裝備制造企業(yè)數(shù)字化平臺(tái)總體架構(gòu)及集成實(shí)現(xiàn)

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，裝備制造企業(yè)面臨訂單品種多、數(shù)量少、交貨期短等諸多困境，企業(yè)整體創(chuàng)新能力不足，缺乏核心工藝技術(shù)，與世界先進(jìn)企業(yè)相比，競(jìng)爭(zhēng)力存在較大差距。

以數(shù)字化為驅(qū)動(dòng)力，加速推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)企業(yè)產(chǎn)品迭代升級(jí)，提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國制造業(yè)強(qiáng)國戰(zhàn)略具有重要的意義。

企業(yè)數(shù)字化現(xiàn)狀

從2010年開始進(jìn)行信息化建設(shè)，設(shè)備企業(yè)初步實(shí)施了科研管理信息化平臺(tái)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和制造執(zhí)行系統(tǒng)，信息化系統(tǒng)基本涵蓋了管理、研發(fā)和制造等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。

早期信息化建設(shè)由于頂層設(shè)計(jì)和整體規(guī)劃能力不足，各應(yīng)用系統(tǒng)獨(dú)立部署導(dǎo)致業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分散且缺乏關(guān)聯(lián)性，信息流轉(zhuǎn)不順暢，無法有效發(fā)揮信息化的整體價(jià)值。

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的作用越來越明顯。數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。

在頂層規(guī)劃統(tǒng)籌下，通過數(shù)字化平臺(tái)建設(shè)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程精細(xì)化、規(guī)范化、智能化的閉環(huán)管控，達(dá)到企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的目的。

數(shù)字化平臺(tái)設(shè)計(jì)

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是指利用新一代信息技術(shù)從根本上提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)營效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)組織活動(dòng)、業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)模式的重新定義。其核心要素是在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)人員之間、設(shè)備之間以及員工與設(shè)備之間高效實(shí)時(shí)的信息交互，在企業(yè)外部實(shí)現(xiàn)與上游供應(yīng)商、下游客戶之間的信息共享。

通過設(shè)計(jì)數(shù)字化平臺(tái)覆蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、采購、制造、交付和售后等業(yè)務(wù)全過程管控階段，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)全流程數(shù)字化。

數(shù)字化平臺(tái)設(shè)計(jì)基于管理層、研發(fā)層和制造層三個(gè)業(yè)務(wù)層面，總體架構(gòu)如圖1所示。

圖 1 數(shù)字化平臺(tái)總體架構(gòu)

01、管理層

在企業(yè)管理層面，部署企業(yè)資源管理系統(tǒng)（ERP）和其它業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)。 ERP系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)制造為目標(biāo)，依據(jù)客戶的個(gè)性化需求訂單，制定物料采購計(jì)劃和主生產(chǎn)計(jì)劃，按計(jì)劃完成采購、制造、庫存及銷售過程，整合集成管理企業(yè)資金流、物流和信息流，為企業(yè)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、完整的信息。 協(xié)同辦公系統(tǒng)（OA）主要包括任務(wù)管理、公文管理、檔案管理、通知公告等管理模塊，在數(shù)字化平臺(tái)中承擔(dān)工作流審批以及與報(bào)表工具相結(jié)合實(shí)現(xiàn)決策分析等功能。 供應(yīng)商關(guān)系管理系統(tǒng)（SRM）在線實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商管理、采購訂單下達(dá)、采購合同簽訂、物流發(fā)貨、質(zhì)量檢驗(yàn)等供應(yīng)鏈中各環(huán)節(jié)管控。 項(xiàng)目管理系統(tǒng)基于項(xiàng)目運(yùn)行業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目從立項(xiàng)、預(yù)算、執(zhí)行、監(jiān)管、驗(yàn)收等全過程管控，以及項(xiàng)目運(yùn)行過程中風(fēng)險(xiǎn)、變更管理。 主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的一致性、準(zhǔn)確性和完整性，為多系統(tǒng)業(yè)務(wù)集成提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源和標(biāo)準(zhǔn)，包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定、管理流程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分類及清理等功能。

02、研發(fā)層

企業(yè)研發(fā)需要從源頭上改進(jìn)裝備設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真、工藝等全生命周期研發(fā)的數(shù)字化管控，構(gòu)建產(chǎn)品數(shù)字化源頭，通過規(guī)范化的研發(fā)流程，保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一PLM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖文檔管理、版本管理、產(chǎn)品樹結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)清單(BOM)管理、變更管理及審批流程等功能。 在PLM系統(tǒng)中建立零部件標(biāo)準(zhǔn)庫，構(gòu)建零部件的重用體系，不斷提升標(biāo)準(zhǔn)件和零部件的重用率。 在大批量訂單的產(chǎn)品研發(fā)過程中，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件、零部件和設(shè)計(jì)清單(BOM)的重用，可大幅縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。整合產(chǎn)品知識(shí)庫，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)知識(shí)享，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能和質(zhì)量提升。 工藝管理系統(tǒng)主要包括工藝文件編制、工藝路線規(guī)劃、版本管理及工藝清單(BOM)管理、工作流審批等功能。

03、制造層

為滿足客戶的定制化需求，需要有效的規(guī)劃企業(yè)制造資源，達(dá)到最大產(chǎn)能、最高資源利用率、最短交付時(shí)間等生產(chǎn)目標(biāo)。 引入數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)（SCADA），實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、在線監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制。主要完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與處理。 引入制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），建立企業(yè)的數(shù)字化、可視化的生產(chǎn)管理體系，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)進(jìn)度，調(diào)度生產(chǎn)資源。主要包括作業(yè)排產(chǎn)、作業(yè)調(diào)度、工序報(bào)工、作業(yè)過程跟蹤和庫存管理等功能。 MES系統(tǒng)根據(jù)采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃，依據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整制造資源和協(xié)調(diào)生產(chǎn)負(fù)荷，利用排產(chǎn)算法為新訂單自動(dòng)安排生產(chǎn)計(jì)劃，輔助決策者調(diào)配制造資源，確保產(chǎn)品及時(shí)交付，達(dá)到精益化生產(chǎn)的目標(biāo)。

系統(tǒng)集成與實(shí)現(xiàn)

圍繞企業(yè)管理、研發(fā)、制造三大板塊的數(shù)字化平臺(tái)建設(shè)，通過業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的相互集成，建立完整的全過程可追溯體系，實(shí)現(xiàn)全流程的業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)共享，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。系統(tǒng)集成如圖2所示。

圖 2 系統(tǒng)集成圖1、集成方式在數(shù)字化平臺(tái)中，通過系統(tǒng)集成可以實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互。針對(duì)不同的應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)采用的集成方式也不同，主要使用數(shù)據(jù)庫通訊及Web Service接口方式。各系統(tǒng)提取主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)使用數(shù)據(jù)庫通訊方式，通過創(chuàng)建遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫的dblink，實(shí)現(xiàn)與訪問本地?cái)?shù)據(jù)一樣訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫表中的數(shù)據(jù)。各應(yīng)用系統(tǒng)間實(shí)時(shí)交互數(shù)據(jù)主要采用Web Service接口方式，基于SOAP協(xié)議通過http傳輸，使用xml消息格式來請(qǐng)求和傳遞數(shù)據(jù)。2、集成內(nèi)容1）主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)集成內(nèi)容 主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(MDM)中的數(shù)據(jù)作為整個(gè)數(shù)字化平臺(tái)的共用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，能夠被其它應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取，主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫交互接口方式對(duì)外提供項(xiàng)目、物料、客戶、供應(yīng)商及會(huì)計(jì)科目等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一編碼規(guī)則進(jìn)行系統(tǒng)編碼，貫穿于整個(gè)數(shù)字化平臺(tái)信息流。 2）ERP系統(tǒng)集成 ERP系統(tǒng)作為整個(gè)數(shù)字化平臺(tái)的中樞，通過與數(shù)字化平臺(tái)中的其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和共享，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的銷售、項(xiàng)目、采購、財(cái)務(wù)、生產(chǎn)等各環(huán)節(jié)信息的全面管理。 在業(yè)務(wù)運(yùn)行過程中，ERP系統(tǒng)和協(xié)同辦公系統(tǒng)之間進(jìn)行采購、預(yù)算工作流審批和審批結(jié)果的交互，在項(xiàng)目管理過程中，ERP向PMS系統(tǒng)反饋實(shí)際成本與回款數(shù)據(jù)，PMS向ERP系統(tǒng)提供項(xiàng)目WBS計(jì)劃和預(yù)算等主要信息。 在生產(chǎn)管理過程中，PLM向ERP系統(tǒng)提供物料信息、設(shè)計(jì)BOM與工藝路線和工藝數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在采購管理過程中，ERP向供應(yīng)商管理系統(tǒng)(SRM)提供采購申請(qǐng)物料信息，SRM將采購訂單及采購價(jià)格反饋至ERP系統(tǒng)。 ERP與MES系統(tǒng)之間主要集成生產(chǎn)方面的信息，ERP為MES提供生產(chǎn)所需的生產(chǎn)訂單、制造清單(BOM)、物料信息、生產(chǎn)計(jì)劃等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，MES向ERP反饋生產(chǎn)執(zhí)行情況、物料消耗、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品、物料的實(shí)時(shí)追溯與管理。 3）其它系統(tǒng)間集成 采購入庫環(huán)節(jié)，SRM向倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)(WMS)提供采購訂單與采購入庫信息，WMS向MES系統(tǒng)提供生產(chǎn)發(fā)料與退料信息，MES系統(tǒng)反饋產(chǎn)品入庫信息。 生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，MES向SCADA系統(tǒng)提供工藝文件，SCADA系統(tǒng)反饋狀態(tài)信息與生產(chǎn)信息。

結(jié)束語

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是裝備制造企業(yè)發(fā)展的必由之路，企業(yè)在數(shù)字化平臺(tái)建設(shè)中，通過管理信息化提升管理能力，研發(fā)數(shù)字化提升研發(fā)設(shè)計(jì)能力，制造智能化提升生產(chǎn)效率。 通過系統(tǒng)集成進(jìn)一步提升企業(yè)在管理、研發(fā)設(shè)計(jì)、工藝、制造、售后及質(zhì)量等各環(huán)節(jié)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，從而實(shí)現(xiàn)裝備制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

審核編輯：郭婷