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本文介紹了智慧工廠資訊化建設規劃的範圍、總體架構和主要內容 , 詳細描述了ERP、PLM、MES、WMS這4個業務系統的架構設計和功能目標。
0 引言
智慧工廠資訊化系統需要將現代管理理論、智慧製造理論與最新資訊化技術、 自動化技術、網路通訊技術、資訊物理系統、大資料技術、雲計算技術深度融合，透過科學規劃和全面整合企業裝置單元、生產監控、製造執行、企業管理、設計研發等各類系統，最終構建由智慧設計、智慧經營、智慧生產、智慧決策組成的智慧工廠。
1 規劃範圍
基於智慧工廠所需的主要業務系統進行規劃建設，主要有：
（1）ERP （企業資源計劃系統）：它是企業資訊化的核心繫統，管理銷售、生產、採購、倉庫、質量、成本核算等.
（2）PLM（產品生命週期管理系統）：它負責產品設計的圖文件、設計過程、設計變更、工程配置的管理，為ERP系統提供最主要的資料來源BOM表，同時為MES系統提供最主要的資料來源工藝路線檔案。
（3）MES（製造執行系統）：它負責車間中生產過程的數字化管理， 實現資訊與裝置的深度融合，為ERP系統提供完整、及時、準確的生產執行資料 ，是智慧工廠的基礎。
（4）WMS（倉庫管理系統）：它具備入庫業務、出庫業務、倉庫調撥等功
能，從ERP系統接受入出庫物料清單和MES系統中接受入出庫指令，協同AGV小車完成物料配送的自動化， 實現立體倉庫、平面庫的統一倉儲資訊管理。
2 智慧工廠資訊化總體架構
基於企業系列標準的支援和企業級別的資訊保安要求，在資訊物理融合 系統（CPS）的支援下，構建智慧設計、智慧產品、智慧經營、智慧服務、智慧生產、智慧決策六大系統。其中，透過服務網、物聯網將企業設施、裝置、組織、人互通互聯， 集計算機、通訊系統、感知系統一體化，實現對物理世界的安全可靠、實時、協調感知和控制；同時透過企業資訊門戶（EIP）實現與客戶、供應商、合作伙伴的橫向整合（如協同商務和資訊共享），以及實現企業內部的縱向整合（如不同系統之間的業務協同）。構建的智慧工廠總體框架如圖1所示。根據資訊化系統規劃範圍及建設相關要求，本文參照智慧化工廠的總體框架，構建符合企業業務特點的資訊化系統架構，如圖2所示。
圖1 智慧化工廠的總體框架
圖2 資訊化系統架構
3 資訊化系統規劃的主要內容
3.1 ERP系統
3.1.1功能和目標
ERP系統著重解決物料臺賬、合同、計劃、採購、成本等相關管理目標，具體如下：
（1）提升管理概念。由定性管理轉變為定量管理；由單一的職能式管理轉變為資源式管理。
（2）理順管理流程。理順和制定適應單件小批次加工裝配型企業的生產管理 程流程，規範生產流程環節中的各類票據，根據崗位說明書制定相應的操作制度及條例。
（3）實現物料配送，建立缺件報警制度。將領料制倉庫變成配送制倉庫，在裝配前做缺件分析，推行缺件報警制度。
（4）有效控制庫存。提出配套庫存的管理思想，努力降低庫存中長短件的比例。
（5）降低成本。從限額髮料、控制庫存、縮短生產週期等方面降低生產成本。
（6）縮短生產週期。透過提高設計及生產環節對工程變更的反應速度、提高裝配中物料的齊套率、減少生產裝配中停工待料的時間和縮短採購週期等措施，實現縮短成品的生產週期。
（7）建立生產的可預見性機制，包括銷售預測、庫存預測、缺件預測、生產過程預測、客戶定單交貨期預測、採購到貨期預測、生產成本預測等。
（8）建立生產計劃的控制和反饋機制體系，實現各類生產計劃的閉環管理。
（9）建立價格管理和多層次成本控制體系。建立原材料基準價管理體系、零部件/外協件的定額成本價、合同的實際成本計算體系等，形成完善的銷售報 價審計、採購合同價格審計、設計成本審計和完工審計制度。
（10）建立、高速、專業、準確的報價體系。
（11）最終實現公司生產、運營 、財務一體化管理。
3.1.2 系統架構規劃
ERP系統的架構規劃如圖3所示。
圖3 ERP系統的架構規劃
3.2 PLM系統
3.2.1 功能和目標
PLM系統著重解決工藝設計、圖紙管理、設計變更等相關管理目標，具體如下：
（1）建立統一、高效、規範的文控體系，實現企業資料的有效沉澱和有序管理。
（2）建立企業物料標準庫，規範管理物料。
（3）搭建圖文件管理平臺和工藝資訊管理平臺，前端支援各類CAD資料的整合，包括常用的AutoCAD、SolidWorks等資料格式，實現對CAD資料的資訊提取、線上瀏覽等。
（4）透過圖文件管理系統平臺，實現產品資料安全共享、產品結構化管理，在審批流程方面，實現電子審批。
（5）透過工藝資訊管理平臺，實現工藝卡片圖文混排編制、工藝路線的編制，透過彙總報表BOM的輸出，支撐生產。
3.2.2 系統架構
PLM系統架構如圖4所示。
圖4 PLM系統架構
3.3 MES系統
3.3.1 功能和目標
MES系統著重解決生產過程管控、防錯防呆、產質量追溯、裝置執行等相關管理目標，具體如下：
（1）全面整合。承上啟下，完成公司所有與MES系統連結的資訊化系統 （如ERP、PLM等）、自動化控制系統（如鈑金、銅排、二次裁線、產線等）和裝置（如實驗裝置等）的無縫整合，透過MES系統整合上下游資訊流、建立一個業務統一、流程順暢、資料規範的生產管理平臺。
（2）精益排程。結合ERP系統建立先進的計劃體系，制定在產能和物資等資源約束條件下的詳細排程計劃，統一指揮控制物料、人員、流程指令和裝置等工廠生產資源。
（3）自動化物流和物料管理。MES系統應覆蓋部分WMS功能，並實現與自動化物流系統（如自動化立庫、AGV小車等）一道完成生產物流管理，在數字化工廠內實現無人化自動物料流轉，MES系統指揮和跟蹤物料流動、管理物料消耗、編制物料投料計劃等，同時採用工單、批次管理，實現對物料的跟蹤和回饋。
（4）質量管理。質量管理以生產過程質量資訊彙總和控制為核心，建立快速、高效全過程的質量反饋、質量處理、質量跟蹤
控制，MES系統自動生成各類質量報告和出廠試驗報告等資料。
（5）生產過程管理。以全廠資料採集系統為基礎，建立起綜合控制系統，包括電子看板、SCADA系統整合、監控中心和Andon系統等，實時顯示整個生產過程的各種現場資料，並按照預先設定的報條件，出現異常情況應及時報警提醒，並採
取相應的排程措施。
（6）裝置管理。對生產車間主要生產裝置的使用頻率、執行狀況、工時、定額、能耗、產能等有關資訊進行採集和分析，對裝置進行全面的運籌管理，以達到保持裝置完好率、充分發揮其效能的目的。
（7）統計分析。對實時資料進行統計分析 ，透過對大量資料的綜合分析，可以對生產執行情況進行有效評價，為最佳化組織、提高產量質量、提高裝置保障能力、降低生產成本提高強有力的手段 ，如員工績效管理、核算計件工資、裝置效率分等。
（8）移動化應用。支援手機、PDA等移動終端，實現移動端的派工報工、接料發料、資料錄入、生產進度跟蹤、實時統計分析展示等。
3.3.2 系統架構
MES系統架構如圖5所示。
圖5 MES系統架構
3.4 WMS系統
3.4.1 功能和目標
WMS系統著重解決實物倉儲、出入庫、物料質檢、組盤等相關管理目標，具體如下：
（1） 實現原材料、成品、備品備件的出入庫、調撥、轉換、質檢、在庫等過程的有效的全方位管控。
（2） 實現ERP系統、WMS系統及庫存實物資訊互動的及時性和一致性。
（3） 實現賬務相符、物料流轉及消耗的精準追蹤、多樣化盤點功能應用。
（4） 底層技術應用，實現自動化排程。
3.4.2 系統架構
WMS系統架構如圖6所示。
圖6 WMS系統架構
4 結語
企業資訊化建設可採取“總體規劃、分步實施”的原則，避免出現資訊孤島，ERP、PLM、MES和WMS系統是智慧工廠資訊化建設的重點，各系統的架構和功能設計以及系統間資料的介面設計是信化規劃的關鍵，各系統應實現資訊的無縫整合和資料互動，以實現企業“智慧製造”的最終目標。
參考文獻
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