重型汽車制造執行系統的建設和應用
——中國重汽集團濟南動力有限公司

一、企業概況

中國重汽集團的前身是濟南汽車制造總廠，始建于1956年。目前，中國重汽集團形成了以重卡為主導，涵蓋中卡、輕卡、客車、特種車等全系列商用車的產業格局，全球擁有員工4萬人，產品出口100多個國家和地區，重型汽車出口連續十五年位居全國首位。截至2020年底，中國重汽集團共有整車制造單位8個，整車產能合計55.8萬輛/年，主要產品品牌包括豪沃、汕德卡、豪瀚、斯太爾等。中國重汽集團圍繞創新體制機制建設，激發創新活力，堅持以“客戶滿意是我們宗旨”的核心價值觀，優化結構，凝心聚力，努力踐行“打造世界一流的全系列商用車集團”的發展愿景。

二、主要措施

(一)項目背景

汽車生產需要工藝、采購、倉儲、物流、生產、質檢等各專業部門通力協作，其制造過程中包含著復雜的生產工藝，龐大的零部件構成以及綜合性很強的裝配技術等，因此，各環節都會對最終產品產生影響，供應鏈全球化、客戶定制化以及日益嚴苛的環境、安全法規使汽車制造面臨嚴峻的挑戰。在互聯網、大數據、云計算等新型數字化信息技術浪潮下，信息技術與汽車產業的跨界融合加速，汽車產業的價值鏈體系正在重塑，傳統制造業數字化轉型迫不及待。中國重汽制造運營企業需要通過數字化、智能化轉型，應對新的市場競爭環境帶來的挑戰，包括：1.廠內外物流缺乏協同手段，物流配送系統無法支持高效的生產運作管理，使得生產運作計劃執行過程不流暢，導致庫存偏高、產能利用率偏低。2.裝備智能化水平低，車間層物料、產品、設備沒有實現聯網，沒有實現自動控制與信息采集，車間層實時控制能力較弱，生產現場狀態監控能力不足，訂單按時交付率不高。3.實現裝配過程實時監控，建立質量信息鏈，實現信息傳遞與追溯的自動化、智能化，面向整個供應鏈和產品整個生命周期，優化、規范質量管理流程，提高質量管理的工作效率。4.經過多年的建設，應用出現了多個信息孤島，信息系統間的協同不夠，系統的高效集成為企業面臨的難題，亟需統一平臺，實現對現有IT系統的整合。

(二)項目內容

重汽集團根據中國制造2025精神及集團發展規劃要求制定了創新升級行動計劃，構建了“重型汽車制造執行系統”，具體建設內容包括：

1.構建了重型汽車制造執行系統平臺重型汽車制造執行系統由運維管理、生產管理、物資管理、質量管理、BOM管理、整車管理、總成管理(車身、車架)、決策支持、供應商管理(即商務平臺)、采購管理、財務管理、智能協同、移動管理等十三個模塊組成。整合生產管理系統、物資管理系統、總成管理系統、商務平臺等多個系統，在業務處理方面相互貫通，解決了原系統界面多且雜的問題，用權限和系統參數的控制，實現不同權限的用戶登錄可對同一界面操作不同的功能；數據處理上更為快捷，數據運算更為準確。

2.構建以整車設計BOM、工藝BOM、制造BOM、裝配BOM為核心的整車BOM管理平臺通過BOM的分段管理，實現工藝對生產、物流、財務等業務的全生命周期支持。在訂單評審時系統按照配置號自動保存策略，同時按照基本裝置和選用裝置自動調取評審策略，大幅提高訂單評審的準確性與高效性。系統設置工藝替換策略組，包含工藝替換、生產替換、質量替換等規則，不同的階段可定義自己的替換規則；與CAPP無縫銜接，抓取工藝數據，最終生成帶工序和工位裝配BOM，指導物流配送、生產和財務核算。

3.構建以物流配送計劃和智能交接為核心的物流管理平臺，實現精準物流和快速物流按照裝配BOM和N+M鎖定計劃生成車間的物料配送計劃和分時配送計劃，將供應商、三方物流、配送中心、線邊庫等倉儲單元有機整合在一起，結合條碼技術、PDA、車載終端、電子揀選等技術手段，自動采集及記錄相關數據，搭建信息通道，三方物流和車間嚴格按照配送計劃進行物流配送和交接，提高配送效率，并最大程度減少線邊庫存積壓及缺料情況的發生。支持排序、配料、SPS+DPS、看板、ANDON等多種拉動方式，根據不同的物料屬性選擇最合適的拉動方式，提高作業的準確性、速度，降低供應鏈成本。

4.構建以交期為核心的生產管理運營平臺，實現生產管理優化通過配置生產線和生產節點，適應集團各單位，整合總成生產、改制、配件等流程，以交貨期為核心，主計劃任務為數據源，綜合考慮各類制造資源，建立約束模型，生成高級排程計劃，及可執行的車間及產線計劃；系統根據生產計劃下發制造任務，同時依據工藝路線和工藝參數要求，對各工序生產過程、設備及人員的相關數據進行采集，自動識別和記錄，對現場問題、異常進行預警和報警，形成異常管理的閉環。

5.建設企業級質量數據應用信息化平臺，對質量數據進行整合，提高企業運營監控、分析、決策及風險防范能力采集、整合整車全生命周期質量數據，建立結構化、分層次的產品質量檔案與追溯系統，形成按照裝配結構建立總成、分總成、零部件多層級質量檔案；各級相關質量人員通過此平臺開展日常的質量管理、控制和指揮協調工作，通過質量大數據分析，修正過程及產品存在的問題，實現企業關鍵質量管理工作在線處理與協同的質量動態管理。在對基礎數據、過程數據的高效采集和有序管理的基礎上，應用大量統計分析工具和報表定制功能，形成不同緯度的報表、圖表和管理駕駛艙，為管理者、決策者提供詳實、精確的指標呈現，為企業管理決策提供有力支撐。

(三)系統架構

重型汽車制造執行系統基于云計算、物聯網、互聯網等技術構建工業互聯網整體架構，可分為設備資源層、連接層、使能平臺層、業務應用層4個層次，如圖1所示。

1.設備資源層設備資源層也稱邊緣層，主要負責對工業數據的采集，將企業各部門信息集成轉化為數字信息，如圖2所示。在卡車生產過程中，基于生產管理、供應商數據、物流數據、品質管理數據等復雜多源數據類型，借助手段精準、高效的實時采集，利用精密的物理傳感器進行捕獲，同時還要有配套的數據標準規范、協議解析、數據集成和邊緣數據處理，數據采集層支持DCS、PLC、DDC、現場總線、智能儀表等多種設備的通訊協議，從而保證制造信息的品質。基于企業內部各環節信息化水平參差不齊，也將需要實現系統數據的接入。

2.連接層連接層包括生產現場以及本地部署的中間件、網絡、服務器等IT基礎設施，也包括云端IT基礎設施(IaaS)。連接層提供給業務單位的服務是對混合類型IT基礎設施的利用，包括處理CPU、內存、存儲、網絡和其它基本的計算資源，用戶能夠部署和運行任意軟件，包括操作系統和應用程序。依托連接層的本地/云端服務器混合部署模式，提供數據接收、存儲功能，兼顧工業大數據傳輸、存儲和運算的效率、安全性和經濟性。

3.使能平臺層使能平臺層由工業大數據管理層、微服務組件庫以及模型開發庫組成，基于通用PaaS架構進行二次開發，實現工業使能平臺的構建，可為企業提供工業數據管理和分析服務，并能夠積累沉淀企業不同業務環節內技術、知識、經驗等資源，實現封裝、固化和復用，在開放的開發環境中以工業微服務的形式提供給開發者，用于快速構建定制化業務APP，打造完整、開放的工業操作系統。

4.業務應用層在使能平臺層的基礎上，將微服務庫文件、模型庫文件、數據管理等功能集成，為企業提供應用服務。汽車行業屬于大型離散型制造行業，基于工業互聯網的生產制造執行系統的落地及應用與不同職能部門工作內容相關，與產品所處的階段相關，同時也與車企內部協同、車企供應鏈協同、產業鏈協同程度相關；基于以上考慮，結合企業運營特點，構建基于生產職能維度生產、質檢、采購、物流、倉儲等的信息化應用體系，圍繞生產環節、質檢環節、采購環節、物流環節等業務場景分別建立相應的信息化平臺系統，以及基于角色、基于業務功能的應用APP。項目通過異構設備互聯、物料與車輛定位識別、質量實時監控、精益物流執行、廠外供應協同等等措施，提高制造效率與物流平順性，提升產品質量，提高生產敏捷性，打造透明高效的“數字化智能工廠”。

(四)創新應用

基于業務流程繁雜多樣、軟件開發框架種類多的特點，系統打通各部門生產業務關系，從開發框架、業務整理、軟件設計、大數據存儲與安全層面實現創新應用。

1.個性化軟件開發框架的選擇，原有TRP3000采用的C/S的架構開發，軟件已使用十年之久，其操作模式和習慣早已經深入人心。為避免舍近求遠，系統依然使用C/S作為開發基礎，并采用當下比較流行的ORM軟件開發框架。用C#開發語言全面替換掉老系統的PB語言開發，使得后期維護修改，更為清晰、簡單。

2.軟件需求分析，梳理業務流程，整合分散的小功能性軟件。將TRP3000的生產管理系統、物資管理系統、總成管理系統、整車庫存系統，包括商務平臺等系統的功能、菜單進行整理。結合各相關業務部門新的業務需求，重新規劃流程圖，確認流程中各節點的功能，和各部門在流程中的分工。化繁為簡，將老系統繁雜的功能簡化處理，多余的菜單去除冗余，相同業務功能的界面進行合并處理。做到在不減少原有系統應用功能的同時，能盡可能優化系統的界面和操作。

3.軟件設計方面，使用power designer設計數據庫表結構，將各表之間的關聯加以說明。使得邏輯更為清晰，開發更為簡單。通過各表之間的關聯，到各業務功能模塊之間的關聯，將生產管理、生產業務流程緊密結合，使得訂單、合同等數據源頭開始，直到整車的發交，財務結算都由系統統一管控，每個模塊間無縫串聯，避免了以往的程序反復登陸的情況。

4.大數據的存儲與安全，數據存儲采用SQL Server2012數據庫作為工具。數據表采用分區的設計，使得歷史數據可以長期地保存在數據庫中，并且不影響查詢速度。系統中設置操作日志，和錯誤數據報警機制，重要數據的修改，都會保存在操作日志表中，當出現斷網、停電等突發情況時，有錯誤的寫入數據將會通過微信、短信等信息提示發送到程序員或相關管理人員的手機上，以便及時進行應對，避免產生較大的數據出入或者數據的損失。

三、實施效果

(一)經濟效益

本項目的實施，將推動商用車行業從傳統制造向智能制造的轉變，為商用車制造企業的信息化工作起示范作用。

1.在重汽集各二級公司進行開發與實施，目前已經實施了濟南卡車、濟寧商用車、濟南商用車、成都王牌、豪沃客車等單位，目前運行良好，每家單位節約系統開發及實施費用200余萬元。

2.下一步在集團整車及改裝廠實施，預計6家單位。

3.將重型汽車制造執行系統在山東重汽集團內進行推廣實施，并擴展到國內重卡行業。實現了整個行業信息化水平的整體提升，為整個行業在工藝水平提升、整體質量提升以及縮短產品生產周期提供幫助，產生較大的社會效益。

(二)管理效益

通過平臺，讓企業與用戶、供應商的溝通交流，按需定產，需求拉動，通過云端大數據，為后續產品服務改進升級提供基礎，提升汽車行業未來的產品規劃能力，不止是供應鏈上的企業交流、溝通、采購、物流效率得到極大的提升，如圖3所示。且對于相關企業來說，極大地擴展了企業產品的范圍和服務深度，由產品型向服務型轉變，增強行業競爭力，更好地服務于裝備制造行業。

(三)社會效益

在行業內率先實現重型汽車整車制造領域的智能制造，本系統的開發是國內重型汽車行業的第一家，在行業“智能制造”發展上樹立模范作用，推動中國重卡制造業轉型升級。通過該項目的開發與實施，在工程機械、農機等行業同樣具有較強的示范作用和可借鑒性。

1.產學研用協同創新模式。重汽集團始終堅持產學研相結合的研發模式，聯合山東大學、山東建筑大學等知名高校的制造業信息化專家，以自有研發力量為基礎，充分發揮高校前沿技術的研究優勢，建立了以開發小組、質保小組、系統架構師、技術專家、行業聯盟專家、行業咨詢專家等呈金字塔構造的創新型科研團隊。通過這種產學研用相結合的模式，不斷實現軟件商、科研機構、制造業企業的協同創新和共同發展。

2.需求拉動、產業鏈協同的制造服務。面向重卡行業的關于互聯網平臺，適應技術發展趨勢，對行業企業的定位、產品規劃、服務模式、標準化、盈利模式以及行業定位提供了關鍵指引。

來源：推進智慧企業建設公眾號