電氣傳動工廠信息化系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計研究

1、電氣傳動工廠信息化系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計研究摘 要：在工廠工程設(shè)計階段進(jìn)行信息化系統(tǒng)的頂層規(guī)劃設(shè)計，能夠為智能制造新模式工廠的建設(shè)奠定堅實的基礎(chǔ)， 形成整體規(guī)劃、分步實施、有序推進(jìn)的建設(shè)方案，提高工廠建成后的使用效率，減少建設(shè)過程中的浪費。筆者首先對電氣傳動工廠信息化構(gòu)架設(shè)計進(jìn)行研究，然后提出了工廠信息化系統(tǒng)設(shè)計的方案。關(guān)鍵詞：信息化；智能制造；頂層規(guī)劃引言電傳動產(chǎn)品主要包括風(fēng)電變流器、風(fēng)電各類控制器、電動汽車控制器等。此類產(chǎn)品具備較高技術(shù)含量，在電驅(qū)動系統(tǒng)中起著非常關(guān)鍵的作用，建立企業(yè)級信息化系統(tǒng)，對于全面提升高端裝備電氣傳動系統(tǒng)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，打造一流的電氣產(chǎn)品組裝、試驗的生產(chǎn)中心，提高企業(yè)的系統(tǒng)供

2、貨和服務(wù)能力，實現(xiàn)電氣傳動集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化具有非常重要的意義。設(shè)計原則電傳動工廠信息化系統(tǒng)頂層規(guī)劃設(shè)計一般按照整體規(guī)劃、分步實施、有序推進(jìn)的設(shè)計思路進(jìn)行，遵循以下原則。實用性原則以工廠產(chǎn)品的研發(fā)、制造、試驗和維保等特征作為設(shè)計輸入條件，充分體現(xiàn)工廠的生產(chǎn)特點進(jìn)行個性化設(shè)計，符合企業(yè)的行業(yè)、生產(chǎn)組織模式特點及實際的業(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。可持續(xù)原則能夠為企業(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)境和運行平臺，為適應(yīng)中國制造 2025 時代的進(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)。優(yōu)化性原則能夠有效

3、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，并實現(xiàn)面向核心業(yè)務(wù)的一體化信息流管理?？刹僮餍栽瓌t確保方案規(guī)劃的可操作性和可落地性，并支持分階段實施策略。設(shè)計目標(biāo)企業(yè)信息化系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)是通過數(shù)字化制造和企業(yè)運營管理兩大核心業(yè)務(wù)鏈的運作與協(xié)同機(jī)制，全面建設(shè)數(shù)字化工廠，逐步實現(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)運營管理業(yè)務(wù)鏈兩個方面。數(shù)字化制造業(yè)務(wù)鏈數(shù)字化制造業(yè)務(wù)鏈實現(xiàn)數(shù)字化信息貫通與高效運行，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、數(shù)據(jù)包接收、統(tǒng)一

4、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、數(shù)字化工藝設(shè)計、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)鏈實現(xiàn)后，將提供支持關(guān)鍵業(yè)務(wù)點的系統(tǒng)功能，實現(xiàn)全業(yè)務(wù)鏈的信息化貫通， 支持工程設(shè)計與制造執(zhí)行過程的無紙化管理，支持制造作業(yè)現(xiàn)場的透明化管理和實時化數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，以及實現(xiàn)生產(chǎn)和質(zhì)量信息的全程可追溯，從而建立起電傳動工廠的數(shù)字化制造與數(shù)字化管理模式。企業(yè)運營管理業(yè)務(wù)鏈企業(yè)運營管理業(yè)務(wù)鏈主要實現(xiàn)對公司級計劃與調(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)鏈的運行 提供準(zhǔn)確及時的制造資源支持，提供配套物料及設(shè)備、人員、 工裝等制造資源保障，并實現(xiàn)基于實際制造過程數(shù)據(jù)的精細(xì)化 成本管理

5、，同時，為主要業(yè)務(wù)部門的日常管理提供信息化支持。信息化體系設(shè)計核心信息系統(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)資源計劃系統(tǒng)（ERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、辦公自動化系統(tǒng)（OA）、制造數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（MDC）、試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（TDM）、立體倉庫管理系統(tǒng)（WMS）等。PLM、ERP、MES、TDM 共同支撐電氣傳動工廠從銷售、技術(shù)、制造到交付與服務(wù)的完整流程，實現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周 期管理；ERP 與 WMS 雙向集成，實現(xiàn)資金流、物流的同步管理；通過 MDC 實現(xiàn)對生產(chǎn)工序信息的采集，通過電子看板實時展示，并且通過現(xiàn)場監(jiān)控展示生產(chǎn)運行的各種數(shù)據(jù)，如生產(chǎn)進(jìn)度、動態(tài)成本等，實現(xiàn)

6、數(shù)字化、可視化的管理；OA 系統(tǒng)對企業(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。核心信息系統(tǒng)對業(yè)務(wù)的支撐設(shè)計客戶管理、合同管理、訂單管理由 ERP 處理，驅(qū)動后續(xù)研制、試制和批量生產(chǎn)業(yè)務(wù)； 研制、試制的項目管理通過 PLM 實現(xiàn)對項目計劃的編制、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)項目計劃，在 PLM 系統(tǒng)管理資料、設(shè)計研發(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)計劃管理由 ER

7、P 系統(tǒng)支撐，ERP 系統(tǒng)接收到 PLM 項目管理系統(tǒng)分發(fā)的生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)計劃節(jié)點時間后，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；對于批量生產(chǎn)業(yè)務(wù)，直接通過銷售訂單驅(qū)動采購、生產(chǎn)業(yè)務(wù)的計劃與執(zhí)行在 ERP/MES 中協(xié)同處理。數(shù)據(jù)流設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)流設(shè)計如圖 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

8、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，以實現(xiàn)生產(chǎn)計劃的閉環(huán)反饋；當(dāng)工程更改時，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)和文檔實時地發(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)計信息化體系應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計全制造服務(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)架圖企業(yè)展現(xiàn)層 企業(yè)外部門戶：主要是上

9、下游合作伙伴的業(yè)務(wù)入口，通過授權(quán)的賬號訪問銷售、采購和技術(shù)數(shù)據(jù)，實現(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)營過程的實時數(shù)據(jù)， 為不同層次的人員展現(xiàn)、跟蹤業(yè)務(wù)過程。辦公自動化（OA），實現(xiàn)企業(yè)基礎(chǔ)管理制度的信息化流 轉(zhuǎn)及對日常管理審核等流程信息進(jìn)行記錄跟蹤。綜合管理層綜合管理與決策支持，通過對各業(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)。業(yè)務(wù)管理層PLM 包含了與產(chǎn)品相關(guān)的項目管理、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/ 試制涉及多個業(yè)務(wù)部門，因此，項目管理的核心在 PLM。ERP 包含了從客戶管理、訂單管理、計劃管理、采購管理、生產(chǎn)管理、

10、庫存管理、質(zhì)量管理（主要是質(zhì)量檢驗申請，質(zhì)量管理的主體在湘電電氣傳動事業(yè)部的 MES 中實現(xiàn)）到產(chǎn)品交付、成本結(jié)轉(zhuǎn)的完整過程，實現(xiàn)信息流、物流、資金流的完整管理。制造執(zhí)行層制造執(zhí)行管理系統(tǒng)主要包括高級排產(chǎn)、計劃管理、生產(chǎn)執(zhí)行管理、質(zhì)量管理、制造資源管理、現(xiàn)場物料管理、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集管理、生產(chǎn)報表與現(xiàn)場看板等功能模塊。TDM 系統(tǒng)實時采集產(chǎn)品的檢測數(shù)據(jù)，可與 MES、ERP 等系統(tǒng)集成.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)的存儲歸檔。系統(tǒng)平臺層采用基于 SOA（面向服務(wù)架構(gòu)）理念的平臺構(gòu)建技術(shù)和多層結(jié)構(gòu)設(shè)計（數(shù)據(jù)存儲層、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