鍛造企業(yè)信息系統(tǒng)規(guī)劃分析(上)

文／梁聰明，王淑琴，劉志敏·湖北神力鍛造有限責任公司

公司作為汽車前軸和發(fā)動機曲軸生產(chǎn)制造傳統(tǒng)鍛造企業(yè)，信息化基礎(chǔ)薄弱，信息電子化作為傳統(tǒng)的生產(chǎn)經(jīng)營管理已不能在當前企業(yè)生存環(huán)境下獲得突破。將生產(chǎn)線(設(shè)備)進行在線數(shù)據(jù)信息的聯(lián)機統(tǒng)計、分析、決策納入?yún)f(xié)同管理，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)過程智能化、裝備數(shù)字化、管理和服務(wù)信息化等，推進企業(yè)實施創(chuàng)新驅(qū)動、持續(xù)改善發(fā)展戰(zhàn)略，加快企業(yè)轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)智能升級。本文立足鍛造行業(yè)，闡述了數(shù)字化、智能化、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與部署，從而實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營智造協(xié)同管理。

近年來，公司在前軸鍛造及后加工業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，在國內(nèi)市場乃至國外市場都有一定的競爭力。當下面臨疫情、芯片短缺、需求減少、產(chǎn)能過剩、客戶關(guān)系等諸多因素，企業(yè)出現(xiàn)保生產(chǎn)、穩(wěn)生存的危機。數(shù)據(jù)時代下，企業(yè)除了比較先進的生產(chǎn)技術(shù)，目前運營管理還在依靠電子化手段，已不能適應(yīng)市場高速發(fā)展的需要，使得企業(yè)工作效率、市場競爭能力和經(jīng)濟效益不斷降低。為落實高效率、高質(zhì)量和低成本要求，生產(chǎn)運營、制造裝備的科學(xué)管理等亟需數(shù)字化、信息化的建設(shè)及企業(yè)各管理板塊的協(xié)同。

當前企業(yè)信息化建設(shè)現(xiàn)狀

研發(fā)管理現(xiàn)狀

研發(fā)管理作為公司發(fā)展的驅(qū)動流程之一，其質(zhì)量、效率對于公司的發(fā)展速度具有極大影響力。研發(fā)管理流程一直沿用原有模式(圖1)進行，主要表現(xiàn)為產(chǎn)品研發(fā)流程缺少閉環(huán)管理，研發(fā)數(shù)據(jù)沒有進行集中管理，安全性低，協(xié)同性差，產(chǎn)品BOM 目前仍然依靠手工輸出與人工管理，在與ERP 對接BOM 時效率低、易出錯；在產(chǎn)品設(shè)計、工藝文件管理和存儲方面存在信息孤島，導(dǎo)致技術(shù)資料的完整性、準確性和一致性缺少關(guān)聯(lián)性，相關(guān)技術(shù)說明無法找到，且變更管理不規(guī)范，執(zhí)行效率低，組織生產(chǎn)易造成制造成本和時間的浪費；零件信息、配置、文檔、CAD 文件、權(quán)限信息等不能協(xié)同管理導(dǎo)致交互作業(yè)時出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真，數(shù)據(jù)之間沒有關(guān)聯(lián)性，找到產(chǎn)品模型后，相關(guān)技術(shù)說明無法找到，且產(chǎn)品研發(fā)部門和生產(chǎn)制造部門之間的數(shù)據(jù)發(fā)布仍停留在手工紙質(zhì)發(fā)布階段，信息獲取不及時、不準確，對產(chǎn)品的生產(chǎn)和及時交付造成較大風險；需要重建費時費力，圖、文檔管理存儲于個人用終端電腦中，面臨數(shù)據(jù)存儲安全以及保密的風險；系統(tǒng)及平臺未統(tǒng)一管理，標準化執(zhí)行率低。

圖1 原有研發(fā)管理流程

設(shè)備管理現(xiàn)狀

我公司設(shè)備OEE 從2016 年以來長期位于行業(yè)中等水平，一直沿用五年前的管理手段，主要表現(xiàn)在：設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)雖可以實現(xiàn)采集，但由于缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理，導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析無法實現(xiàn)共享以及回歸利用，設(shè)備的預(yù)測性管理開展缺少關(guān)鍵輸入，設(shè)備的重大停機、突發(fā)性停機事件及風險無法得到消除；受制于運行數(shù)據(jù)的分析輸入欠缺，作為DCPW 模式五大支柱中一環(huán)的TPM 活動效果沒有得到最大的發(fā)揮，導(dǎo)致了設(shè)備維護、檢修費用比例增長較快。

生產(chǎn)運營管理現(xiàn)狀

關(guān)鍵輸出物(庫存資金)占用總額從2017 年以來開始無論是在豐產(chǎn)期還是低谷期始終處于高位運行，其產(chǎn)生的原因表現(xiàn)在如下方面：公司內(nèi)部生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)相關(guān)的數(shù)據(jù) “孤島”“不透明”等狀態(tài)較嚴重，生產(chǎn)組織管理過程中的信息傳遞存在實時化薄弱的現(xiàn)象；管理精細化程度存在瓶頸，導(dǎo)致各種資源的調(diào)配，組織的管理、決策無法有效應(yīng)對市場的變化周期或幅度。

綜合公司在產(chǎn)品研發(fā)數(shù)字化管理缺少數(shù)據(jù)的七大屬性，即精確性、完整性、可靠性、及時性、經(jīng)濟性、可驗證性、安全性的問題，且各研發(fā)數(shù)據(jù)缺少集成，不利于企業(yè)整體技術(shù)進步和降低生產(chǎn)成本，通過研發(fā)相關(guān)數(shù)據(jù)的在線信息化管理，有效解決效率、成本、協(xié)同、質(zhì)量及標準化管理水平。通過裝備數(shù)字化、設(shè)備健康管理、生產(chǎn)經(jīng)營協(xié)同管理的信息化部署，在質(zhì)量、生產(chǎn)、設(shè)備、物料、倉儲、流程、看板、事件等管理方面實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的實時采集、分析，在生產(chǎn)標準化、精益化上改變突破實現(xiàn)提質(zhì)、增效、降本。

信息系統(tǒng)的規(guī)劃方向

數(shù)據(jù)處理和管理信息系統(tǒng)

根據(jù)公司信息系統(tǒng)規(guī)劃，首先以數(shù)據(jù)處理和管理信息系統(tǒng)為核心，基于BPR 的信息系統(tǒng)規(guī)劃方法，以公司戰(zhàn)略為核心，了解各職能部門、生產(chǎn)單元困擾及需求，圍繞企業(yè)整體需求對信息系統(tǒng)進行規(guī)劃。以流程規(guī)劃和數(shù)據(jù)規(guī)劃為主線，并組織開展調(diào)研及準備工作，根據(jù)各職能部門、生產(chǎn)單元的業(yè)務(wù)流程和相關(guān)管理程序，定義企業(yè)過程，針對運營管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)類型進行梳理、統(tǒng)計并進行重新識別定義新的業(yè)務(wù)流程。系統(tǒng)功能目標結(jié)合公司生產(chǎn)運營的實際情況，確定針對生產(chǎn)運營的業(yè)務(wù)流程進行智造協(xié)同信息系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)，其方法模型如圖2 所示。

圖2 智造協(xié)同信息系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)

總體規(guī)劃依托企業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃，以云端協(xié)同、數(shù)據(jù)驅(qū)動制造為總線，角色從管控型向賦能型轉(zhuǎn)變。建立基于云端、移動化訪問的智造協(xié)同系統(tǒng)平臺(圖3)：統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源，采用執(zhí)行層、協(xié)同層、業(yè)務(wù)管理層作為系統(tǒng)分層。

圖3 智造協(xié)同系統(tǒng)平臺

主要模塊及流程：設(shè)備管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)運營管理、倉儲/物料管理，并集成產(chǎn)品研發(fā)PDM 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。信息系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)聚合、實時協(xié)同、分析解讀和智能決策，賦能生產(chǎn)者和各職能部門、各層次管理人員，落實數(shù)據(jù)、需求、資源、過程的透明度。生產(chǎn)作業(yè)、計劃、采購、倉儲、銷售等實時協(xié)同，對各生產(chǎn)線及工序節(jié)拍、庫存預(yù)警、質(zhì)量缺陷等進行分析解讀，規(guī)劃訂單風險預(yù)警、資源分配平衡、工藝過程管控為核心業(yè)務(wù)流程，在效率提升、質(zhì)量提升、成本降低方面部署實施；實現(xiàn)工廠車間數(shù)據(jù)智能化運作和可視化運營管理，從而縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少資源和生產(chǎn)浪費，快速響應(yīng)訂單，靈活應(yīng)對以市場為目標導(dǎo)向，進行實施規(guī)劃。通過數(shù)據(jù)聚合、實時協(xié)同、分析解讀和智能決策，賦能生產(chǎn)者和各職能部門、各層次管理人員，落實數(shù)據(jù)、需求、資源、過程的透明度進行數(shù)據(jù)及功能規(guī)劃。在基礎(chǔ)架構(gòu)中實現(xiàn)云計算接入服務(wù)、多層級組織機構(gòu)內(nèi)的數(shù)據(jù)隔離，用戶權(quán)限管理與角色職能定制、個性化知識庫與配置管理。信息系統(tǒng)平臺見圖4。

圖4 信息系統(tǒng)平臺

設(shè)備管理系統(tǒng)規(guī)劃

通過設(shè)備數(shù)字化(數(shù)字化工廠)、信息化建設(shè)實現(xiàn)設(shè)備層、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、運營管理應(yīng)用，基于上述4 個層次的應(yīng)用實現(xiàn)公司工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/云網(wǎng)絡(luò)協(xié)同。首先，基于設(shè)備管理(125MN 生產(chǎn)線、調(diào)質(zhì)線、淬火線、含標準以太網(wǎng)數(shù)控設(shè)備等)進行數(shù)字化工廠建模及信息化建設(shè)。其次，通過物聯(lián)設(shè)備及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時采集設(shè)備相關(guān)參數(shù)，監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)的發(fā)展趨勢、設(shè)備劣化的規(guī)律、備品備件的壽命，通過在線分析、指導(dǎo)、預(yù)警、預(yù)檢解決設(shè)備運行的可靠性和經(jīng)濟性。最后，通過信息化軟件平臺在線設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)圖表制定合理的維修、維護策略，提供量化依據(jù)及設(shè)備科學(xué)管理方案。設(shè)備管理系統(tǒng)規(guī)劃見圖5。

圖5 設(shè)備管理系統(tǒng)規(guī)劃

軟件部署范圍需求方面主要落實生產(chǎn)運營管理、流程管理、物料管理、倉儲管理、數(shù)據(jù)管理、質(zhì)量管理、權(quán)限管理、事件管理、設(shè)備管理、看板管理、報表管理并集成能源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)移動端小程序和APP 應(yīng)用。存儲方面：采用線下存儲與云計算/云存儲技術(shù)。前端顯示方面：統(tǒng)一數(shù)據(jù)源管理、在線實時分析、數(shù)據(jù)實時存儲等實現(xiàn)統(tǒng)一大數(shù)據(jù)管理平臺指揮，實現(xiàn)基于云端、移動化訪問的智造協(xié)同系統(tǒng)平臺。

對生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、物料管理、設(shè)備管理進行全面管理，夯實計劃、執(zhí)行、監(jiān)控與分析三個過程在新一代信息系統(tǒng)中的管理，達到創(chuàng)新引領(lǐng)、持續(xù)改善的經(jīng)營戰(zhàn)略目標。

信息系統(tǒng)的需求分析

進行信息化規(guī)劃首先要把云計算及存儲技術(shù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、5G 技術(shù)等融合應(yīng)用在系統(tǒng)的需求中，體現(xiàn)系統(tǒng)快速、高效、穩(wěn)定、技術(shù)先進、可配置性強、高擴展性的優(yōu)勢。

全面落實七化五管三同的需求目標，即：業(yè)務(wù)流程標準化、生產(chǎn)過程標準化、生產(chǎn)進度可視化、質(zhì)量指標可量化、設(shè)備管理數(shù)字化、庫存管理精細化、數(shù)據(jù)分析智能化；生產(chǎn)管理、倉儲管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理；生產(chǎn)協(xié)同、部門協(xié)同、作業(yè)協(xié)同。

重點在支持與決策、分析、協(xié)同、質(zhì)量和商業(yè)智能等5 個方面的需求分析與對策：在決策與支持方面重點推行把生產(chǎn)過程透明化、數(shù)據(jù)記錄電子化、物料存儲數(shù)據(jù)的準確性作為決策分析的數(shù)據(jù)支撐；分析方面體現(xiàn)生產(chǎn)效率、人員效率、良品率和不合格率、設(shè)備故障率、OEE 等；協(xié)同方面通過信息系統(tǒng)、及時通訊傳遞各類信息，進行實時數(shù)據(jù)更新、共享，實現(xiàn)多部門、多用戶間的作業(yè)協(xié)同；質(zhì)量方面完善質(zhì)量信息錄入的完整性和準確性，強調(diào)保存、查閱、追溯的有效程度，實現(xiàn)及時質(zhì)量分析管理。商業(yè)智能方面對各類數(shù)據(jù)進行分析、清洗、治理、學(xué)習、運算、決策。

系統(tǒng)可提升在制造數(shù)據(jù)收集、傳遞、監(jiān)控能力上實現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)及時下發(fā)、報工數(shù)據(jù)及時收集，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集無紙化；生產(chǎn)進度可視化，車間看板展示生產(chǎn)異常實時傳遞、處理、記錄，質(zhì)檢和生產(chǎn)協(xié)同，數(shù)據(jù)采集電子化、作業(yè)文件規(guī)范管理，物料移動庫存數(shù)據(jù)實時更新數(shù)據(jù)的自動流轉(zhuǎn)、接收、處理、反饋。設(shè)備監(jiān)控、管控、數(shù)據(jù)分析能力。

通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和5G 技術(shù)，實現(xiàn)企業(yè)新基建(數(shù)字化孿生工廠)、通訊網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施更新?lián)Q代，實現(xiàn)虛擬工廠與物理工廠的融合等在設(shè)備全生命周期管理、設(shè)備健康監(jiān)控、預(yù)防性維護、點檢、維修及設(shè)備備件管理、互聯(lián)、監(jiān)控。業(yè)務(wù)流程集成能力，整合企業(yè)內(nèi)部的流程，各部門作業(yè)協(xié)同，信息化系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)共享、信息通知，實現(xiàn)數(shù)據(jù)或信息的收發(fā)、管理從而提高企業(yè)工作效率、市場競爭能力和經(jīng)濟效益。

應(yīng)用的核心技術(shù)首先是基于5G 技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和云存儲的制造協(xié)同管理平臺系統(tǒng)：應(yīng)用5G 技術(shù)實現(xiàn)物料遠程視頻掃描技術(shù)應(yīng)用，減少人員掃碼的頻次；應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，實現(xiàn)在線聯(lián)機分析、管理；通過大數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)源進行統(tǒng)一采集，結(jié)合公司在效率、質(zhì)量、研發(fā)、成本等管理績效指標的數(shù)據(jù)存儲、抽取/清洗、聯(lián)機分析處理、數(shù)據(jù)挖掘，最終進行績效指標的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)；高效應(yīng)用云計算和存儲，基于SaaS 服務(wù)運行模式實現(xiàn)存儲平臺、計算平臺、應(yīng)用系統(tǒng)的共享管理，減少運營維護成本(人、物等資源)。

其次，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的智造協(xié)同管理平臺系統(tǒng)：通過數(shù)據(jù)聚合、實時協(xié)同、分析解讀和智能決策，賦能一線生產(chǎn)者和各部門、各層次管理人員，實現(xiàn)數(shù)據(jù)聚合、分析解讀、實時協(xié)同、智能決策，達到縮短生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少生產(chǎn)浪費、快速響應(yīng)訂單、降低生產(chǎn)成本、降低備品備件費用的目的。

最后，基于績效管理的數(shù)據(jù)管理平臺。在業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)化、生產(chǎn)進度可視化、庫存管理精細化、設(shè)備管理標準化、異常管理制度化、數(shù)據(jù)分析智能化等方面持續(xù)優(yōu)化。