陸輝仲，董金華，付龍

共享裝備股份有限公司，寧夏銀川，750021

0 引言

傳統(tǒng)制造行業(yè)作為國家實體行業(yè)的核心支柱產(chǎn)業(yè)，其中設(shè)備制造更是重中之重。但在進入新時代以后，隨著發(fā)展的需求和更高的環(huán)境要求，數(shù)字化、信息化、智能化的改造已經(jīng)成為不可避免的趨勢[1]。自傳統(tǒng)行業(yè)快速、高質(zhì)量發(fā)展以來，對制造行業(yè)有了更高、更具體的要求?！豆I(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃（2018-2020）》等相關(guān)政策發(fā)布，制造行業(yè)更加趨于工業(yè)數(shù)字化、智能化，在《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標(biāo)綱要》（以下簡稱：“十四五”規(guī)劃）中，提出了智能制造示范工廠的建立。因此，信息化改造成為傳統(tǒng)制造行業(yè)無法避開的升級之路。

1 數(shù)字化的內(nèi)涵

數(shù)字化是指使用0和1兩位數(shù)字編碼來表達和傳輸一切信息的一種綜合性技術(shù)，即將電話、電報、數(shù)據(jù)、圖像、文字等各種信息都變成數(shù)字信號，在同一種綜合業(yè)務(wù)中進行傳輸，通過接收器使其可以無限復(fù)原，而質(zhì)量不會受到任何損害。從第三次科學(xué)技術(shù)革命以來，伴隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用至企業(yè)管理中的方式也逐漸成熟，而數(shù)字化企業(yè)就是指將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)并改變企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營行為的過程。

隨著數(shù)字技術(shù)的大量應(yīng)用，在設(shè)備制造行業(yè)中，基于工廠車間底層的改造，目前主流的數(shù)字化系統(tǒng)包括：ERP（企業(yè)資源管理系統(tǒng)）、MES（生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)）、PDM（圖文檔管理系統(tǒng)）等各類系統(tǒng)的集成與組合。通過各類系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互，對制造車間改造并加以數(shù)據(jù)收集，方便管理人員在PC端快速處理工作、分析數(shù)據(jù)等，提高工作效率，形成無紙化辦公模式[2]。

2 設(shè)備制造車間系統(tǒng)架構(gòu)

自首臺設(shè)備開始生產(chǎn)制造后，由于不斷地對生產(chǎn)設(shè)備進行優(yōu)化迭代、技術(shù)提升、研發(fā)新機型，對生產(chǎn)制造水平要求越來越高，尤其對設(shè)備后期出廠后相關(guān)技術(shù)文件的查詢、更多的制造過程、問題反饋以及后期優(yōu)化方面提出更高的要求。其中，數(shù)字化工廠的建設(shè)更需要提上日程，為制造更高水平、高標(biāo)準的3D打印設(shè)備提供良好的基礎(chǔ)，而數(shù)字化工廠是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算機虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進行仿真、評估和優(yōu)化，并進一步擴展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。對于設(shè)備制造工廠，需要做到從設(shè)計、生產(chǎn)、出廠、售后全流程的數(shù)字化管理，包含了EPDM設(shè)計系統(tǒng)、MES生產(chǎn)制造系統(tǒng)、ERP管理系統(tǒng)等主要系統(tǒng)[3]。如圖1所示。

圖1 設(shè)備制造工廠系統(tǒng)架構(gòu)圖

在系統(tǒng)架構(gòu)圖設(shè)計時，考慮從設(shè)備層、單元層、車間層、企業(yè)層、協(xié)同層五個方面設(shè)計系統(tǒng)整體架構(gòu)，意在全面深入推進應(yīng)用MES、EPDM、SAP等數(shù)字化系統(tǒng)，重點解決關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)集成不暢問題，實施關(guān)鍵生產(chǎn)，實施質(zhì)量參數(shù)的數(shù)據(jù)線上采集、監(jiān)測和異常報警，提高關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量水平。最終提升整體產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和顧客滿意度，降低生產(chǎn)成本，打造數(shù)字化裝配示范車間。

3 主要系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

3.1 工藝設(shè)計系統(tǒng)

工藝設(shè)計系統(tǒng)需明確文件整理內(nèi)容、各方職責(zé)、確定文件標(biāo)準格式、限期整改，其涉及多個設(shè)備項目，每項多個關(guān)鍵項目文件，從機電軟三個方面，涉及上千個圖紙、作業(yè)要求、BOM信息、零件圖紙、裝配模型的審核與歸檔。同時應(yīng)明確系統(tǒng)審批流程，劃分產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計部分，由項目負責(zé)人對產(chǎn)品設(shè)計的項目規(guī)劃、設(shè)計文件、前期調(diào)研負責(zé)，文件審批由領(lǐng)導(dǎo)系統(tǒng)同意后，轉(zhuǎn)交工藝人員進行工藝文件設(shè)計、作業(yè)指導(dǎo)書設(shè)計，審核無問題后下發(fā)，現(xiàn)場使用。如圖2所示。

圖2 工藝設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)

生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)中工藝數(shù)據(jù)來自工藝設(shè)計系統(tǒng)，生產(chǎn)訂單信息來自ERP系統(tǒng)，主要針對現(xiàn)場生產(chǎn)過程中生產(chǎn)流程監(jiān)控、過程質(zhì)量記錄、訂單評估、物料管理等，通過生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)建立起生產(chǎn)、質(zhì)量、倉儲管理系統(tǒng)，解決新訂單評估、質(zhì)量追溯等問題。通過與各系統(tǒng)集成，簡化員工操作，提高工作效率[4]。如圖3所示。

圖3 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)架構(gòu)

在生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)建立中，需要結(jié)合系統(tǒng)開發(fā)人員，對工廠的基礎(chǔ)架構(gòu)、生產(chǎn)模式進行調(diào)研確定，重點以10個功能為主，包括：基礎(chǔ)建模、計劃管理、倉儲管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、品質(zhì)管理、追溯管理、系統(tǒng)集成、設(shè)備集成、報表管理。如圖4所示。

圖4 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)功能

3.3 數(shù)據(jù)交互管理

對于工廠數(shù)據(jù)管理，需要在系統(tǒng)間進行集成并設(shè)置操作權(quán)限。由企業(yè)資源系統(tǒng)推送物料信息至工藝設(shè)計系統(tǒng)，同時將BOM、工藝路線、生產(chǎn)訂單等信息推送至生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)；工藝設(shè)計系統(tǒng)推送作業(yè)指導(dǎo)書、三維模型等信息至生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)；按照生產(chǎn)訂單信息，生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)令倉儲設(shè)備配送物料至對應(yīng)班組，完成出料、物資出庫等任務(wù)。

現(xiàn)場操作人員在生產(chǎn)系統(tǒng)中看到對應(yīng)的生產(chǎn)訂單及作業(yè)規(guī)程后，按照指導(dǎo)書內(nèi)容，進行操作作業(yè)。對于完工無誤的訂單，由生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)反饋領(lǐng)料、入庫等信息至企業(yè)資源系統(tǒng)，供財務(wù)核算。如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)交互示意圖

4 數(shù)字化系統(tǒng)應(yīng)用的影響

設(shè)備生產(chǎn)制造過程中，所有關(guān)鍵節(jié)點全部實現(xiàn)數(shù)字化記錄，集成多系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通，設(shè)計、虛擬制造過程轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場制造文件，此過程減少設(shè)計人員工作量10%以上，對應(yīng)文件查詢100%準確。在生產(chǎn)制造過程中，減少100%紙質(zhì)檔案記錄，現(xiàn)場操作使用電腦報工操作，減少現(xiàn)場人員報工工作量50%以上。

數(shù)字化工廠建成后，為設(shè)備設(shè)計、制造、維護提供了全面的電子數(shù)據(jù)平臺，整合了設(shè)備制造在全流程制造過程中的文件、圖紙，對后期新設(shè)備的研發(fā)、老機型設(shè)備的維護都起到了至關(guān)重要的作用，對文件追蹤、管理實現(xiàn)100%的數(shù)字化管控。通過實施數(shù)字化車間改造，形成制造車間數(shù)字化建設(shè)方案一套，為實施相關(guān)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化建設(shè)形成對標(biāo)方案，在設(shè)備制造整體流程上，縮短時間，降低制造難度，改善現(xiàn)場人員操作方式[5-7]。

5 結(jié)語

數(shù)字化系統(tǒng)的應(yīng)用作為目前制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要方式，正在日趨成熟，此次實例研究作為設(shè)備制造車間的一種可行性方案，仍需時間驗證。通過此次應(yīng)用實踐，為制造設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用、轉(zhuǎn)型升級提供借鑒。