智能工厂信息化系统需要将现代管理理论、智能制造理论与最新信息化技术、 自动化技术、网络通信技术、信息物理系统、大数据技术、云计算技术深度融合,通过科学规划和全面集成企业设备单元、生产监控、制造执行、企业管理、设计研发等各类系统,最终构建由智能设计、智能经营、智能生产、智能决策组成的智能工厂。
基于智能工厂所需的主要业务系统进行规划建设,主要有:
1)ERP (企业资源计划系统):它是企业信息化的核心系统,管理销售、生产、采购、仓库、质量、成本核算等.
2)PLM(产品生命周期管理系统):它负责产品设计的图文档、设计过程、设计变更、工程配置的管理,为ERP系统提供最主要的数据源BOM表,同时为MES系统提供最主要的数据源工艺路线文件。
3)MES(制造执行系统):它负责车间中生产过程的数字化管理, 实现信息与设备的深度融合,为ERP系统提供完整、及时、准确的生产执行数据 ,是智能工厂的基础。
4)WMS(仓库管理系统):它具备入库业务、出库业务、仓库调拨等功能,从ERP系统接受入出库物料清单和MES系统中接受入出库指令,协同AGV小车完成物料配送的自动化, 实现立体仓库、平面库的统一仓储信息管理。
基于企业系列标准的支持和企业级别的信息安全要求,在信息物理融合 系统(CPS)的支持下,构建智能设计、智能产品、智能经营、智能服务、智能生产、智能决策六大系统。其中,通过服务网、物联网将企业设施、设备、组织、人互通互联, 集计算机、通信系统、感知系统一体化,实现对物理世界的安全可靠、实时、协调感知和控制;同时通过企业信息门户(EIP)实现与客户、供应商、合作伙伴的横向集成(如协同商务和信息共享),以及实现企业内部的纵向集成(如不同系统之间的业务协同)。构建的智能工厂总体框架如图1所示。根据信息化系统规划范围及建设相关要求,本文参照智能化工厂的总体框架,构建符合企业业务特点的信息化系统架构,如图2所示。
ERP系统着重解决物料台账、合同、计划、采购、成本等相关管理目标,具体如下:
1)提升管理概念。由定性管理转变为定量管理;由单一的职能式管理转变为资源式管理。
2)理顺管理流程。理顺和制定适应单件小批量加工装配型企业的生产管理 程流程,规范生产流程环节中的各类票据,根据岗位说明书制定相应的操作制度及条例。
3)实现物料配送,建立缺件报警制度。将领料制仓库变成配送制仓库,在装配前做缺件分析,推行缺件报警制度。
4)有效控制库存。提出配套库存的管理思想,努力降低库存中长短件的比例。
5)降低成本。从限额发料、控制库存、缩短生产周期等方面降低生产成本。
6)缩短生产周期。通过提高设计及生产环节对工程变更的反应速度、提高装配中物料的齐套率、减少生产装配中停工待料的时间和缩短采购周期等措施,实现缩短成品的生产周期。
7)建立生产的可预见性机制,包括销售预测、库存预测、缺件预测、生产过程预测、客户定单交货期预测、采购到货期预测、生产成本预测等。
8)建立生产计划的控制和反馈机制体系,实现各类生产计划的闭环管理。
9)建立价格管理和多层次成本控制体系。建立原材料基准价管理体系、零部件/外协件的定额成本价、合同的实际成本计算体系等,形成完善的销售报 价审计、采购合同价格审计、设计成本审计和完工审计制度。
PLM系统着重解决工艺设计、图纸管理、设计变更等相关管理目标,具体如下:
1)建立统一、高效、规范的文控体系,实现企业资料的有效沉淀和有序管理。
3)搭建图文档管理平台和工艺信息管理平台,前端支持各类CAD数据的集成,包括常用的AutoCAD、SolidWorks等数据格式,实现对CAD数据的信息提取、在线浏览等。
4)通过图文档管理系统平台,实现产品数据安全共享、产品结构化管理,在审批流程方面,实现电子审批。
5)通过工艺信息管理平台,实现工艺卡片图文混排编制、工艺路线的编制,通过汇总报表BOM的输出,支撑生产。
MES系统着重解决生产过程管控、防错防呆、产质量追溯、设备运行等相关管理目标,具体如下:
1)全面集成。承上启下,完成公司所有与MES系统链接的信息化系统 (如ERP、PLM等)、自动化控制系统(如钣金、铜排、二次裁线、产线等)和设备(如实验设备等)的无缝集成,通过MES系统整合上下游信息流、建立一个业务统一、流程顺畅、数据规范的生产管理平台。
2)精益排程。结合ERP系统建立先进的计划体系,制定在产能和物资等资源约束条件下的详细排程计划,统一指挥控制物料、人员、流程指令和设备等工厂生产资源。
3)自动化物流和物料管理。MES系统应覆盖部分WMS功能,并实现与自动化物流系统(如自动化立库、AGV小车等)一道完成生产物流管理,在数字化工厂内实现无人化自动物料流转,MES系统指挥和跟踪物料流动、管理物料消耗、编制物料投料计划等,同时采用工单、批次管理,实现对物料的跟踪和回馈。
4)质量管理。质量管理以生产过程质量信息汇总和控制为核心,建立快速、高效全过程的质量反馈、质量处理、质量跟踪
控制,MES系统自动生成各类质量报告和出厂试验报告等资料。
5)生产过程管理。以全厂数据采集系统为基础,建立起综合控制系统,包括电子看板、SCADA系统集成、监控中心和Andon系统等,实时显示整个生产过程的各种现场数据,并按照预先设定的报条件,出现异常情况应及时报警提醒,并采
6)设备管理。对生产车间主要生产设备的使用频率、运行状况、工时、定额、能耗、产能等有关信息进行采集和分析,对设备进行全面的运筹管理,以达到保持设备完好率、充分发挥其效能的目的。
7)统计分析。对实时数据进行统计分析 ,通过对大量数据的综合分析,可以对生产运行情况进行有效评价,为优化组织、提高产量质量、提高设备保障能力、降低生产成本提高强有力的手段 ,如员工绩效管理、核算计件工资、设备效率分等。
8)移动化应用。支持手机、PDA等移动终端,实现移动端的派工报工、接料发料、数据录入、生产进度跟踪、实时统计分析展示等。
WMS系统着重解决实物仓储、出入库、物料质检、组盘等相关管理目标,具体如下:
1) 实现原材料、成品、备品备件的出入库、调拨、转换、质检、在库等过程的有效的全方位管控。
2) 实现ERP系统、WMS系统及库存实物信息交互的及时性和一致性。
3) 实现账务相符、物料流转及消耗的精准追踪、多样化盘点功能应用。