離散製造業的智能製造轉型實踐

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離散製造業的智能製造轉型實踐中興精密集團奉行日本經營之聖稻盛和夫的管理經營方針，對於技術、成本、現金流、庫存、淨利率幾個指標尤為重視。因而在企業經營成本日漸攀升的壓力下，中興精密積極推進企業智能化進程，以ERP、APS、WMS、MES、IOT軟件為基礎，實現了計劃層、執行層、現場數據之間的有效溝通，這樣一種面向生產型企業的IT架構，來促進產能和效益的雙重提升。

目錄

一、案例簡介

隨着中興精密企業規模和業務量逐年增多，多品種、小批量和多批次的生產模式逐漸成為趨勢，客戶對產品交貨周期和質量的要求越來越高，加之高度離散的工藝流程使得生產現場管理難度越來越大，傳統的ERP系統在實時處理生產現場問題的弊端和不足逐漸顯現，主要體現在：計劃部門仍然採用手工製作EXCEL的方式進行排產，不能精確到產線機台日計劃。而且關鍵設備沒有聯網，計劃與執行脫節；生產過程信息不透明，製造成本數據採集精準度不夠高，容易產生錯誤判斷；各種出入庫及報工作業複雜，花費了大量人力，且準確率不夠高，及時性也遠遠不夠；過程質量管理手段落後，事後分析改善比較被動。

為了改變當前低效率的生產現狀，中興精密從生產過程入手探索推薦智能製造轉型，通過與國內知名專家的合作，制定出中興精密的智能製造轉型策略：「一個前提，兩個目標」。一個前提是：智能製造以解決企業實際問題為前提。立足實際，解決生產經營的實際問題，不搞「高大上」的面子工程，以最低成本實現最大收益。並通過物聯網、MES、APS系統的建設，來縮短整個產品的生產周期，和提高生產效率和企業運營效率。

二、案例背景介紹

中興精密目前擁有了相對完善的信息化系統。中興精密於1998年啟動信息化系統建設，在2002年逐步引進外部信息化管理人才，開始建設財務業務一體化的ERP系統，到2005年已建成包括財務、供應鏈、MRP、OA、HR在內的一整套企業信息管理系統。2006-2008年，中興精密建立實際成本計算、預算、資金管理等管理會計系統，並在2009年將ERP系統替換為SAP的平台。從2012年起，中興精密逐步擴大了IT團隊規模和開發人員比例，建設IT共享中心，對SAP、BPM、MES等進行自主開發維護，探索智能製造之路。

項目通過物聯網、MES、APS系統的建設，來縮短整個產品的生產周期，和提高生產效率和企業運營效率，實現IT部門和自動化硬件部門需緊密配合，提高單個工站和工作中心的生產效率；減少工作層級，提高協同效率，使各部門在一個平台上高效運作；也可以在信息平台上進行優化，包括模式和操作手段的優化；提高產品的生產品質，加強過程和品質管控。

三、案例應用詳情

1、總體應用框架

中興精密的IT團隊認為，要實現智能製造的目標，首先需打通製造各環節，讓生產管理人員變得「耳聰目明」，為此中興精密IT共享中心構造以ERP、APS、WMS、MES、IOT軟件為基礎，實現了計劃層、執行層、現場數據之間的有效溝通，這樣一種面向生產型企業的IT架構。

在計劃層，利用ERP實現銷售訂單接單、採購訂單接收、工單接收；在執行層，利用MES實現生產計劃接收、過程防呆與管控、質量數據採集、生產資源管理、製造成本信息採集；並利用WMS實現倉庫的出入庫管理；在計劃層和執行層之間，採用APS進行銜接，實現生產計劃、採購送貨計劃的自動排配，使信息能夠在計劃層和執行層之間及時準確的溝通。在底層數據層，通過搭建機聯網，實現設備狀態、工作參數採集、設備動作信息接收與控制（試點）等現場數據的實施反饋、廠內物流作業與控制的實施監控，消除了信息孤島。

2、關鍵技術應用詳情

（1）實施機聯網，打造企業內部的信息神經網絡

在具體實施過程中，中興精密根據專家們的意見，先制定規劃，圍繞着製造和物流先做企業內部的「信息神經系統」即機聯網，讓車間的整個製造過程更透明，信息和實際運作更同步，然後在此基礎上進行其它信息系統的搭建。

建立機聯網的目的是先把生產過程和物流過程數字化，再在數字化的基礎上進行深度的應用。

機聯網要想成功建立，首先要解決通訊協議和通訊方式不一致的問題，另外對於老舊設備的升級改造，使其具備聯網能力，也是機聯網中重要的一環。通過自身對設備的升級改造，比如給設備加裝通訊模塊，在設備無法採集到地方加裝傳感器，來實時獲取數據。中興精密的IT團隊認為：」MES、APS等系統對機聯網的要求非常高，也帶來了很多傳統操作和模式上的改變，必須不斷優化現有的流程，並將衝壓、注塑、組裝等車間中具備條件的設備進行連線，改造成智能單元。」

機聯網的成功實施使得車間關鍵生產設備和檢測設備實現聯網，能夠實時抓取產品生產和質量數據，進行生產預警及動態協同管理；設備OEE能夠自動獲取，並且自動記錄設備停機原因時間，改變了傳統統計方式下數據不及時，不準確的狀況，對基礎管理的要求大幅降低；實現設備能耗的記錄與分析，為降低車間能耗提供數據參考；實現實時記錄加工工藝參數與偏差預警。

（2）實施MES，實現「耳聰目明」的車間管理

2012年，中興精密在相關車間試點了第一個製造執行系統（MES），取得了不錯的效果。為什麼要實施MES？因為中興精密的IT團隊發現，雖然很早就實施了ERP系統，但大多數車間、工序、機台等環節依然需要人工進行管理，管理層數據和控制層數據之間缺乏有效的聯動和溝通，生產過程信息不透明。這種「信息孤島」致使ERP系統缺乏足夠的車間控制信息而無法滿足企業生產的隨機性、動態性的要求，無法有效指導車間生產計劃的執行，制約了企業生產管理水平的提高。

通過生產計劃的接收、生產過程執行、員工報工、質量管控、設備維護等模塊，可以實現工單報工、產品品質管控以及機台整體運作和數據傳遞的效果監控。例如在實施MES之前，記錄產品信息的流轉卡和合格證等信息都是員工填寫，不僅工作量大，而且容易寫錯。現在這些信息可以通過系統直接導出並打印，減少了人為的工作量以及出錯的概率，並且格式更規範。

作為車間信息管理技術的載體，MES在實現生產過程的自動化、智能化、網絡化等方面發揮着巨大作用，要推進工廠的智能化，就必須先讓MES有效的運行。

（3）實施APS，實現更加智能化的需求排產

在實施APS項目之前，中興精密在車間排產方面採用的是手工計劃，計劃員不僅工作量大，而且容易出錯，計劃變更費時費力。隨着產品的小批量、多批次、多品種的趨勢越來越明顯，生產計劃部門的壓力也與日俱增，很多時候淪為救火隊員，疲於「奔命」。

2017年，中興精密進行了一項數字驅動的系統建設，與國內排產算法專家在幾個試點車間實施了APS：ERP中的銷售訂單，通過APS計算出生產計劃排程。MES接收工單排程之後，進行實際生產，並對相關生產數據進行採集。通過APS項目的成功實施和上線，將以往的銷售部、生產管理部、車間調度三級計劃模式轉化為一級計劃模式，生管部直接在APS系統中將日計劃下達到機台。這樣不僅可以縮短生產排產時間，提升排產合理性和交期達成率，還可以有效解決個性化帶來的高成本，實現材料供給的配送制。

中興精密的IT團隊認為，成功的APS對於數據的要求非常高，特別是設備、模具、班組的產能精確度對排產的影響非常大，在項目實施過程中中興精密相關部門也投入了相當大的精力。APS在運算過程中，考慮了MES中產品的工序在制量（WIP）的動態庫存，因而要求系統信息和物流實際運作必須要保持同步，否則計算結果也同樣不會理想。

四、創新性與優勢

本項目的創新性在於以下幾個方面：

（1）離散型製造現場環境複雜，項目實施要遵循總體規劃、分步實施的原則；在具體的項目實施過程中，項目實施人員也起着至關重要的作用，需要既懂IT又懂得生產體系的顧問；

（2）生產及物流過程數字化是整個系統建設的基礎。MES重點在生產過程管控和效率提升，這與ERP系統建設有很大不同；

（3）系統的數據重點要能驅動生產作業，而不是電子屏幕顯示。人機交互界面簡單會極大提升項目成功率。

五、案例應用效益分析

（1）機聯網的成功實施使得車間關鍵生產設備和檢測設備實現聯網，能夠實時抓取產品生產和質量數據，進行生產預警及動態協同管理；設備OEE能夠自動獲取，並且自動記錄設備停機原因時間，改變了傳統統計方式下數據不及時，不準確的狀況，對基礎管理的要求大幅降低；實現設備能耗的記錄與分析，為降低車間能耗提供數據參考；實現實時記錄加工工藝參數與偏差預警。

（2）MES系統的成功實施，打通了各個生產環節的信息流，實現了產品全生命周期的信息化基礎管理，從而提高企業工藝控制水平和生產效率，車間在制品減少40%左右，工單超產率降低8%，品質合格率提升0.5%。此外，帳物一致性也提高到99.5%以上。MES不僅給APS提供強大的數據支持，也為ERP提供精準的生產成本信息。

（3）通過APS項目的成功實施和上線，將以往的銷售部、生產管理部、車間調度三級計劃模式轉化為一級計劃模式，生管部直接在APS系統中將日計劃下達到機台。這樣不僅可以縮短生產排產時間，提升排產合理性和交期達成率，還可以有效解決個性化帶來的高成本，實現材料供給的配送制。