基于物聯網的大型挖掘機業務協同平臺的探討*

郭志剛

(太原重工股份有限公司 技術中心，山西 太原 030024)

0 引言

我國經過多年實施制造業信息化工程，企業信息化技術及應用取得了快速的發展，企業信息化的局部應用如CAD、CAPP(Computer Aided Process Planning，計算機輔助工藝設計)、財務管理、庫存管理、OA、電子商務等取得較快發展，企業產品設計和生產管理水平通過PDM(Product Data Management，產品數據管理)和ERP(Enterprise Resource Planning，企業資源計劃系統)的應用得到提高，使得企業內部信息的集成和業務協同也取得了較好的效果。但是在產品全生命周期信息集成和業務集成方面還處于初步階段。

本文旨在以大型挖掘機產品作為全生命周期業務協同平臺設計的樣本，以業務協同和項目管理理論方法為指導，探索利用PLM(Product Lifecycle Management，產品生命周期管理)和物聯網技術構建適合大型挖掘機特點的高效的全生命周期業務協同工作平臺，以項目管理為主線實現大型挖掘機產品規劃、產品開發設計、加工制造、使用維護、回收利用等全生命周期各階段業務協同和信息共享。

1 基于物聯網的大型挖掘機全生命周期業務協同平臺的總體方案

本文研究的方案緊緊圍繞大型挖掘機產品的特點，即“單件或小批項目制造模式；產品結構復雜；產品生命周期包括產品規劃、產品開發設計、加工裝配、使用維護、回收利用等階段”，以大型挖掘機全生命周期業務協同為目標，利用PLM和物聯網技術，梳理優化關聯企業群業務協作流程和信息流，實現大型挖掘機全生命周期信息集成和共享，實現其信息源唯一、信息統一、及時、實時，構建適合大型挖掘機特點的高效的全生命周期業務協同工作平臺，實現機械、傳動、電氣、液壓、計算機多專業的業務協同，實現太重集團太原總部與天津濱海兩地研發中心的協同設計，實現主機廠家與關鍵零部件配套商及用戶業務協同。

基于物聯網的大型挖掘機全生命周期業務協同平臺劃分為五部分，分別是項目管理系統、產品開發設計系統、加工裝配管理系統、使用與維護實時監控及管理系統和以物聯網和PLM為核心的IT基礎設施。其中項目管理系統是大型挖掘機全生命周期業務協同平臺的主線，產品開發設計系統、加工裝配管理系統、使用與維護實時監控及管理系統是大型挖掘機全生命周期各階段業務處理及協作需要的系統功能。以物聯網和PLM為核心的IT基礎設施是整個平臺的基礎，其總體架構如圖1所示。

圖1 基于物聯網的大型挖掘機業務協同平臺總體方案

1.1 大型挖掘機全生命周期業務協同流程建模及優化

大型挖掘機全生命周期業務覆蓋了顧客、產品主機廠家、協作廠家、供應商及服務商等不同企業，隨著專業化分工越來越細，這些關聯企業群需要緊密合作。在業務關聯企業群中的核心企業(主機廠家)應聚焦核心競爭力的業務活動，把非核心業務外包給專業的供應商和服務提供商，并與供應商和客戶建立一種長期、互相信賴的上下游供應和業務協同的合作伙伴關系。通過對大型挖掘機關聯企業群多種協作、經營、生產模式的典型業務過程(全生命周期業務過程)的深入調查和系統分析研究，明晰其產品需求分析、產品開發設計、加工裝配、供應管理及使用維護等業務協作的現狀、發展趨勢及其對支撐企業相關業務協作的業務需求、信息需求和軟件需求，提出大型挖掘機業務協同需求分析報告，并面向異地、多單位合作制造，以異地全生命周期業務協同為目標，以項目管理為主線，構建大型挖掘機全生命周期業務協同流程模型并優化，支持大型挖掘機全生命周期信息集成和業務協同整體解決方案。

1.2 基于物聯網的大型挖掘機全生命周期信息集成

分析和優化大型挖掘機產品規劃、產品開發設計、加工制造、使用維護、回收利用等全生命周期各階段需要和產生的信息，以產品零部件為對象組織和集成大型挖掘機全生命周期信息，實現其信息源唯一、信息統一、及時、實時是構建基于物聯網的大型挖掘機全生命周期業務協同平臺的基礎。通過對大型挖掘機全生命周期業務協同需求調查，信息集成的內容包括：

(1) 項目管理信息。緊密圍繞大型挖掘機產品項目制造的特點，梳理項目管理的業務內容，分析項目管理信息內容，包括項目客戶信息、項目團隊、項目合同、項目計劃、項目成本、項目驗收或鑒定報告等。

(2) 產品開發設計數據。產品開發設計數據包括產品結構、方案總圖/方案說明書、三維/二維數字化模型、設計計算書、分析計算書及產品檢驗大綱。

(3) 加工裝配管理信息。這類信息包括零件工藝、部件裝配工藝、產品總裝工藝、質量文件、檢驗報告、供應商管理信息等。

(4) 使用和維護實時監控及管理信息。這類信息包括實時采集監控數據、故障報警、使用記錄、維護記錄、遠程服務信息等。

1.3 基于物聯網的大型挖掘機使用及維護信息采集及監控

利用物聯網技術實現產品使用過程中信息實時采集和監控，如進線電壓(設備進線高壓電源電壓)、AFE電壓(變壓器二次電壓到整流回饋柜的電源電壓)和軸承三處溫度(電機軸承、提升卷筒軸承、推壓軸承)等，實時掌控產品現場使用情況，及時報警設備故障，同時可快捷查詢項目、產品設計、加工裝配、質量檢驗、產品交付、使用及維護記錄，實時為現場設備使用或維修保養提供遠程服務和指導，更好地保證產品的使用、維護，同時做好及時回收處理再利用工作。基于物聯網的大型挖掘機使用及維護中信息采集點如圖2所示。

1.4 以物聯網和PLM為核心的IT基礎設施的改善

以物聯網和PLM為核心的IT基礎設施是大型挖掘機全生命周期業務協同平臺的基礎。在原有網絡系統基礎上，改善和提升太重本部網絡系統，增加PLM系統節點，增加與客戶、協作廠家、供應商、天津分公司等網絡集成。具體包括專線租用、網絡布線、網絡設備及計算機設備的購置安調、PLM系統節點擴充、網絡系統安全及技術保密等內容。

圖2 基于物聯網的大型挖掘機信息集成及信息采集

2 結束語

基于物聯網的大型挖掘機全生命周期業務協同平臺將實現大型挖掘機產品全生命周期信息集成，實現大型挖掘機制造信息及使用狀態實時采集、使用狀態監控和預警。創建大型挖掘機產品全生命周期各階段業務協同平臺，實現大型挖掘機產品制造模式由單個企業轉變為業務關聯企業群合作開發制造，將改進重型裝備的產品開發制造模式，促進企業技術創新、產品創新，為裝備制造業提升創新能力起到示范效果。