【智能制造】看海南金盘智能如何打造透明化工厂；广汽菲克实现生产系统软硬件一体化集成...
本文为“2017年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2017年度，为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程，全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等，分享建设过程中的经验，供广大制造业行业企业学习供鉴。
一
企业简介
海南金盘智能科技股份有限公司（原金盘电气），是一家正在由传统电气设备制造向智能制造通用平台转型升级的高新技术企业。1993年成立于中国海口保税区，建有海南、武汉、上海、桂林四个研发、制造基地，设立了博士后科研工作站、智能科技研究院及电气研究院，在美国及香港设有公司。公司已走向国际化、集团化发展，成为行业的龙头企业。公司科技研发人员330人，本科以上学历占95%。公司携手上海交通大学成立联合研发中心，其中海南电气研究院被认定为海南省变压器工程技术研究中心。
公司自成立以来，致力于新型环保、节能减排输配电设备的研发、生产、销售与服务，主要产品包括干式变压器、开关成套设备、VPI产品、电力电子节能设备等四大类，广泛应用于世界各国新能源、轨道交通、航空航天、石油化工、海洋勘探、冶金、矿产、商业与民用建筑等行业。产品销售遍布全国，并出口到60多个国家和地区，其中干式变压器产品销量连续七年居行业之首。凭借优质的服务和卓越的品质，金盘科技成为GE、西门子(SIEMENS)、阿尔斯通（ALSTOM）、伊顿（EATON）、维斯塔斯（VESTAS）等国际知名跨国公司的战略供应商。
作为低碳制造高新技术企业，金盘科技高度重视国内外经济形势、市场动态及相关技术发展，与时俱进调整公司的发展战略，加大两化融合力度，全力开展智能电网、高端装备制造、智慧能源管理、智慧服务领域产品的研发和转型升级，打造“智能制造+智慧服务”新业态。
图1 海南金盘智能科技股份有限公司
二
企业现状
海南金盘智能科技股份有限公司目前有多个系统平台在使用：
●SAP：企业级ERP系统，已在生产计划、物料管理、财务管理、工厂维护等多个模块达到良好应用；
●PLM：企业级产品生命周期管理软件，高效经济管理产品的生命周期；
●MES：制造执行系统集成了SAP与PLM，管理公司生产执行；
●OA：面向组织的日常运作和管理，提高管理者和员工协同工作效率；
●SRM：基于协同供应链管理的思想，使供应链的上下游环节无缝连接。
三
项目详细情况介绍
1.项目背景介绍
为响应国家“中国制造2025”规划，本企业将持续改进生产工艺，开发、制造低能耗、高性能的电气产品作为主要规划目标。
在生产流程的管理方面，为了进一步加强生产过程的信息化、透明化，公司借助MES系统项目的实施，实现对仓库物料的跟踪追溯，半成品、成品的条码管理，对生产过程的质量管控，逐步优化并规范公司生产产线的业务流程，综合提升了公司信息化水平。
2.项目目标与实施原则
项目成功实施后，公司在物料管理、库存管理、生产、经营、工作效率、质量安全、设备维护方面都将得到改造和提升，预计该项目成功投入使用后：
（1）生产全过程实现信息自动化MES制造执行系统将生产过程中的人员、设备、物料、工序以及工位等基础信息数据准确、可靠的完成集成进行精益管理，掌握生产过程中每个加工中心的信息数据，并对其进行信息化管理。
（2）物料基础信息详细，BOM信息专业MES制造执行系统对生产物料进行管理，除了对产品物料的基础信息进行管理之外，对于一些具有产品结构复杂，工艺工序繁琐，生产形式多样等特点的生产行为，系统还对生产物料的各种BOM信息进行管理，包括了工程BOM、装配BOM、工程装配BOM、装箱BOM等等，在生产之前就能够对产品结构有深入的了解，为设置工艺和工序提供基础数据信息支持。
（3）工艺设计，既可数据转出又可人工操作MES制造执行系统能够将CAPP数字工艺数据转化成为信息化平台下与实际生产相适应的工艺信息，同时，对于采用传统人工设计工艺管理模式的生产制造企业，同样可以通过软件实现信息化工艺管理。
（4）信息数据化流转，生产质量可追溯MES制造执行系统将生产过程中的人员、设备、场地、物料、每个工艺标准和每一道工序都已自动生成唯一的计算机代码，并以代码的形式在整个生产过程中进行信息流转和记录，生产过程全程可追溯生产。
（5）使用工业电子ID代码，实现可视化生产MES制造执行系统采用了工业条码技术，成为计算机代码的载体，这样使得生产过程全程可控，实现了可视化生产。
（6）信息平台成熟，适合多种生产形式企业使用MES制造执行系统既可实现对连续制造企业的管理，又实现对离散制造业的生产管理，并能完成对区别于连续制造企业和离散制造企业的复杂混合型企业的生产管理。
3.项目实施与应用情况详细介绍
3.1 MES系统的网络架构
MES系统的网络架构主要包括两部分，生产服务器机房站点和灾备机房站点。其中子站点实时同步备份工作站点数据，当发生紧急情况时，可以高速的进行数据的恢复，保证系统的正常运行。
图2 MES系统的网络架构
MES系统从下至上分为智能控制层、网络传输层、智能执行层、智能管理层。
（1）智能控制层
智能控制层属于底层控制系统，系统通过例如MODBUS、RS-232、RS-485等协议从工厂设备PLC以及操作人员手持移动终端录入等多种方式，实时采集生产过程数据。
（2）网络传输层
网络传输层将控制层记录的数据，通过物联网网关转发至各系统执行模块，为模块分发安排生产信息准确性提供稳定的保证。
（3）智能执行层
智能执行层是MES系统所有操作子模块集合，涵盖生产过程中所有控制要点。主要包括有高级计划排程、信息共享、生产管理、设备管理、生产绩效、计划管理、绩效管理、文档管理、质量管理、仓库管理等功能。
（4）智能管理层
智能管理层是将生产过程中汇总的数据整合到标准的流程库中，同时运用数据分析方法对数据进行挖掘处理再利用，提高数据利用率。
图3 MES系统四层结构图
3.2 MES系统功能实现
（1）信息共享模块
信息共享交互，其他几个模块都是信息采集与应用模块，信息共享模块综合各个模块的信息量，综合汇总，信息量非常庞大，是各个模块的中间载体。该模块汇总信息后通过“关注”查看的方式，实现不同岗位、不同级别人员对庞大信息的分类、重点关注。
图4 信息共享模块框图
（2）生产管理模块
设计一个通用化的模块，对生产工序进行配置、生产过程进行管理，并开发模块间衔接的接口，通过模块与模块之间的搭接拼插，最终布置出整个工厂生产的工艺路线框图，对生产进行综合管理。
图5 生产管理模块框图
（3）仓库管理模块
重点解决物料管理问题，这里涉及到实物与账务的统一与分立管理，涉及到仓库存储位置的管理；通过数据库的形式，实现实物与MES系统的实时统一，同时MES系统与SAP账务处理系统分立管理。
图6 仓库管理模块框图
（4）设备管理模块
随着物联网、射频技术的普及，车间设备智能化程度越来越高，大部分都带有通讯接口，逐步开发控制组件，把分散的设备连接起来，通过系统共享、传输等方式传递数据，减少人员记录、抄送等工作量，并且达到实时监控设备运行状况的目标。
图7 设备管理模块
（5）计划管理模块
生产效率的制约条件很多，人员技能、设备状态、物料准备情况、交货周期的长短等等；如何更好的发挥车间产能，达到合理、高效的生产很大程度上取决于车间的生产计划的制定。该模块通过录入各种输入条件，同时根据高级排程算法的综合考评测算，输出合理高效的能够指导车间生产的计划列表。
图8 计划管理模块框图
（6）绩效管理模块
奖罚分明是管理的最基本原则，也是激励团队的重要措施，绩效管理模块通过数据积累采集，对日常管理、生产工作量、技能素质等多方面进行考评，减少中间人为因素影响，客观公正的考评员工绩效，考核员工奖金，达到从记录、申报、测算、考核、分配的全程管理。
图9 绩效管理模块框图
（7）文档管理模块
MES系统通过与PLM互通，将生产过程中需要的图纸、通知单、工艺反馈文件、设备操作指导书等信息，自动抓取并推送至工位，以“机器”带领人进行生产作业，减少人工出错率。
该模块通过清楚的文档分类模式，快速的查询帮助，有序的管理各部门车间文档，实时共享，方便学习。
图10 文档管理模块框图
（8）质量管理模块
过程检验、出厂检试验、环境安全相关数据检测记录，并与产品信息相关联，方便回溯查询参考；体系涉及相关内容统一管理；检试验设备、仪器仪表统一管理，自动安排送检。
4.效益分析
公司通过MES系统的实施上线，在信息化系统层面，实现了与SAP/PLM系统的对接，在智能设备交互方面，实现了包括涂装流水线系统、母排设计加工一体化系统、横剪线自动控制系统等设备层的集成控制；质量管理方面实现了对生产工艺数据、过程记录数据、原料及产品生产过程的回溯追踪；生产计划方面，通过计划高级排程算法，实现对生产计划的全过程管理；通过商业BI数据分析和展示，实现生产过程的可视化。
（1）提高生产效率
桂林分公司原年产4500台变压器，通过AGV小车、立体库等生产物料的自动控制技术，每年可增加产量900台，生产效率提高20%。
（2）降低生产成本
通过对人员合理分配及产品生产过程实施监控，合理安排的自动控制，生产管理更趋合理和科学，每生产一台变压器在现有基础上可减少人工成本230元，按每年4500台变压器计算，每年可降低生产成本104万，运营成本降低20%。
（3）提高产品等级
公司通过对变压器生产过程的整个工艺流程的实时自动监测及控制技术，全面提升产品等级，使公司产品达到国际工艺标准，满足国内外客户需求。提高资金周转率，通过合理的库存管理，建立健全存货管理的责任制度，做好存货的购销、检查、收发、领退、保管和清查工作，保证生产经营的需要，减少积压浪费，加速资金周转，提高资金的利用率。以提高资金周转率15%计算，每年节省资金50万元。
通过项目的组织实施，公司真正实现变压器生产“生产管理数字化、关键生产过程控制自动化”，有效提高产品的品质、降低原料和人工成本，减轻生产的劳动强度，推动企业内部管理的制度化、规范化建设的进程。
（4）降低能源损耗
通过生产过程执行管理系统(MES)建设项目，合理调整生产结构，公司在原有基础上年减少电力损耗21万度，达到节约能耗的目标，能源利用率提高4%。
预计项目完成后，公司可实现运营成本降低20%，产品研制周期缩短20%，生产效率提高20%，产品不良品率降低10%，能源利用率提高4%。
（5）对行业的促进作用
我国目前生产的变压器的设备已经处于行业先进设备水平，但在生产过程控制及信息传递管理方面，仍以传统的人工方式为主，公司引进开发信息化控制平台，在国内实属首例，必将促进同行业其他企业的效仿，对于推动工业企业的信息化水平将起到积极的推动作用。
广汽菲克实现生产系统软硬件一体化集成
01
企业简介
广汽菲亚特克莱斯勒汽车有限公司（简称广汽菲克）成立于2010年3月9日，由广州汽车集团股份有限公司（简称广汽集团）、菲亚特克莱斯勒汽车集团（简称菲克集团）以50:50的股比共同投资建设，总投资约170亿元，注册资本60亿元。公司总部位于湖南长沙国家级经济技术开发区，目前拥有长沙工厂、广州工厂以及发动机工厂三大世界级制造基地，整车总体设计产能达到32.8万辆，发动机产能达到29万台，并全资设有一家独立的销售公司。
承广汽集团多年之成功合资合作经验，集菲亚特克莱斯勒集团百年造车精华于一身的广汽菲克，依托粤湘两省及双方股东的强势支持，主要生产菲亚特品牌、Jeep品牌等产品。目前，公司已经陆续投放市场4款车型：包括20～30万专业级城市SUV全新Jeep自由光；13～17万专业级超驾趣SUV自由侠；意大利国民座驾10万级意大利家轿菲翔和致悦。
广汽菲克将秉承“知责思为 共创同享”的企业理念，不断推出符合中国市场消费需求的有竞争力的新产品，并适时扩大生产规模，努力实现“以品质提升价值，构建卓越汽车企业”的目标。
图1 广汽菲亚特克莱斯勒汽车有限公司
02
智能制造总体现状
1）信息管理一体化
广汽菲克设有信息技术部（IT），通过专业的技术团队为公司各业务领域的自动化、信息化、智能化发展提供可行的系统解决方案。各工厂在先进硬件保障的基础上，研发、制造和管理方面应用了一系列的信息化手段。目前，已建立研发管理系统（TC+UGS）、制造执行系统（MES）、设备效率管理系统（BORDERO）、SPC检测分析系统、返修管理系统，同时应用Ticon工艺管理系统、CODEP工程BOM管理系统、RTM制造BOM管理系统、POINT-JIT生产计划管理系统、UTE电子工段管理系统、GOL车型订单识别系统等等。实现了主要车间的生产管理可视化、生产计划自动执行、制造过程协同、过程量化管理、成本和质量动态跟踪以及从原材料到产成品的一体化管理。实现了车间生产经营、管理和决策的智能优化。
2）生产执行集成化
通过全面规划和持续改进，实现了生产过程动态优化，深入与自动化设备结合，进一步提高了制造和管理信息的可视化程度，在资源配置、工艺优化、过程控制、供应链管理、节能减排及安全生产等方面的智能化水平显著提升。
3）质量监控精密化
各车间生产线各关键岗位均采用自动化设备，并配备监控、检测系统及质量门。同时全部关键操作的过程质量数据、关键零件追溯都实现了信息化管理，通过自动化操作、实时监控、质量门检测管控，能够起到及时的质量监控和问题追溯的作用，预防质量不良的产生和质量不良的流出。
4）环境保护和节能减排常态化
如焊装车间所使用的焊接设备为BOSCH中频自适应设备，能耗为中频焊接设备的1/3。所有的弧焊均为机器人自动焊接，弧焊作业是一项有污染的作业，在焊接时会产生大量的气体、紫外线，对人体有很大伤害，使用机器人替代人工作业是工业的进步。此外，焊装车间还安装了抽排烟系统，减少车间的粉尘，增强对员工的职业健康安全保护。
03
智能制造详情介绍
01
项目背景介绍
当前，汽车行业的市场竞争日益激烈，客户需求越来越多样化、个性化，需要企业不断的创新、缩短产品开发周期、快速提供零部件和售后保修服务。广汽菲克依托先进的硬件技术架构，引入、实施并定制了生产管理系统以满足企业未来生产管理的需求，能够对应多品种、小批量的按需重复制造，满足协同研发、精益制造和客户定制化的需求。
02
项目目标与实施原则
项目建设的目标是生产系统软硬件一体化集成，涉及物流、质量、设备、生产制造及基础设施。
公司根据业务现状和双方股东的优势领域，合理划分信息系统领域，并制定了“整体规划，分步实施，管理技术并重”的实施策略，从人才、时间、组织上进行保障。本项目从2016年11月正式开始建设，预计在2018年4月完成项目的实施和推广。
03
项目实施与应用情况详细介绍
1）网络覆盖
保证其长期、安全、有效的稳定运转。在广汽菲克工厂内建立一个综合布线系统。该布线系统采用10G以太网技术，10G到楼层，主要办公区和车间信息点均采用六类非屏蔽布线，实现1000M到桌面的配置。有线网络覆盖指定生产区域，完全覆盖办公区域，无线网络覆盖生产车间及办公指定区域。
图2 广汽菲克综合布线系统
2）生产BOM系统
生产BOM系统由菲亚特汽车集团的RTM系统来实现，实现生产计划的展开、零件需求计划的生成和物料反冲等功能。
图3 广汽菲克RTM系统
3）生产执行系统(整车)
整车业务的生产执行系统由菲亚特汽车集团的POINT/JIT来实现，实现生产计划的排序、生产过程控制、按时生产和生产线控制等功能。
图4 整车业务的生产执行系统
图5 广汽菲克POINT/JIT系统
4）生产执行系统(发动机)
发动机业务的生产执行系统由菲亚特汽车集团的PMS来实现，实现生产计划的排序、生产过程控制、按时生产和生产线控制等功能。
图6 生产执行系统(发动机)
04
效益分析
项目具有很强的经济和社会效益，项目实施后，可用1/5的设计开发与制造投入，用1/3的开发周期，实现高水平、多样化、低成本的产品开发与制造，生产计划准确率达99%，成本准确性达97%。整个项目对产品的生命周期管理提供了新的思路和方案。中西方融合的IT系统建设给国内现有的或未来的合资企业信息化建设提供新的案例，能够给汽车企业的建设和行业的信息化深化发展带来示范效应，并且这种精益生产和按需制造模式还可以推广至工业制造领域。
04
未来发展规划
公司对两化融合和智能制造未来的发展规划作了大量的准备工作，包括规范化、标准化工作，专业的信息化应用人才培养、计算机应用技术的普及、企业经营管理模式的优化调整等等。为广汽菲克未来成为中国主流汽车企业，引领智能制造奠定基础。
人工智能赛博物理操作系统
AI-CPS OS
“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能）分支用来的今天，企业领导者必须了解如何将“技术”全面渗入整个公司、产品等“商业”场景中，利用AI-CPS OS形成数字化+智能化力量，实现行业的重新布局、企业的重新构建和自我的焕然新生。
AI-CPS OS的真正价值并不来自构成技术或功能，而是要以一种传递独特竞争优势的方式将自动化+信息化、智造+产品+服务和数据+分析一体化，这种整合方式能够释放新的业务和运营模式。如果不能实现跨功能的更大规模融合，没有颠覆现状的意愿，这些将不可能实现。
领导者无法依靠某种单一战略方法来应对多维度的数字化变革。面对新一代技术+商业操作系统AI-CPS OS颠覆性的数字化+智能化力量，领导者必须在行业、企业与个人这三个层面都保持领先地位：
重新行业布局：你的世界观要怎样改变才算足够？你必须对行业典范进行怎样的反思？
重新构建企业：你的企业需要做出什么样的变化？你准备如何重新定义你的公司？
重新打造自己：你需要成为怎样的人？要重塑自己并在数字化+智能化时代保有领先地位，你必须如何去做？
AI-CPS OS是数字化智能化创新平台，设计思路是将大数据、物联网、区块链和人工智能等无缝整合在云端，可以帮助企业将创新成果融入自身业务体系，实现各个前沿技术在云端的优势协同。AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量与行业、企业及个人三个层面的交叉，形成了领导力模式，使数字化融入到领导者所在企业与领导方式的核心位置：
精细：这种力量能够使人在更加真实、细致的层面观察与感知现实世界和数字化世界正在发生的一切，进而理解和更加精细地进行产品个性化控制、微观业务场景事件和结果控制。
智能：模型随着时间（数据）的变化而变化，整个系统就具备了智能（自学习）的能力。
高效：企业需要建立实时或者准实时的数据采集传输、模型预测和响应决策能力，这样智能就从批量性、阶段性的行为变成一个可以实时触达的行为。
不确定性：数字化变更颠覆和改变了领导者曾经仰仗的思维方式、结构和实践经验，其结果就是形成了复合不确定性这种颠覆性力量。主要的不确定性蕴含于三个领域：技术、文化、制度。
边界模糊：数字世界与现实世界的不断融合成CPS不仅让人们所知行业的核心产品、经济学定理和可能性都产生了变化，还模糊了不同行业间的界限。这种效应正在向生态系统、企业、客户、产品快速蔓延。
AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量通过三个方式激发经济增长：
创造虚拟劳动力，承担需要适应性和敏捷性的复杂任务，即“智能自动化”，以区别于传统的自动化解决方案；
对现有劳动力和实物资产进行有利的补充和提升，提高资本效率；
人工智能的普及，将推动多行业的相关创新，开辟崭新的经济增长空间。
给决策制定者和商业领袖的建议：
超越自动化，开启新创新模式：利用具有自主学习和自我控制能力的动态机器智能，为企业创造新商机；
迎接新一代信息技术，迎接人工智能：无缝整合人类智慧与机器智能，重新
评估未来的知识和技能类型；
制定道德规范：切实为人工智能生态系统制定道德准则，并在智能机器的开
发过程中确定更加明晰的标准和最佳实践；
重视再分配效应：对人工智能可能带来的冲击做好准备，制定战略帮助面临
较高失业风险的人群；
开发数字化+智能化企业所需新能力：员工团队需要积极掌握判断、沟通及想象力和创造力等人类所特有的重要能力。对于中国企业来说，创造兼具包容性和多样性的文化也非常重要。
子曰：“君子和而不同，小人同而不和。” 《论语·子路》云计算、大数据、物联网、区块链和 人工智能，像君子一般融合，一起体现科技就是生产力。
如果说上一次哥伦布地理大发现，拓展的是人类的物理空间。那么这一次地理大发现，拓展的就是人们的数字空间。在数学空间，建立新的商业文明，从而发现新的创富模式，为人类社会带来新的财富空间。云计算，大数据、物联网和区块链，是进入这个数字空间的船，而人工智能就是那船上的帆，哥伦布之帆！
新一代技术+商业的人工智能赛博物理操作系统AI-CPS OS作为新一轮产业变革的核心驱动力，将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量，并创造新的强大引擎。重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式。引发经济结构重大变革，深刻改变人类生产生活方式和思维模式，实现社会生产力的整体跃升。
产业智能官 AI-CPS
用“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能），在场景中构建状态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的认知计算和机器智能；实现产业转型升级、DT驱动业务、价值创新创造的产业互联生态链。
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新技术：“云计算”、“大数据”、“物联网”、“区块链”、“人工智能”；新产业：“智能制造”、“智能金融”、“智能零售”、“智能驾驶”、“智能城市”；新模式：“财富空间”、“工业互联网”、“数据科学家”、“赛博物理系统CPS”、“供应链金融”。
官方网站：AI-CPS.NET
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