杰瑞：打造基于工業物聯網的智能車間

佚名

煙臺杰瑞石油服務集團股份有限公司（以下簡稱杰瑞）成立于1999年，是一家專業從事油氣田鉆采設備、油井服務設備、完井設備、天然氣輸送設備、天然氣液化設備的研發制造、油田工程技術服務于一體的國際化綜合性上市企業集團。

工業物聯網與智能車間

杰瑞公司經過多年的發展，已經成為了一家國際化綜合性上市企業集團。長期持續的高增長掩蓋了杰瑞前期管理不夠精細化、成本管控意識薄弱等問題。為保證公司持續的競爭優勢，杰瑞開源節流，引進科學管理方法入手，加大對精細化管理的投入，并申請到了國家智能制造項目。

工業物聯網與智能車間項目是杰瑞智能制造項目的課題之一，重點實現了車間的數字化和透明化，并大大提高了生產效率，提升了杰瑞的質量管控能力。杰瑞按照項目實施計劃，順利完成了WMS移動倉儲、MES生產執行系統和工業物聯網應用系統的建設，并通過ERP、MES、WMS、SRM的集成實現制造過程計劃、排產、生產、檢驗的全過程數據采集和分析，實現制造過程中各環節的生產數據和產品質量的追溯，實現計劃、排產、生產、檢驗的全過程閉環管理，并實現CPS、MES、ERP、WMS和質量追溯系統的無縫信息集成。

智能制造的核心業務系統

1.WMS系統

WMS系統大大簡化了物流的出入庫流程，節省了人力成本。杰瑞在進行WMS項目實施時，遇到了很多實施問題和技術難題。

WMS和ERP都有面向庫存管理的功能，一定要定義出明確的系統邊界，解決數據沖突的問題，同時WMS要和ERP、SRM系統實現深度集成，這些集成接口要求的實時性非常高，要形成統一接口集成標準，減少日后維護和開發成本。為此，杰瑞采用的ERP系統（EBS）采用了比較精細的庫存管理功能（物料管理的顆粒度能精確到某個物料的某個貨位），所以杰瑞在進行WMS項目實施時，采用的解決方案是以ERP系統重點作為數據邏輯的處理后臺。WMS系統做了移動化操作的延伸，中間采用的是數據總線和 JSON 數據傳輸技術形成統一的技術標準，同時降低系統間的耦合度。

WMS項目重點是移動化技術的應用，做好流程的優化可以大大節省人力。杰瑞在進行WMS項目時對入庫、出庫、盤點轉移等過程流程進行了充分的優化，將原來的9名文員精簡為1名。結合電子看板、AGV等技術的應用，大大提高物料配送的效率和時率，生產調度在進行生產任務派工的同時，可以根據工單對物料的需求情況形成發料計劃，發料計劃可以直接推送至倉庫的電子看板和移動終端上，物流人員根據發料需求直接進行出庫，并根據實物情況選擇由人員配送或是AGV自動配送。

2.MES系統

杰瑞通過引進MES項目實現了車間管理的數字化和透明化，并實現了產品的全過程質量追溯。MES承載著杰瑞智能制造項目實施的核心應用，杰瑞MES項目結合精益管理咨詢進行了有效落地，大大提高了現場的生產效率。

杰瑞將MRP和APS進行了整合，形成了統一的計劃管理系統。MRP系統重點管控物料計劃，APS系統重點管控產能計劃，同時根據計劃管控的層級不同，將APS進行分級，訂單級APS的管控重點是產能對訂單交付的影響，給市場一個合理的交期反饋;工單級APS排成，重點管控生產的周計劃。小批量離散制造行業內能夠將APS應用到實處的公司可謂是鳳毛麟角，杰瑞將APS根據計劃層級不同分級使用的方案，對APS的推廣和使用，有著良好的借鑒意義。

同時，大大減少了現場操作人員的非加工工時，過去現場操作人員大約有1/3的時間浪費在了找物料、找圖紙、找工藝、找程序、找工裝刀具、找物料轉運人員、找異常處理人等方面。MES結合精益項目并結合CAPP等其他系統，將所有準備工作做在了事前，現場操作人員在統一的報工界面即可處理所有事項，實現了生產業務的集成管控。

通過MES、ERP、SRM、WMS、BPM、ECM等多系統的集成，形成對產品的全生命周期質量追溯。

在形成整個質量追溯的過程中，杰瑞分了兩條主線：

第一條主線是實現來料檢驗過程的追溯。ERP生成訂單后推送至SRM系統，供應商在SRM系統制作送貨單進行發貨，并經過WMS系統接收入庫。若檢驗出現不良狀況會流轉至BPM系統進行流程審批，確定處理建議，再返回到WMS系統進行最終處理。WMS系統會將處理結果反饋至ERP系統，ERP入庫后將來料的各項追溯信息同步至MES，作為形成最終質量追溯的基礎數據之一。

第二條主線是實現生成加工過程的追溯。工單在經過ASP下發到MES后會進行工序拆分，每個工序生成一個派工單。派工單在生成加工過程中，會發起自檢、互檢，若發現不良狀況，則提報給質檢環節進行專檢，若專檢出現問題，就會發起不合格處理流程至BPM系統審批，審批結果回傳至MES進行相應的操作。對于生產過程中關鍵工序的檢驗，杰瑞設置了專檢工序進行處理。

以上兩條主線，經過工單和物料之間的用料關系進行最終綁定，形成了一個完整的資料追溯體系。

3.工業物聯網系統

通過搭建工業物聯網應用系統（CPS），實現了對現場設備信息的實時采集，并通過智能控制中心進行了全面監控，同時和CAPP集成，實現了對NC程序的管理。

在進行CPS項目實施過程中，杰瑞解決了不同類型設備間的通信和數據采集問題。根據杰瑞車間機床條件，采用“網卡”和“串口”兩種通信方式。CPS系統采用串口服務器接入模式，將串口服務器安裝到機床電器柜內，先從機床電源輸入端取220V交流電接入電源開關模塊，再通過開關電源給串口服務器供電。串口服務器能將任何具有串行接口的設備連接到以太網，保證機床與服務器穩定的數據通信。對于帶網卡設備，優先采集網卡通信，從交換機引出的網線直接接入設備端的RJ45口，通過CPS-DNC系統FTP功能實現通信。同時，杰瑞還針對不同機床的具體條件，設置不同的采集方案。對有網卡機床，采用網卡通信，網線直接接入設備RJ45口即可。其他機床采用在機床內安裝智能采集終端方式采集機床數據，實現了DNC程序管理，智能制造指揮中心應用大屏報表展示技術。

取得顯著成效

通過工業物聯網與智能車間的實施，實現制造過程計劃、排產、生產、檢驗的全過程數據采集和分析，實現制造過程中各環節的生產數據和產品質量的追溯，實現計劃、排產、生產、檢驗的全過程閉環管理，并實現CPS、MES、ERP、WMS和質量追溯系統的無縫信息集成。通過數據分析及精益持續改善使得整個生產效率提升了42.23%;單位時間的生產運營成本降低了43.58%;產品一次性校驗合格率達到了99.32%。極大地提升了生產運營效率和產品的核心競爭力。

同時帶動企業技術升級，增強自主創新能力。促進相關行業的技術開發、升級，增強企業自主創新能力，提高企業自動化裝備水平，優化產業結構，規避安全事故風險，對整個行業的健康快速發展有著重要意義。

此外，還提升了產業競爭力，促進可持續發展，加強了人才隊伍的培養，集團通過結合早期建立的人才保留機制，注重技術培訓，營造出知識共享、比肩前進的氛圍。

在智能制造項目中，杰瑞經過管理團隊的討論，確定了三合一和一精多專的人才培訓培養模式相結合的智能制造綜合人才培養模式，使信息化建設人員做到開發顧問、功能顧問和業務顧問三個角色的充分結合，將參與項目的業務骨干培養為功能顧問和業務顧問。同時，鼓勵項目組成員在掌握好一套系統解決方案和技術的前提下，多去接觸學習智能制造項目中的其他系統。通過智能制造項目的實施，杰瑞培養了精益管理項目組、智能制造項目組、跨系統集成技術小組。這三個項目組共計50人，將成為杰瑞未來智能制造的領路者和深化推廣者，將成為承擔起杰瑞智能制造推動企業轉型的中堅力量。