锻造企业信息系统规划分析(下)_梁聪明.pdf

锻造与冲压 2023.348Manufacture生产 智造锻造企业信息系统规划分析(下)文/梁聪明，王淑琴，刘志敏湖北神力锻造有限责任公司锻造企业信息系统规划分析(上)见锻造与冲压2023 年第 1 期信息系统实现目标该信息系统作为公司信息化、数字化、智能化战略的重要环节，通过建立基于云端、移动端访问的智造协同生产信息系统管理平台，更好地为落实标准化管理体系、质量管理体系、管理制度在生产、工艺、物料、设备、质量、仓储管控方面的规范执行和监督反馈；在生产标准化、精益化上实现突破，实现企业车间数据化、智能化运作和可视化管理，减少数据重复操作，提升生产运营管理效率，增强企业质量管理能力，提高设备运行寿命、减少故障发生。通过建立生产信息系统平台，提高企业的监控预警能力、协同决策能力，提高企业信息化水平，响应智能制造政策。主要功能模块实现生产管理，即：生产计划排程，生产车间作业标准化，现场记录单据无纸化，工艺管理标准，生产进度可视化。质量管理：现场质量控制(QC)，质量数据可视化，质量体系管理。仓储物料管理：线边库物料管理、产品生产过程和物料全面追溯，工序物料周转管控，公司仓储库的管理，数据分析。设备管理：设备备件全生命周期管理，电子台账，预防性维护预警、决策，数据分析。产品研发管理：客户产品信息、公司资源、经验数据、产品信息、体系文件、变更管理、工艺流程、执行标准等进行协同管理。除了上述信息系统要实现的主要功能外，要通过实施生产运营、重点设备的数字化、产品研发数据管理系统(PDM)等信息化智造协同管理系统平台，实现如下目标及经济收益。目标全面提高面向客户的服务质量和业务效率，提高企业赢利能力。削减运营成本，提高生产效率，降低库存风险。提高企业设备整体管理水平和竞争力。实现企业范围内科学的运营管理、在线联机分析等业务。有条件实现独立信息录入人员的减少，降低人工成本。提高研发效率，提升产品质量，提高企业核心竞争力。与外界应用系统及信息的集成，实现流程、应用系统、产品信息的创建、管理、分发、应用。降本增效，实现研发、工艺的协同，提升信息数据质量，改善制造流程，降低产品制造成本。实现 5 大文件的模块化设计，协同管理。直接收益降低设备故障率 17%。降低备品备件库存 30%。提升生产计划效率 5%。提高生产进度监控水平 46%。提高质量管理水平 5%。提高库存管理水平 3%。降低数据二次录入 82%。提升各部门(生产单元)协同管理效率 34%。间接收益无纸化信息传递、实现绿色制造。人员的减少(统计员等)。49 2023.3 Forging&MetalformingManufacture生产 智造信息系统方案设计与实施系统方案设计主要围绕装备数字化、信息化技术相关领域在设备层、数据采集层、数据分析处理层、前端应用层进行部署。消除公司在运营管理信息化方面的短板，并融合既成系统，开发产品研发数据管理系统，提高信息共享程度，提高资源效率。此系统以迭代优化为核心，高层次推进基础环境智能化，采用统一的数据源，系统分层，J2EE 体系结构、B/S 架构、ORACLE11g 数据库，实现门户网站、移动客户端在数据平台、系统接口、生产管理、研发管理、流程管理、文档管理、能源管理、前端展示等方面的功能。作为生产制造型企业，设备层和数据采集层依托公司主要生产设备 125MN 热模锻生产线、前轴成品加工线、转向节成品加工线、模具制造生产线、热处理生产线以及各生产主要设备及其控制系统，如西门子、PLC、法兰克等各型设备的运行参数、管控数据等，网关模块、转网口、RFID、条码机等进行数据采集后通过标准的以太网传输到数据采集控制器，现场工业采集网关是边缘层的硬件数采产品，支持3G/4G/5G/WIFI/Ethernet数据传输和云平台接入，可快速接入现场的多种设备与传感器以及视频类主机。数采服务平台是接收硬件采集网关上传数据，或者在网络条件优异的前提下直连设备控制器进行数采图 6 物理系统网络的软件类数据采集服务平台，主要实现协议解析、远程配置、数据缓存、可视化、数据报表等功能。其特点主要体现为全面感知、多协议、多终端接入，支持智能网关、多种通讯协议，高并发、高实时，支持大量设备接入，保障设备与云端双向大规模消息传输，低延时通信。标准统一、快速接入、数据存储、分析展现一体化、低成本运行。平台及终端全链路安全保障能力，保证数据安全传输。为保障数据服务平台的系统功能，其物理系统网络(图 6)铺设，按照工业级以太网标准设计建设，具体方案如下：首先，干线网络系统总体使用双星型网络拓扑(或者光纤环网)，干线网络布置 2 台汇聚层交换机，接入层交换机使用单模光锻造与冲压 2023.350Manufacture生产 智造纤、双链路上行，与汇聚层交换机连接，提高网络可靠性；其次，区域网络厂内设备根据实际分布位置以及网络接口占用情况，首先连接到附近工业交换机，最后连接到工厂接入层交换机；车间产线设备存在电磁干扰，加上设备振动、金属粉尘等恶劣环境，很容易造成区域网络不稳定情况，这对工业以太网建设提出了较高要求，可采取的措施包括采用超 5 类品牌屏蔽网线、屏蔽层良好接地、工业级防松接口、工业级交换机等；最后，网络安全(需增加网络安全设备)，办公网络与车间网络通过服务器中心的防火墙隔离，服务器中心与车间网络通过防火墙隔离，防止病毒入侵、系统攻击，影响生产安全，设备网络单独建设，通过汇聚层交换机进行管理和安全防护，防止系统攻击和入侵。数据分析处理层主要依托各生产线通过各业务端口进行实时录入、通讯，实现数据统计、分析、挖掘，数据质量处理、数据价值评估、数据访问、日志服务、消息服务等。前端应用层通过多语言管理，基础定义，统一数据源，以及设备层和数据采集层等进行工业数据采集处理、图像采集处理，利用新一代信息技术如商业智能(BI)、大数据、云计算、5G 技术实现数据准备、存储管理、数据处理分析、知识展现，通过控制中心、客户端、移动端实时查看生产车间的数字化孪生工厂，设备间点对点生产、质量、仓储物料以实现及设备管理在计划、SOP、质量控制、设备 TPM、设备 OEE、设备预警及维护等方面管理数据的看板管理、报表分析、智能决策。业务流程方面，主要根据产品研发需求实现从原材料、工艺路线、生产任务、设备部署、采购环节、仓储水平及管理能力、质量水平和体系建设方面的流程设计(图7)，实现闭环协同设计开发及生产管理。通过原材料信息、质量信息、生产信息、物流信息、客户信息等进行生产排程，工艺设备路线最优选择，围绕客户产品质量要求进行生产运营管理，避免因设备、工艺路线不合理、计划紧急程度、质量要求等因素造成资源浪费、质量浪费，既降低了效率又增加了成本，最终实现提质、增效、降本的绩效目标。系统集成方面，主要应用 API 标准接口、通用型中间件、TCP/IP 等符合数字化车间、智能工厂国标的新一代信息技术要求，在关键技术、基础共性和三维维度方面进行标准化建设。数据对接接口使用现有标准的 RESTful-API，如实际应用场景需要更多图 7 流程设计圆领袍衫：圆领袍，唐宋时称为“上领”、明朝则称为“团领”。圆领袍流行于隋唐，宋朝以后，圆领袍成为官员们的正式服装之一，在后来的明朝也被大量运用，成为了分辨官位阶级的最方便的方式。51 2023.3 Forging&MetalformingManufacture生产 智造功能的接口，将根据项目实际对接需求开发 RESTful-API。对于实时性要求较高的应用场景的数据回传需求，MES 将根据具体情况开发 Webhook(轻量事件处理应用)以保证对接程序性能。接口可采用多样化的对接方式，如 WebService、中间表或直接向 ERP 访问数据表等方式。重点强调智能工厂和数字化车间层级关系，体现智能生产、智能管理等集成优化，在数字化车间尤其是各生产线的运行数据、维护保养、备件备品生命周期预警等方面和平台系统进行信息交互，来指导和决策生产运营。前端显示层实现各生产车间(生产线)设备运行数据的智能映射，各生产单元设备运行状态的监控，异常事件报告、处置，生产进度实时监控预警，质量信息实时监控预警，重点设备区域的安全监测，停工事件的信息，各型数据的报表分析、智能决策。在移动端利用移动通信技术，实时实现异常事件(设备故障、停工时间、产品质量、物流预警)的上报、通知、处理、关闭等预警监控。如图 8 所示，公司在能源管理方面的前端显示，将各类数据实时汇总，形成关键数据图表进行管理，并结合公司相关绩效指标，对各项管理数据进行管理、分析、决策。结束语通过上述对企业信息化的规划建设，重新定义了企业的业务流程、决策分析、生产运营管理等实现的目标范围。设备运营数据、生产数据、质量数据更加透明、决策更加准确。移动端有效地实现了员工、管理员、管理者在异常事件录入、处置、决策上的便捷处理。线下数据线上化、无纸化，提高数据收集、分析效率，为公司提供科学有效决策。系统上线，质量体系落地了，管理制度，标准化落地了，效率提升了、资源节约了，工作习惯改变了，最终实现了降本、提质、增效的目标。图 8 能源管理前端显示袍衫