“智能工廠”建設中信息系統集成重要性探究

楊少封

（山西云時代技術有限公司 山西大數據產業發展有限公司，山西 太原 030006）

一、背景

自2015 年以來，我國發布多項政策大力支持智能制造快速發展。一系列智能制造政策和相關推動措施的出臺，對企業及行業產生了積極作用，正在加速提高行業智能制造水平。這不但確保了我國制造業轉型升級的目標能夠順利實現，也讓智能制造成為全新的產業機遇和經濟發展動能。

2016 年9 月國家發布《智能制造工程實施指南（2016-2020）》。

2016 年12 月國家發布《智能制造發展規劃（2016-2020）年》提出：2025 年前，推進智能制造實施“兩步走”戰略，第一步：到2020 年，智能制造發展基礎和支撐能力明顯增強，傳統制造業重點領域基本實現數字化制造，有條件、有基礎的重點產業智能轉型取得明顯進展；第二步，到2025 年，智能制造支撐體系基本建立，重點產業初步實現智能轉型。

二、對智能工廠的理解

智能工廠建設是智能制造具體實現載體，主要通過構建自動化生產系統、生產設施網絡化布置，實現生產過程的智能化。通過整體可視技術進行推理預測，利用仿真技術，將實境擴增到展示設計與生產制造過程，智能工廠就能具有采集、分析、判斷、規劃的能力。系統中各組成部分可自行組成最佳系統結構，具備協調、重組及擴充特性。因此，智能工廠實現人與機器的相互協調合作，其本質是人機交互、數據集成、業務集成。

智能工廠的建設離不開工業軟件的廣泛應用。工業軟件包括基礎和應用軟件兩大類，其中系統、中間件、嵌入式屬于基礎系統設施，工業軟件主要指應用軟件，包括運營管理類、研發設計類、生產管理類和數據采集類軟件等。具體來看，產品研發類如CAD、CAE、CAM、CAPP 等，信息管理類如ERP、CRM、SRM、APS、QMS 等；生產控制類如MES、PCS、PLC 等；其余為嵌入式軟件開發。

三、系統建設規劃

筆者在項目建設實踐過程中，對于智能工廠建設中涉及到的軟硬件集成有豐富的經驗。基于智能工廠信息物理系統的構建理念，以及智能工廠設想所到達到的自主自治的目標，在系統規劃設計做到充分考慮數據的實時獲取和集成融合，支撐各業務的運作和工廠運營的科學決策和分析優化。現以一個裝備制造加工業智能工廠項目為例，規劃系統架構圖如下：

整個項目涉及到基礎環境改造、二級數采系統、三級MES 建設、四級ERP、QMS、APS、PLM、CRM、SRM、WMS、OA、HR、設備管理系統、LIMS 等系統的集成、五級門戶及BI 商業智能系統，整體上來看，涵蓋了智能工廠中各層級應用軟件，系統建成后，可以滿足智能工廠的建設要求，滿足企業人、財、物管控及信息化建設要求。

四、系統業務集成設計

企業應用集成是完成在企業內外部各種異構系統，應用和數據源之間共享和交換信息和協作的方法與技術。智能工廠集成多個應用系統并保證各個應用系統互不干擾。智能工廠的集成實現方式包括流程集成、應用集成、數據（信息）集成、用戶界面集成等。

下面主要以數據（信息）集成來說明業務集成設計思路，通過系統之間的數據傳遞實現企業的物流、信息流、資金流的有機統一。

在主數據MDM 系統維護物料主數據編碼規則，結合銷售訂單在工藝設計的要求下生成半成品、原輔料、模具等物料編碼，包括BOM 及工藝信息傳至ERP 系統，ERP 系統維護后傳至APS、QMS、MES、WMS、設備管理等系統。銷售人員或客戶在CRM 系統中錄入詢單，若為新產品，由銷售部門組織相關部門進行評審，評審結果在CRM 中錄入。詢單信息傳至PLM 系統進行設計，PLM 反饋設計信息，如果設計可行，詢單信息傳APS 系統進行交期應答，如果交期滿足客戶需求，可將詢單轉為銷售訂單，（一）銷售訂單傳ERP 系統，下發APS 系統運行短期計劃，生成短期生產計劃和原輔料的采購需求，采購需求傳ERP 系統進行審批，審批通過后創建采購訂單，采購訂單下發WMS 系統進行采購，采購物資在WMS 系統入待檢庫，待檢信息傳QMS 系統，QMS 系統生成質檢委托傳LIMS 系統，檢驗結果反饋QMS，在QMS 中檢驗判定后反饋WMS 系統，檢驗合格后匹配采購訂單傳ERP 系統、MES 系統及APS 系統，檢驗不合格進行物資退貨處理。（二）銷售訂單傳PLM 系統，工藝設計人員進行工藝設計，設計完成后工藝參數及工藝文件傳APS 系統。

APS 系統檢查銷售訂單的原輔料、模具、工藝參數及工藝文件等是否齊套，若不齊套則等待；若齊套則運行機組作業計劃，下發MES 系統執行，MES 系統將機組作業計劃生成作業指令下發L1 或L2，收集生產實績信息，觸發過程檢驗時信息傳QMS 系統，QMS 生成質檢委托傳LIMS，LIMS 將檢驗結果反饋QMS，QMS 檢驗判定后傳至MES，MES根據檢驗結果如果合格放行，如果不合格進行質量評審。在產成品檢驗合格收貨或判廢收貨時自動將信息傳ERP 系統，完成生產訂單的投料、工序確認及產成品、廢品收貨。成品檢驗合格后入WMS 成品庫，在QMS 系統中打印質證書，ERP 系統中創建交換單下發WMS 系統，庫管員在WMS 中錄入實物揀配信息，傳ERP 系統進行過賬，完成成品發貨處理。

如果是銷售退貨，銷售人員在CRM 中創建退貨訂單，傳ERP 系統，傳WMS 系統，庫管員根據退貨銷售訂單完成產品的退貨入庫，信息同步ERP、MES、APS 系統，后續進行返工或判廢處理。

用戶界面集成以統一門戶將各系統鏈接在一起，使用單點登錄技術實現統一認證。將業務數據抽取到靜態數據倉庫中，用BI 商業智能工具進行數據分類統計展示。

五、信息系統集成的重要性

企業在兩化融合的過程中，一般情況是逐個上線單應用系統，出于解決某一方面片狀需求，無整體規劃與設計，在系統與系統之間無數據對接，各自形成信息孤島，并且相當一部分業務重疊，人員、物料、財務科目等編碼混亂，導致報表不一致，數據統計不準確。因此筆者在建設智能工廠項目過程中，特別關注多個系統之間的數據集成、業務集成、界面集成等，消除信息孤島，實現業務聯動，達到“智能工廠”的數字化、自動化、智能化，將“人、機、料、法、環”有機統一起來，為領導決策提供依據。

結束語

“智能工廠”建設是智能制造、兩化融合的具體表現，信息系統又是智能工廠數據和業務的載體。企業在數字化轉型的過程中，怎樣消除信息孤島，實現數據不落地，流程不斷線，決策有依據的管理模式，只有做到信息系統高度集成，才能達到正真意義的智能工廠。