“智能工廠(chǎng)”建設(shè)中信息系統(tǒng)集成重要性探究

楊少封

（山西云時(shí)代技術(shù)有限公司 山西大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，山西 太原 030006）

一、背景

自2015 年以來(lái)，我國(guó)發(fā)布多項(xiàng)政策大力支持智能制造快速發(fā)展。一系列智能制造政策和相關(guān)推動(dòng)措施的出臺(tái)，對(duì)企業(yè)及行業(yè)產(chǎn)生了積極作用，正在加速提高行業(yè)智能制造水平。這不但確保了我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的目標(biāo)能夠順利實(shí)現(xiàn)，也讓智能制造成為全新的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇和經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)能。

2016 年9 月國(guó)家發(fā)布《智能制造工程實(shí)施指南（2016-2020）》。

2016 年12 月國(guó)家發(fā)布《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020）年》提出：2025 年前，推進(jìn)智能制造實(shí)施“兩步走”戰(zhàn)略，第一步：到2020 年，智能制造發(fā)展基礎(chǔ)和支撐能力明顯增強(qiáng)，傳統(tǒng)制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造，有條件、有基礎(chǔ)的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)智能轉(zhuǎn)型取得明顯進(jìn)展；第二步，到2025 年，智能制造支撐體系基本建立，重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)初步實(shí)現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型。

二、對(duì)智能工廠(chǎng)的理解

智能工廠(chǎng)建設(shè)是智能制造具體實(shí)現(xiàn)載體，主要通過(guò)構(gòu)建自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)化布置，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的智能化。通過(guò)整體可視技術(shù)進(jìn)行推理預(yù)測(cè)，利用仿真技術(shù)，將實(shí)境擴(kuò)增到展示設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造過(guò)程，智能工廠(chǎng)就能具有采集、分析、判斷、規(guī)劃的能力。系統(tǒng)中各組成部分可自行組成最佳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具備協(xié)調(diào)、重組及擴(kuò)充特性。因此，智能工廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器的相互協(xié)調(diào)合作，其本質(zhì)是人機(jī)交互、數(shù)據(jù)集成、業(yè)務(wù)集成。

智能工廠(chǎng)的建設(shè)離不開(kāi)工業(yè)軟件的廣泛應(yīng)用。工業(yè)軟件包括基礎(chǔ)和應(yīng)用軟件兩大類(lèi)，其中系統(tǒng)、中間件、嵌入式屬于基礎(chǔ)系統(tǒng)設(shè)施，工業(yè)軟件主要指應(yīng)用軟件，包括運(yùn)營(yíng)管理類(lèi)、研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)、生產(chǎn)管理類(lèi)和數(shù)據(jù)采集類(lèi)軟件等。具體來(lái)看，產(chǎn)品研發(fā)類(lèi)如CAD、CAE、CAM、CAPP 等，信息管理類(lèi)如ERP、CRM、SRM、APS、QMS 等；生產(chǎn)控制類(lèi)如MES、PCS、PLC 等；其余為嵌入式軟件開(kāi)發(fā)。

三、系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃

筆者在項(xiàng)目建設(shè)實(shí)踐過(guò)程中，對(duì)于智能工廠(chǎng)建設(shè)中涉及到的軟硬件集成有豐富的經(jīng)驗(yàn)?；谥悄芄S(chǎng)信息物理系統(tǒng)的構(gòu)建理念，以及智能工廠(chǎng)設(shè)想所到達(dá)到的自主自治的目標(biāo)，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)做到充分考慮數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取和集成融合，支撐各業(yè)務(wù)的運(yùn)作和工廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)的科學(xué)決策和分析優(yōu)化?，F(xiàn)以一個(gè)裝備制造加工業(yè)智能工廠(chǎng)項(xiàng)目為例，規(guī)劃系統(tǒng)架構(gòu)圖如下：

整個(gè)項(xiàng)目涉及到基礎(chǔ)環(huán)境改造、二級(jí)數(shù)采系統(tǒng)、三級(jí)MES 建設(shè)、四級(jí)ERP、QMS、APS、PLM、CRM、SRM、WMS、OA、HR、設(shè)備管理系統(tǒng)、LIMS 等系統(tǒng)的集成、五級(jí)門(mén)戶(hù)及BI 商業(yè)智能系統(tǒng)，整體上來(lái)看，涵蓋了智能工廠(chǎng)中各層級(jí)應(yīng)用軟件，系統(tǒng)建成后，可以滿(mǎn)足智能工廠(chǎng)的建設(shè)要求，滿(mǎn)足企業(yè)人、財(cái)、物管控及信息化建設(shè)要求。

四、系統(tǒng)業(yè)務(wù)集成設(shè)計(jì)

企業(yè)應(yīng)用集成是完成在企業(yè)內(nèi)外部各種異構(gòu)系統(tǒng)，應(yīng)用和數(shù)據(jù)源之間共享和交換信息和協(xié)作的方法與技術(shù)。智能工廠(chǎng)集成多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)并保證各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)互不干擾。智能工廠(chǎng)的集成實(shí)現(xiàn)方式包括流程集成、應(yīng)用集成、數(shù)據(jù)（信息）集成、用戶(hù)界面集成等。

下面主要以數(shù)據(jù)（信息）集成來(lái)說(shuō)明業(yè)務(wù)集成設(shè)計(jì)思路，通過(guò)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞實(shí)現(xiàn)企業(yè)的物流、信息流、資金流的有機(jī)統(tǒng)一。

在主數(shù)據(jù)MDM 系統(tǒng)維護(hù)物料主數(shù)據(jù)編碼規(guī)則，結(jié)合銷(xiāo)售訂單在工藝設(shè)計(jì)的要求下生成半成品、原輔料、模具等物料編碼，包括BOM 及工藝信息傳至ERP 系統(tǒng)，ERP 系統(tǒng)維護(hù)后傳至APS、QMS、MES、WMS、設(shè)備管理等系統(tǒng)。銷(xiāo)售人員或客戶(hù)在CRM 系統(tǒng)中錄入詢(xún)單，若為新產(chǎn)品，由銷(xiāo)售部門(mén)組織相關(guān)部門(mén)進(jìn)行評(píng)審，評(píng)審結(jié)果在CRM 中錄入。詢(xún)單信息傳至PLM 系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，PLM 反饋設(shè)計(jì)信息，如果設(shè)計(jì)可行，詢(xún)單信息傳APS 系統(tǒng)進(jìn)行交期應(yīng)答，如果交期滿(mǎn)足客戶(hù)需求，可將詢(xún)單轉(zhuǎn)為銷(xiāo)售訂單，（一）銷(xiāo)售訂單傳ERP 系統(tǒng)，下發(fā)APS 系統(tǒng)運(yùn)行短期計(jì)劃，生成短期生產(chǎn)計(jì)劃和原輔料的采購(gòu)需求，采購(gòu)需求傳ERP 系統(tǒng)進(jìn)行審批，審批通過(guò)后創(chuàng)建采購(gòu)訂單，采購(gòu)訂單下發(fā)WMS 系統(tǒng)進(jìn)行采購(gòu)，采購(gòu)物資在WMS 系統(tǒng)入待檢庫(kù)，待檢信息傳QMS 系統(tǒng)，QMS 系統(tǒng)生成質(zhì)檢委托傳LIMS 系統(tǒng)，檢驗(yàn)結(jié)果反饋QMS，在QMS 中檢驗(yàn)判定后反饋WMS 系統(tǒng)，檢驗(yàn)合格后匹配采購(gòu)訂單傳ERP 系統(tǒng)、MES 系統(tǒng)及APS 系統(tǒng)，檢驗(yàn)不合格進(jìn)行物資退貨處理。（二）銷(xiāo)售訂單傳PLM 系統(tǒng)，工藝設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成后工藝參數(shù)及工藝文件傳APS 系統(tǒng)。

APS 系統(tǒng)檢查銷(xiāo)售訂單的原輔料、模具、工藝參數(shù)及工藝文件等是否齊套，若不齊套則等待；若齊套則運(yùn)行機(jī)組作業(yè)計(jì)劃，下發(fā)MES 系統(tǒng)執(zhí)行，MES 系統(tǒng)將機(jī)組作業(yè)計(jì)劃生成作業(yè)指令下發(fā)L1 或L2，收集生產(chǎn)實(shí)績(jī)信息，觸發(fā)過(guò)程檢驗(yàn)時(shí)信息傳QMS 系統(tǒng)，QMS 生成質(zhì)檢委托傳LIMS，LIMS 將檢驗(yàn)結(jié)果反饋QMS，QMS 檢驗(yàn)判定后傳至MES，MES根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果如果合格放行，如果不合格進(jìn)行質(zhì)量評(píng)審。在產(chǎn)成品檢驗(yàn)合格收貨或判廢收貨時(shí)自動(dòng)將信息傳ERP 系統(tǒng)，完成生產(chǎn)訂單的投料、工序確認(rèn)及產(chǎn)成品、廢品收貨。成品檢驗(yàn)合格后入WMS 成品庫(kù)，在QMS 系統(tǒng)中打印質(zhì)證書(shū)，ERP 系統(tǒng)中創(chuàng)建交換單下發(fā)WMS 系統(tǒng)，庫(kù)管員在WMS 中錄入實(shí)物揀配信息，傳ERP 系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)賬，完成成品發(fā)貨處理。

如果是銷(xiāo)售退貨，銷(xiāo)售人員在CRM 中創(chuàng)建退貨訂單，傳ERP 系統(tǒng)，傳WMS 系統(tǒng)，庫(kù)管員根據(jù)退貨銷(xiāo)售訂單完成產(chǎn)品的退貨入庫(kù)，信息同步ERP、MES、APS 系統(tǒng)，后續(xù)進(jìn)行返工或判廢處理。

用戶(hù)界面集成以統(tǒng)一門(mén)戶(hù)將各系統(tǒng)鏈接在一起，使用單點(diǎn)登錄技術(shù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一認(rèn)證。將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)抽取到靜態(tài)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，用BI 商業(yè)智能工具進(jìn)行數(shù)據(jù)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)展示。

五、信息系統(tǒng)集成的重要性

企業(yè)在兩化融合的過(guò)程中，一般情況是逐個(gè)上線(xiàn)單應(yīng)用系統(tǒng)，出于解決某一方面片狀需求，無(wú)整體規(guī)劃與設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間無(wú)數(shù)據(jù)對(duì)接，各自形成信息孤島，并且相當(dāng)一部分業(yè)務(wù)重疊，人員、物料、財(cái)務(wù)科目等編碼混亂，導(dǎo)致報(bào)表不一致，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)確。因此筆者在建設(shè)智能工廠(chǎng)項(xiàng)目過(guò)程中，特別關(guān)注多個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)集成、業(yè)務(wù)集成、界面集成等，消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)，達(dá)到“智能工廠(chǎng)”的數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化，將“人、機(jī)、料、法、環(huán)”有機(jī)統(tǒng)一起來(lái)，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供依據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)

“智能工廠(chǎng)”建設(shè)是智能制造、兩化融合的具體表現(xiàn)，信息系統(tǒng)又是智能工廠(chǎng)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的載體。企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，怎樣消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)不落地，流程不斷線(xiàn)，決策有依據(jù)的管理模式，只有做到信息系統(tǒng)高度集成，才能達(dá)到正真意義的智能工廠(chǎng)。