【落地】菲尼克斯：打造真正的智能车间

        本文为“2016年度中国两化融合应用领先暨最佳实践奖”参评案例。全面介绍菲尼克斯推进两化融合过程的步骤、重点与难点、获得效益等，分享信息化建设过程中的经验，供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    德国菲尼克斯电气集团成立于1923年，是电气连接、电子接口、防雷及电涌保护、工业以太网、现场总线和工业自动化行业的世界市场领袖。菲尼克斯（中国）投资有限公司为德国菲尼克斯电气集团在华子公司。自1993年扎根南京，经过20余年的快速成长，现发展成为在华拥有6家独资公司和1家合资公司的跨国公司国家级地区总部，成为德国菲尼克斯电气集团海外最大的生产与研发基地，成为集团全球三大竞争力中心之一。

    公司现占地面积九万四千多平方米，注册资金超过1亿美元；市场占有率从1996年起居国内同行首位，为新能源、电力、装置、通讯、机械、建筑、冶金、石化、轨道交通、社会基础设施、汽车制造、物流等工业领域提供世界一流产品和优质高效的服务。现有员工1800余人，年销售额近20亿元。在20余年的健康快速发展中，多次荣获中国政府、行业的赞誉和好评，曾先后荣获中国电气工业100强/创新力10强、南京市及中国工控行业最佳雇主、全国模范劳动关系和谐企业、全国企业文化示范基地、中国社会责任优秀企业等称号。

二、企业信息化应用总体现状

    作为智能制造和工业4.0 的引领企业，菲尼克斯在2014年的工博会上，正式发布了自己的智能战略。同时，我们也提出了中国企业要实现工业4.0，最核心的就是实现“智能制造+两化融合”的理念。其中，自动化技术的应用是必要条件，而数字化技术则是充分条件。

    菲尼克斯的信息化工作起步于1997年，当时公司就投资建设了MRP II系统。随着业务的不断发展，ERP系统已经经历了两轮更新。经过十余年的发展，公司的信息化平台已经包括了SAP、BMP、WMS、MES、PDM、iPortal、BI等，覆盖了市场、销售、生产、财务、物流、研发、行政各个部分。

    随着SAP系统和流程管理平台iPortal系统的成功上线，以及将要上线iBMP系统的不断推进，规划中的三大信息平台正在逐渐成型，公司主要业务流程实现了高效的运转。通过生产管理（MES）、企业资源管理（ERP）及产品生命周期管理（PLM）等系统的有机整合，实现了管理、生产和控制信息在机器与机器间进行通讯，打通了设备层与系统层之间的信息通道，实现了生产流程管理的数字化。

三、信息化项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    随着公司制造中心的Lean Production的持续优化推进，如何进一步提升生产制造车间生产制造水平，确保智能战略的真正落地，是我们面临的现实问题。

    本项目实施对象是我公司制造中心的注塑车间，其以多品种小批量的生产模式为主。随着客户的定制化产需求越来越多，产品生产切换越来越频繁，其排产、设备、模具、人员、材料、生产工艺等多方面的高效运作提出了更高的要求。

    2.项目目标与实施原则

    为了提升生产的柔性，提高生产过程中的透明度，公司希望通过对注塑车间进行智能化改造，能实现如下目标：

    计划排产方面：

    简化排产难度，提高排产效率：通过设定规则由系统自动执行；

    提高排产准确率：物料，模具，机床，订单的数据全部进行实时采集和统一集成，排产方案更加准确、合理；

    设备运行监控方面：

    实时、自动采集注塑设备的生产状态等相关参数；

    当设备出现故障时，能及时发现，帮助设备维修部门及时响应；

    生产过程透明化：

    当生产过程与计划不一致时，能及时得到反馈并进行调整、处理；

    提升设备综合效率OEE：

    通过实施MES系统，可以帮助注塑车间合理排产，减少模具、设备或材料等待的时间、及时发现设备故障，减少因设备故障而导致的停机的时间，并能根据当前状态对临时订单或产品切换作出快速响应，实时采集生产数据，自动进行统计和分析，因而确保及时发现并消除生产中的不合理环节，消除浪费，有效提高设备的综合利用率OEE，从而提高产能，节约设备投资费用。

3.项目实施与应用情况详细介绍

    现就项目实施中主要节点和系统应用情况详细介绍如下：

    1）项目实施规划和步骤：

    遵照PMP项目管理/BA业务分析理论指导，项目总体阶段按照蓝图规划设计（Blueprint Phase）、本地化落地实施（Localization Phase）、割接上线（CutOver Phase）、上线运营支持（Hyper Care Phase）进行。

    2）系统集成解决方案：

    ERP与BI系统集成：BI商业智能业务分析系统通过DW数据仓库，可以获取。诸如CRM系统、ERP系统、WMS系统等的客户、订单、物料、库存等信息，通过BI系统的强大业务逻辑计算能力，评估出订单优先级、ATP检查结果等信息，并将信息回传给ERP系统。

    ERP与MES系统集成：在ERP系统进行综合分析后，按规则将计划订单及其相应物料、BOM、Routing等等主数据传入MES系统，MES系统根据现场车间机器设备状态、工具资源可用状态、产品和材料属性等信息，综合考虑生产约束条件后，自动/人工进行生产订单细排产。MES系统将排产信息、订单和工序完成状态等回传给ERP系统，将MES系统和ERP系统中生产订单订单状态进行同步。

    MES系统与设备控制层的集成：MES系统会将订单排产信息下达到车间设备的MES现场终端，同时车间设备会将设备各种运行状态信号、过程参数、机检质量信息等实时传递给MES系统。根据需要，还可在MES终端上完成设备启动、停止、产品工艺切换等控制功能。

    MES系统与PLM系统的集成：PLM中产品版本信息对应的产品、工具、设备的诸如工艺参数文件、生产指导SOP、质量检验、2D/3D图纸、设备履历等信息，均可以在车间MES终端上直接调阅查看，方便现场车间操作员、设备维护员、质量检验员、ToolShop准备人员及时调阅查看PLM系统信息。

    MES系统与WMS系统的集成：MES系统生产材料准备、生产报工等信息将与WMS系统进行集成，便于拉动物料流，减少纸质单据传递，提高信息传播效率。

    3）MES系统主要功能模块：

    MES系统通过综合集成了业务分析BI层、ERP企业资源计划层、MES生产制造执行层、设备控制层等系统，在获取到有效信息的同时，通过MES系统自身强大功能，实现了车间订单管理、计划排产、设备数据采集和维护管理、工具资源管理等主要模块功能。

    车间订单管理：

    ●ERP系统生产订单数据、相应BOM、routing等主数据，准实时传入MES系统，经排产后下达车间现场。实现了无纸化信息流传递，提高了计划与车间执行层面的联动性。

    ●车间执行过程和结果信息，最终汇入MES订单管理模块，通过订单相关报表，方便获取订单完成的各种时间状态组成，便于分析订单执行周期内的瓶颈，通过订单与质量相关报表，可以分析订单与班组、设备、工具之间的关联关系，便于分析、定位质量问题。

    车间计划排产：

    ●根据预先定义的生产约束条件，规则矩阵，预设指标，排产产能策略等条件，实现全自动排产、半自动排产或人工排产。

    ●目视化排产：结合甘特图方式，综合显示实时设备状态信息、已排产订单工序、关联关系、工具资源分配情况，便于计划员检查现场排产情况和执行状态，实现了生产过程透明化的需求。

    ●除了生产订单排产，还可以针对设备维修任务、模具换针任务等，创建MES中的工作计划工单，调动车间生产、ToolShop、设备维护等团队完成指定任务。

    工具资源管理：

    ●可以管理生产制造过程中的其他工具资源，维护资源实时状态，使整个生产相关部门均能即时看到资源现状。

    ●通过资源维护日历，可以预设工具资源的维护保养周期，自动记录使用次数等情况，并自动提醒相应团队进行维护。

    ●工具资源的日常使用情况，维护情况，均会被系统记录下来，形成工具资源的履行信息。

    设备管理模块：

    ●通过设备数据采集模块，在车间设备布局屏幕实时显示运行状态，便于车间、办公室各管理部门监控车间运行状态。

    ●设备维护日历功能，根据预设维护日点检、周点检、月点检任务，及时提醒车间和设备维护团队完成相应任务。

    ●设备使用情况均会记录在设备履行信息中，便于后期供管理团队、维护团队等业务部门调用查阅。

    ●自动产生业务部门需要的报表，如机器历史记录、机器时间概况、状态分析报表、主要停机\次要停机分析、设备效率报表、设备绩效报表、设备OEE报表。

  4）自动化解决方案：

    数据采集：

    菲尼克斯电气是工业自动化行业的领导者，通过集成菲尼克斯自己的自动化产品如PCWorx、PLC、Switch、IO、电源等软硬件，研发了“MES Link-Box”产品。此产品不但支持传统的自动化控制协议，还支持多种IT协议，如http、https、FTP、SNTP、SNMP、SMTP、SQL、MySQL、DCP等，可以实时采集设备正常运行、设备故障、产品质检等数据信息，并上传到MES服务端，大大简化了MES执行层和设备层的数据采集方案和实施周期。

数据采集

    HMI方案：

    在工业生产环境下，MES现场终端设备需要具备防水、防尘、防油污、防震等苛刻要求，菲尼克斯电气采用自己的Value Line工控机产品，可以触摸控制，性能稳定，有效满足了注塑车间苛刻的工业生产环境对MES终端的要求。

HMI方案

    现场HMI终端上可以显示设备实时运行状态，支持状态转换，可以自动记录设备作业周期，产量，合格品/不合格品数量。可以查看本工位上待生产订单，登录或退出订单工序，订单工序完成情况，订单产品BOM，工序配套工具资源和准备状态等信息。同时在HMI终端上还可以即时打开本工序订单相关的操作文档手册，方便车间现场员工使用。

    4.效益分析

    随着系统的智能化改造，生产过程越来越透明，效率也越来越高。具体体现在如下方面：

    1）提升了计划排产效率：

    ●简化了排产的步骤：通过系统，可以非常容易获取实时状态信息，订单当前执行情况，提高了效率。

    ●提高了排产的准确性：通过现场实时状态的获取，排产质量更高；通过系统设置，自动实现了排产规则和相关计算指标，有效降低了排产难度，提高了排产速度和准确性，同时计划的调整变更也更加简单和有效。

    ●提升了排产的稳定性和便利性：排产准确性得到较大提高，可以很容易提高排产的稳定性，排产计划可以到1周以上。

    ●提高了ERP等系统的计划准确性，为整个企业资源计划的高效安排和进一步的供应链优化提供了提升空间。

    2）提高了设备、工具的运行效率：

    设备、工具在有效的计划排产情况下，利用率得到提升。同时，在设备、工具出现问题以后，各级管理部门都能第一时间看到问题状态，并及时处理，提高了设备、工具的使用效率。系统上线以来，OEE指标稳定上升。

    3）提高了设备、工具运行的稳定性：

    设备、工具的保养、维修通过系统推送的方式，提高了设备、工具的管理团队任务的可视化和可考核性，通过系统将许多预防工作有效落实，降低了设备、工具故障的发生风险。

    4）提高了人员的绩效：

    通过系统的使用，计划员可以比以前快速的完成计划排产任务，可以用更多的时间考虑如何提升工作；模具换针、维修人员，可以进行任务排产，让整个团队更加清晰了解工作量和工作安排，有效安排人员工作，而且系统出具相关工作报表；车间操作人员和材料准备人员，可以在现场终端看到实时排产信息，人员获取生产准备信息更加方便、有序；质检人员，直接在MES终端看到图纸，而且质检信息可以通过MES系统获取，质检评价报表更加客观有效。

    5）提高了OEE指标和可信度：

    系统使用统一的衡量标准自动计算，提高了准确率。系统使用以来，OEE指标稳定上升，对于影响OEE的因素，也能通过拿出数据进行分析，便于及时处理。

    菲尼克斯电气智能工厂项目的成功实施，对企业管理的系统化、规范化有了进一步提升，为企业生产运营的全面自动化、信息化、智能化打下了良好的基础。同时，此次改造带来的新的生产模式，为未来更多的智能工厂改造和建设也提供了宝贵的经验。