杰瑞：打造基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能車間

佚名

煙臺杰瑞石油服務(wù)集團股份有限公司（以下簡稱杰瑞）成立于1999年，是一家專業(yè)從事油氣田鉆采設(shè)備、油井服務(wù)設(shè)備、完井設(shè)備、天然氣輸送設(shè)備、天然氣液化設(shè)備的研發(fā)制造、油田工程技術(shù)服務(wù)于一體的國際化綜合性上市企業(yè)集團。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與智能車間

杰瑞公司經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)成為了一家國際化綜合性上市企業(yè)集團。長期持續(xù)的高增長掩蓋了杰瑞前期管理不夠精細化、成本管控意識薄弱等問題。為保證公司持續(xù)的競爭優(yōu)勢，杰瑞開源節(jié)流，引進科學管理方法入手，加大對精細化管理的投入，并申請到了國家智能制造項目。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與智能車間項目是杰瑞智能制造項目的課題之一，重點實現(xiàn)了車間的數(shù)字化和透明化，并大大提高了生產(chǎn)效率，提升了杰瑞的質(zhì)量管控能力。杰瑞按照項目實施計劃，順利完成了WMS移動倉儲、MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)，并通過ERP、MES、WMS、SRM的集成實現(xiàn)制造過程計劃、排產(chǎn)、生產(chǎn)、檢驗的全過程數(shù)據(jù)采集和分析，實現(xiàn)制造過程中各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品質(zhì)量的追溯，實現(xiàn)計劃、排產(chǎn)、生產(chǎn)、檢驗的全過程閉環(huán)管理，并實現(xiàn)CPS、MES、ERP、WMS和質(zhì)量追溯系統(tǒng)的無縫信息集成。

智能制造的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)

1.WMS系統(tǒng)

WMS系統(tǒng)大大簡化了物流的出入庫流程，節(jié)省了人力成本。杰瑞在進行WMS項目實施時，遇到了很多實施問題和技術(shù)難題。

WMS和ERP都有面向庫存管理的功能，一定要定義出明確的系統(tǒng)邊界，解決數(shù)據(jù)沖突的問題，同時WMS要和ERP、SRM系統(tǒng)實現(xiàn)深度集成，這些集成接口要求的實時性非常高，要形成統(tǒng)一接口集成標準，減少日后維護和開發(fā)成本。為此，杰瑞采用的ERP系統(tǒng)（EBS）采用了比較精細的庫存管理功能（物料管理的顆粒度能精確到某個物料的某個貨位），所以杰瑞在進行WMS項目實施時，采用的解決方案是以ERP系統(tǒng)重點作為數(shù)據(jù)邏輯的處理后臺。WMS系統(tǒng)做了移動化操作的延伸，中間采用的是數(shù)據(jù)總線和 JSON 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)形成統(tǒng)一的技術(shù)標準，同時降低系統(tǒng)間的耦合度。

WMS項目重點是移動化技術(shù)的應(yīng)用，做好流程的優(yōu)化可以大大節(jié)省人力。杰瑞在進行WMS項目時對入庫、出庫、盤點轉(zhuǎn)移等過程流程進行了充分的優(yōu)化，將原來的9名文員精簡為1名。結(jié)合電子看板、AGV等技術(shù)的應(yīng)用，大大提高物料配送的效率和時率，生產(chǎn)調(diào)度在進行生產(chǎn)任務(wù)派工的同時，可以根據(jù)工單對物料的需求情況形成發(fā)料計劃，發(fā)料計劃可以直接推送至倉庫的電子看板和移動終端上，物流人員根據(jù)發(fā)料需求直接進行出庫，并根據(jù)實物情況選擇由人員配送或是AGV自動配送。

2.MES系統(tǒng)

杰瑞通過引進MES項目實現(xiàn)了車間管理的數(shù)字化和透明化，并實現(xiàn)了產(chǎn)品的全過程質(zhì)量追溯。MES承載著杰瑞智能制造項目實施的核心應(yīng)用，杰瑞MES項目結(jié)合精益管理咨詢進行了有效落地，大大提高了現(xiàn)場的生產(chǎn)效率。

杰瑞將MRP和APS進行了整合，形成了統(tǒng)一的計劃管理系統(tǒng)。MRP系統(tǒng)重點管控物料計劃，APS系統(tǒng)重點管控產(chǎn)能計劃，同時根據(jù)計劃管控的層級不同，將APS進行分級，訂單級APS的管控重點是產(chǎn)能對訂單交付的影響，給市場一個合理的交期反饋;工單級APS排成，重點管控生產(chǎn)的周計劃。小批量離散制造行業(yè)內(nèi)能夠?qū)PS應(yīng)用到實處的公司可謂是鳳毛麟角，杰瑞將APS根據(jù)計劃層級不同分級使用的方案，對APS的推廣和使用，有著良好的借鑒意義。

同時，大大減少了現(xiàn)場操作人員的非加工工時，過去現(xiàn)場操作人員大約有1/3的時間浪費在了找物料、找圖紙、找工藝、找程序、找工裝刀具、找物料轉(zhuǎn)運人員、找異常處理人等方面。MES結(jié)合精益項目并結(jié)合CAPP等其他系統(tǒng)，將所有準備工作做在了事前，現(xiàn)場操作人員在統(tǒng)一的報工界面即可處理所有事項，實現(xiàn)了生產(chǎn)業(yè)務(wù)的集成管控。

通過MES、ERP、SRM、WMS、BPM、ECM等多系統(tǒng)的集成，形成對產(chǎn)品的全生命周期質(zhì)量追溯。

在形成整個質(zhì)量追溯的過程中，杰瑞分了兩條主線：

第一條主線是實現(xiàn)來料檢驗過程的追溯。ERP生成訂單后推送至SRM系統(tǒng)，供應(yīng)商在SRM系統(tǒng)制作送貨單進行發(fā)貨，并經(jīng)過WMS系統(tǒng)接收入庫。若檢驗出現(xiàn)不良狀況會流轉(zhuǎn)至BPM系統(tǒng)進行流程審批，確定處理建議，再返回到WMS系統(tǒng)進行最終處理。WMS系統(tǒng)會將處理結(jié)果反饋至ERP系統(tǒng)，ERP入庫后將來料的各項追溯信息同步至MES，作為形成最終質(zhì)量追溯的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。

第二條主線是實現(xiàn)生成加工過程的追溯。工單在經(jīng)過ASP下發(fā)到MES后會進行工序拆分，每個工序生成一個派工單。派工單在生成加工過程中，會發(fā)起自檢、互檢，若發(fā)現(xiàn)不良狀況，則提報給質(zhì)檢環(huán)節(jié)進行專檢，若專檢出現(xiàn)問題，就會發(fā)起不合格處理流程至BPM系統(tǒng)審批，審批結(jié)果回傳至MES進行相應(yīng)的操作。對于生產(chǎn)過程中關(guān)鍵工序的檢驗，杰瑞設(shè)置了專檢工序進行處理。

以上兩條主線，經(jīng)過工單和物料之間的用料關(guān)系進行最終綁定，形成了一個完整的資料追溯體系。

3.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

通過搭建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)（CPS），實現(xiàn)了對現(xiàn)場設(shè)備信息的實時采集，并通過智能控制中心進行了全面監(jiān)控，同時和CAPP集成，實現(xiàn)了對NC程序的管理。

在進行CPS項目實施過程中，杰瑞解決了不同類型設(shè)備間的通信和數(shù)據(jù)采集問題。根據(jù)杰瑞車間機床條件，采用“網(wǎng)卡”和“串口”兩種通信方式。CPS系統(tǒng)采用串口服務(wù)器接入模式，將串口服務(wù)器安裝到機床電器柜內(nèi)，先從機床電源輸入端取220V交流電接入電源開關(guān)模塊，再通過開關(guān)電源給串口服務(wù)器供電。串口服務(wù)器能將任何具有串行接口的設(shè)備連接到以太網(wǎng)，保證機床與服務(wù)器穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信。對于帶網(wǎng)卡設(shè)備，優(yōu)先采集網(wǎng)卡通信，從交換機引出的網(wǎng)線直接接入設(shè)備端的RJ45口，通過CPS-DNC系統(tǒng)FTP功能實現(xiàn)通信。同時，杰瑞還針對不同機床的具體條件，設(shè)置不同的采集方案。對有網(wǎng)卡機床，采用網(wǎng)卡通信，網(wǎng)線直接接入設(shè)備RJ45口即可。其他機床采用在機床內(nèi)安裝智能采集終端方式采集機床數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了DNC程序管理，智能制造指揮中心應(yīng)用大屏報表展示技術(shù)。

取得顯著成效

通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與智能車間的實施，實現(xiàn)制造過程計劃、排產(chǎn)、生產(chǎn)、檢驗的全過程數(shù)據(jù)采集和分析，實現(xiàn)制造過程中各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品質(zhì)量的追溯，實現(xiàn)計劃、排產(chǎn)、生產(chǎn)、檢驗的全過程閉環(huán)管理，并實現(xiàn)CPS、MES、ERP、WMS和質(zhì)量追溯系統(tǒng)的無縫信息集成。通過數(shù)據(jù)分析及精益持續(xù)改善使得整個生產(chǎn)效率提升了42.23%;單位時間的生產(chǎn)運營成本降低了43.58%;產(chǎn)品一次性校驗合格率達到了99.32%。極大地提升了生產(chǎn)運營效率和產(chǎn)品的核心競爭力。

同時帶動企業(yè)技術(shù)升級，增強自主創(chuàng)新能力。促進相關(guān)行業(yè)的技術(shù)開發(fā)、升級，增強企業(yè)自主創(chuàng)新能力，提高企業(yè)自動化裝備水平，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，規(guī)避安全事故風險，對整個行業(yè)的健康快速發(fā)展有著重要意義。

此外，還提升了產(chǎn)業(yè)競爭力，促進可持續(xù)發(fā)展，加強了人才隊伍的培養(yǎng)，集團通過結(jié)合早期建立的人才保留機制，注重技術(shù)培訓，營造出知識共享、比肩前進的氛圍。

在智能制造項目中，杰瑞經(jīng)過管理團隊的討論，確定了三合一和一精多專的人才培訓培養(yǎng)模式相結(jié)合的智能制造綜合人才培養(yǎng)模式，使信息化建設(shè)人員做到開發(fā)顧問、功能顧問和業(yè)務(wù)顧問三個角色的充分結(jié)合，將參與項目的業(yè)務(wù)骨干培養(yǎng)為功能顧問和業(yè)務(wù)顧問。同時，鼓勵項目組成員在掌握好一套系統(tǒng)解決方案和技術(shù)的前提下，多去接觸學習智能制造項目中的其他系統(tǒng)。通過智能制造項目的實施，杰瑞培養(yǎng)了精益管理項目組、智能制造項目組、跨系統(tǒng)集成技術(shù)小組。這三個項目組共計50人，將成為杰瑞未來智能制造的領(lǐng)路者和深化推廣者，將成為承擔起杰瑞智能制造推動企業(yè)轉(zhuǎn)型的中堅力量。