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作者：安恒智能科技有限公司?梁華?|

來源：《機電信息》

0 引言

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、 自動化技術、網(wǎng)絡通信技術、信息物理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)技術、云計算技術深度融合，通過科學規(guī)劃和全面集成企業(yè)設備單元、生產(chǎn)監(jiān)控、制造執(zhí)行、企業(yè)管理、設計研發(fā)等各類系統(tǒng)，最終構建由智能設計、智能經(jīng)營、智能生產(chǎn)、智能決策組成的智能工廠。

1 規(guī)劃范圍

基于智能工廠所需的主要業(yè)務系統(tǒng)進行規(guī)劃建設，主要有：

1）ERP （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.

2）PLM（產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)）：它負責產(chǎn)品設計的圖文檔、設計過程、設計變更、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。

3）MES（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。

4）WMS（倉庫管理系統(tǒng)）：它具備入庫業(yè)務、出庫業(yè)務、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。

2 智能工廠信息化總體架構

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，構建智能設計、智能產(chǎn)品、智能經(jīng)營、智能服務、智能生產(chǎn)、智能決策六大系統(tǒng)。

其中，通過服務網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)將企業(yè)設施、設備、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、供應商、合作伙伴的橫向集成（如協(xié)同商務和信息共享），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)務協(xié)同）。

構建的智能工廠總體框架如圖1所示。根據(jù)信息化系統(tǒng)規(guī)劃范圍及建設相關要求，本文參照智能化工廠的總體框架，構建符合企業(yè)業(yè)務特點的信息化系統(tǒng)架構，如圖2所示。

圖1?智能化工廠的總體框架

圖2 信息化系統(tǒng)架構

3 信息化系統(tǒng)規(guī)劃的主要內(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、成本等相關管理目標，具體如下：

1）提升管理概念。由定性管理轉變?yōu)槎抗芾?#xff1b;由單一的職能式管理轉變?yōu)橘Y源式管理。

2）理順管理流程。理順和制定適應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的操作制度及條例。

3）實現(xiàn)物料配送，建立缺件報警制度。將領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。

4）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。

5）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。

6）縮短生產(chǎn)周期。通過提高設計及生產(chǎn)環(huán)節(jié)對工程變更的反應速度、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。

7）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。

8）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。

9）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、設計成本審計和完工審計制度。

10）建立、高速、專業(yè)、準確的報價體系。

11）最終實現(xiàn)公司生產(chǎn)、運營 、財務一體化管理。

3.1.2 系統(tǒng)架構規(guī)劃

ERP系統(tǒng)的架構規(guī)劃如圖3所示。

圖3 ERP系統(tǒng)的架構規(guī)劃

3.2 PLM系統(tǒng)

3.2.1 功能和目標

PLM系統(tǒng)著重解決工藝設計、圖紙管理、設計變更等相關管理目標，具體如下：

1）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。

2）建立企業(yè)物料標準庫，規(guī)范管理物料。

3）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。

4）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)品結構化管理，在審批流程方面，實現(xiàn)電子審批。

5）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

PLM系統(tǒng)架構如圖4所示。

圖4 PLM系統(tǒng)架構

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、設備運行等相關管理目標，具體如下：

1）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）和設備（如實驗設備等）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)務統(tǒng)一、流程順暢、數(shù)據(jù)規(guī)范的生產(chǎn)管理平臺。

2）精益排程。結合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、流程指令和設備等工廠生產(chǎn)資源。

3）自動化物流和物料管理。MES系統(tǒng)應覆蓋部分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，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。

4）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。

5）生產(chǎn)過程管理。以全廠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為基礎，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)，并按照預先設定的報條件，出現(xiàn)異常情況應及時報警提醒，并采

取相應的調(diào)度措施。

6）設備管理。對生產(chǎn)車間主要生產(chǎn)設備的使用頻率、運行狀況、工時、定額、能耗、產(chǎn)能等有關信息進行采集和分析，對設備進行全面的運籌管理，以達到保持設備完好率、充分發(fā)揮其效能的目的。

7）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、設備效率分等。

8）移動化應用。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

MES系統(tǒng)架構如圖5所示。

圖5 MES系統(tǒng)架構

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、組盤等相關管理目標，具體如下：

1） 實現(xiàn)原材料、成品、備品備件的出入庫、調(diào)撥、轉換、質(zhì)檢、在庫等過程的有效的全方位管控。

2） 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。

3） 實現(xiàn)賬務相符、物料流轉及消耗的精準追蹤、多樣化盤點功能應用。

4） 底層技術應用，實現(xiàn)自動化調(diào)度。

3.4.2 系統(tǒng)架構

WMS系統(tǒng)架構如圖6所示。

4 結語

企業(yè)信息化建設可采取“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的重點，各系統(tǒng)的架構和功能設計以及系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的接口設計是信化規(guī)劃的關鍵，各系統(tǒng)應實現(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。

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總結

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