùn)行平臺(tái)，為適應(yīng)中國制造2025時(shí)代的進(jìn)一步發(fā)展和深化應(yīng)用奠定必要的技術(shù)和應(yīng)用基礎(chǔ)。

2.3 優(yōu)化性原則

能夠有效整合企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和制造資源，優(yōu)化企業(yè)核心業(yè)務(wù)流程，并實(shí)現(xiàn)面向核心業(yè)務(wù)的一體化信息流管理。

2.4 可操作性原則

確保方案規(guī)劃的可操作性和可落地性，并支持分階段實(shí)施策略。

3 設(shè)計(jì)目標(biāo)

企業(yè)信息化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過數(shù)字化制造和企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理兩大核心業(yè)務(wù)鏈的運(yùn)作與協(xié)同機(jī)制，全面建設(shè)數(shù)字化工廠，逐步實(shí)現(xiàn)中國制造2025規(guī)劃的智能制造新模式。信息系統(tǒng)呈現(xiàn)的是一種鏈接關(guān)系，也就是工廠與工廠之間的一種供應(yīng)鏈條 [1]，主要包括數(shù)字化制造業(yè)務(wù)鏈和企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理業(yè)務(wù)鏈兩個(gè)方面。

3.1 數(shù)字化制造業(yè)務(wù)鏈

數(shù)字化制造業(yè)務(wù)鏈實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信息貫通與高效運(yùn)行，用于支持包括圖紙、技術(shù)文檔、數(shù)模等覆蓋企業(yè)產(chǎn)品自主研發(fā)全過程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)包接收、統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)、虛擬裝配制造執(zhí)行、數(shù)字化質(zhì)量管理、全流程質(zhì)量與產(chǎn)品數(shù)據(jù)追溯等。數(shù)字化制造業(yè)務(wù)鏈實(shí)現(xiàn)后，將提供支持關(guān)鍵業(yè)務(wù)點(diǎn)的系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)鏈的信息化貫通，支持工程設(shè)計(jì)與制造執(zhí)行過程的無紙化管理，支持制造作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的透明化管理和實(shí)時(shí)化數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，以及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和質(zhì)量信息的全程可追溯，從而建立起電傳動(dòng)工廠的數(shù)字化制造與數(shù)字化管理模式。

3.2 企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理業(yè)務(wù)鏈

企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理業(yè)務(wù)鏈主要實(shí)現(xiàn)對(duì)公司級(jí)計(jì)劃與調(diào)度、生產(chǎn)準(zhǔn)備與物質(zhì)供應(yīng)的信息化管理，為數(shù)字化制造業(yè)務(wù)鏈的運(yùn)行提供準(zhǔn)確及時(shí)的制造資源支持，提供配套物料及設(shè)備、人員、工裝等制造資源保障，并實(shí)現(xiàn)基于實(shí)際制造過程數(shù)據(jù)的精細(xì)化成本管理，同時(shí)，為主要業(yè)務(wù)部門的日常管理提供信息化支持。

4 信息化體系設(shè)計(jì)

4.1 核心信息系統(tǒng)規(guī)劃

核心信息系統(tǒng)包括：產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)（PLM）、企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（OA）、制造數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（MDC）、試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（TDM）、立體倉庫管理系統(tǒng)（WMS）等。

PLM、ERP、MES、TDM共同支撐電氣傳動(dòng)工廠從銷售、技術(shù)、制造到交付與服務(wù)的完整流程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理；ERP與WMS雙向集成，實(shí)現(xiàn)資金流、物流的同步管理；通過MDC實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工序信息的采集，通過電子看板實(shí)時(shí)展示，并且通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控展示生產(chǎn)運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)，如生產(chǎn)進(jìn)度、動(dòng)態(tài)成本等，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、可視化的管理；OA系統(tǒng)對(duì)企業(yè)基礎(chǔ)管理制度的信息化流轉(zhuǎn)及日常管理審核等流程信息進(jìn)行記錄跟蹤。

4.2 核心信息系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)的支撐設(shè)計(jì)

客戶管理、合同管理、訂單管理由ERP處理，驅(qū)動(dòng)后續(xù)研制、試制和批量生產(chǎn)業(yè)務(wù)；研制、試制的項(xiàng)目管理通過PLM實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃的編制、分解；技術(shù)準(zhǔn)備管理通過PLM和MES系統(tǒng)支撐，相關(guān)部門根據(jù)項(xiàng)目計(jì)劃，在PLM系統(tǒng)管理資料、設(shè)計(jì)研發(fā)物料清單（EBOM）、編輯與管理生產(chǎn)物料清單（MBOM）、編制工藝路線等工藝文件，PLM系統(tǒng)輸出完善的BOM、工藝路線、工裝匯總表和零件清單等到ERP和MES系統(tǒng)，作為生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)；生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)計(jì)劃管理由ERP系統(tǒng)支撐，ERP系統(tǒng)接收到PLM項(xiàng)目管理系統(tǒng)分發(fā)的生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)計(jì)劃節(jié)點(diǎn)時(shí)間后，進(jìn)行采購、外協(xié)、生產(chǎn)管理；MES系統(tǒng)接收到ERP生產(chǎn)計(jì)劃后進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)管理，所有的質(zhì)量控制由TDM管理；對(duì)于批量生產(chǎn)業(yè)務(wù)，直接通過銷售訂單驅(qū)動(dòng)采購、生產(chǎn)業(yè)務(wù)的計(jì)劃與執(zhí)行在ERP/MES中協(xié)同處理。

4.3 數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)如圖1所示，CAD、技術(shù)資料歸檔到PLM，由PLM集中管理技術(shù)資料；在PLM中進(jìn)行EBOM編輯和評(píng)審，作為MBOM編輯的基礎(chǔ)；在PLM的CAPP 模塊中讀取PLM的MBOM；在MES中讀取PLM的MBOM；PLM將MBOM、工藝文件等數(shù)據(jù)發(fā)布給ERP、MES，作為ERP、MES的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；ERP將生產(chǎn)計(jì)劃發(fā)布給MES系統(tǒng)，作為車間作業(yè)的基礎(chǔ)；MES將生產(chǎn)作業(yè)狀態(tài)反饋給ERP，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的閉環(huán)反饋；當(dāng)工程更改時(shí)，PLM、MES必須保證通過更改管理模塊將更新的EBOM、MBOM等相應(yīng)的數(shù)據(jù)和文檔實(shí)時(shí)地發(fā)送給ERP、MES系統(tǒng)及所有的相關(guān)部門，保證更改過程可追溯。

圖1 系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)

5信息化體系應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)

全制造服務(wù)周期的工廠信息化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建，應(yīng)兼顧上下游戰(zhàn)略同盟的繼承與合作關(guān)系[2]，信息化體系采用6層構(gòu)架，如圖2所示。

圖2 信息化體系構(gòu)架圖

5.1 企業(yè)展現(xiàn)層

企業(yè)外部門戶：主要是上下游合作伙伴的業(yè)務(wù)入口，通過授權(quán)的賬號(hào)訪問銷售、采購和技術(shù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)商務(wù)協(xié)同。

企業(yè)內(nèi)部門戶：主要是展現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為不同層次的人員展現(xiàn)、跟蹤業(yè)務(wù)過程。

辦公自動(dòng)化（OA），實(shí)現(xiàn)企業(yè)基礎(chǔ)管理制度的信息化流轉(zhuǎn)及對(duì)日常管理審核等流程信息進(jìn)行記錄跟蹤。

5.2 綜合管理層

綜合管理與決策支持，通過對(duì)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、挖掘、直觀展現(xiàn)，為領(lǐng)導(dǎo)層提供決策依據(jù)。

5.3 業(yè)務(wù)管理層

PLM包含了與產(chǎn)品相關(guān)的項(xiàng)目管理、文檔管理、更改管理、工作流管理和數(shù)據(jù)管理（EBOM、MBOM等）。由于研制/試制涉及多個(gè)業(yè)務(wù)部門，因此，項(xiàng)目管理的核心在PLM。ERP包含了從客戶管理、訂單管理、計(jì)劃管理、采購管理、生產(chǎn)管理、庫存管理、質(zhì)量管理（主要是質(zhì)量檢驗(yàn)申請(qǐng)，質(zhì)量管理的主體在湘電電氣傳動(dòng)事業(yè)部的MES中實(shí)現(xiàn)）到產(chǎn)品交付、成本結(jié)轉(zhuǎn)的完整過程，實(shí)現(xiàn)信息流、物流、資金流的完整管理。

5.4 制造執(zhí)行層

制造執(zhí)行管理系統(tǒng)主要包括高級(jí)排產(chǎn)、計(jì)劃管理、生產(chǎn)執(zhí)行管理、質(zhì)量管理、制造資源管理、現(xiàn)場(chǎng)物料管理、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集管理、生產(chǎn)報(bào)表與現(xiàn)場(chǎng)看板等功能模塊。TDM 系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集產(chǎn)品的檢測(cè)數(shù)據(jù)，可與MES、ERP等系統(tǒng)集成，支持隨時(shí)調(diào)取查詢?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)。

5.5 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，主要包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、產(chǎn)品編碼管理、物料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及管理、制造資源的管理、客戶及供應(yīng)商數(shù)據(jù)的管理、制造數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)歸檔。

5.6 系統(tǒng)平臺(tái)層

采用基于SOA（面向服務(wù)架構(gòu)）理念的平臺(tái)構(gòu)建技術(shù)和多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層、服務(wù)接口層、應(yīng)用層）；具有開放和可擴(kuò)展的平臺(tái)特性，以及靈活的二次開發(fā)和高復(fù)用性的工具集合（包括業(yè)務(wù)規(guī)則及代碼層的自定義和二次開發(fā)），可提高行業(yè)化應(yīng)用的定制效率和系統(tǒng)質(zhì)量；采用統(tǒng)一的工作流管理和數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，以及基礎(chǔ)服務(wù)。

6 結(jié)語

在智能制造理念深入的今天，做好工廠信息化系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)是建立工廠智能制造體系的重要基礎(chǔ)，從設(shè)計(jì)階段就消除工廠“信息孤島”隱患，制訂可靠的工廠信息化系統(tǒng)建設(shè)方案，對(duì)提升工廠建成后的運(yùn)行效率和擴(kuò)展能力具有非常重要的意義。