【數字化】企業案例：賽輪金宇數字化智慧製造

賽輪金宇集團股份有限公司前身為成立於2002年11月18日的青島賽輪子午線輪胎資訊化生產示範基地有限公司。公司是國內首家輪胎資訊化生產示範基地和青島市制造業資訊化示範單位，同時也是國家橡膠與輪胎工程技術研究中心科研示範基地及輪胎先進裝備與關鍵材料國家工程實驗室、山東省橡膠行業技術中心依託單位，是中國輪胎業迅速崛起的新銳力量。

公司在成立之初，便以振興民族輪胎業為己任，以建立百年民族品牌為目標，以輪胎技術創新和技術產業化實施為長遠發展戰略，打造國內輪胎業首家融資訊化示範基地、科研示範基地、管理培訓示範基地、行業技術中心為一體的新型子午線輪胎企業，致力於現代化資訊科技和傳統產業相融合，為中國民族輪胎業開闢一條嶄新的發展之路。

建設思路

賽輪金宇集團圍繞兩化融合主線，通過應用資訊科技，對企業所有工序相關的資訊進行採集、傳輸、加工和儲存，使企業的決策層、管理層和執行層的人員都能夠及時得到完整、準確一致的資訊決策支援，進而不斷提高企業的生產、經營、管理、決策、服務的效率和水平，整合輪胎企業的產品設計和生產、企業管理和經營活動，增強企業對企業內外環境和市場作出迅速響應的能力，達到提高企業經濟效益和加強輪胎企業的核心競爭力的目標。

通過輪胎企業資訊化建設，輪胎企業可以建立輪胎全生命週期的檔案資料，實時記錄每一條輪胎的相關資料並存檔；

實現對輪胎企業自行開發的生產技術標準的嚴格執行和控制，保障每一條輪胎的生產製造都是在企業規定的統一技術條件的指導下完成；

對輪胎企業制定的全面質量控制標準的嚴格執行進行監督和控制，保障企業全面質量控制制度的貫徹落實；

實現輪胎企業外部供應鏈和內部生產物流的無縫接合，保證企業既能夠根據銷售計劃準時生產，又能夠控制原材料庫存、半製品庫存和成品庫存佔用資金最低；

實現輪胎企業既定的目標成本控制，對企業的人力、材料、能源、裝置、時間等資源實現全面精細的成本控制，確保輪胎企業目標如期達到。

主要工作

賽輪金宇集團以其獨特的企業管理及經營模式，堅持走“資訊化與工業化相融合”發展道路，以“利用資訊化技術全面提升企業核心競爭力”理念，是國內首家輪胎資訊化生產示範基地。在行業內率先採用輪胎企業管控網路系統，從PCS、MES、ERP等層次全面實現了輪胎生產的數字化管理和智慧化控制，利用資訊化技術實現了對生產裝置進行實時監控和對產品質量進行永久追溯及物流的監控，成為子午線輪胎資訊化生產示範基地。

（1）賽輪金宇集團ERP系統

建成集團化的財務、採購、銷售、生產、庫存以及與車間製造執行系統等業務的一體化整合、集中、集控系統。最終形成以財務為核心，將業務執行層、操作層的資訊化系統與企業經營層的採購、生產、銷售、物流和財務系統有機結合，形成一個多層次、多方位、財務業務一體化的資訊化管理體系，解決企業執行過程中管理流程可調、多變性與系統流程設計固化不易調整之間的矛盾，建立計劃、資金、成本等完善的內部控制體系；

搭建賽輪集團的電子採購平臺和銷售服務平臺，實現B2B電子商務，進一步建立技術、商務和生產的合作和交流平臺；採用成熟系統平臺，吸收成熟管理思想，優化利用企業資源，調整規範企業管理模式，提高企業各管理層次決策能力，進而提高企業產品市場競爭能力和市場效益。

（2）賽輪金宇集團MES系統

運用具有國際先進水平的MES系統對公司密煉、半製品、成型、硫化車間進行資訊化改造，將企業的上層管理系統（ERP系統）與底層控制系統進行承接，完成物料消耗產出、裝置運轉、工藝流程、質量檢測等資訊的自動採集追溯和管理資訊的自動下傳，實現資訊整合和業務整合，使生產的每一個環節標準化、智慧化，達到成本核算要求，提高生產管理水平，最終達到利用資訊科技改造和提升橡膠輪胎工業的目的，實現以裝置全面動態管理為基礎，以生產過程控制為主線，以保證工藝質量為目的，同時達到成本核算目的的生產製造執行管理系統。

通過輪胎製造執行系統的建設，為工廠的生產建立統一的生產資訊平臺，加強了各個工序之間的業務基礎和資料共享，增強各管理層對生產資料的查詢和分析能力，以最經濟的方式優化生產，從而滿足集團及各分公司對生產執行業務進行決策的需求。

（3）賽輪金宇集團WMS系統

賽輪金宇集團在青島工廠建設完成立體倉庫，通過WMS系統整合了資訊科技、無線射頻技術、條碼技術、電子標籤技術、WEB技術及計算機應用技術等將倉庫管理、無線掃描、電子顯示、WEB應用有機的組成一個完整的倉儲管理系統，從而提高作業效益，實現資訊資源充分利用，使倉庫管理模式發生了徹底的轉變。從傳統的“結果導向”轉變成“過程導向”；從“資料錄入”轉變成“資料採集”，同時相容原有的“資料錄入”方式；

從“人工找貨”轉變成了“導向定位取貨”；同時引入了“監控平臺”讓管理更加高效、快捷。資料採集及時、過程精準管理、全自動化智慧導向，提高工作效率；庫位精確定位管理、狀態全面監控，充分利用有限倉庫空間；貨品上架和下架，全智慧按先進先出自動分配上下架庫位，避免人為錯誤；實時掌控庫存情況，合理保持和控制企業庫存；通過對批次資訊的自動採集，實現了對產品生產或銷售過程的可追溯性。

（4）賽輪金宇集團RFID網路系統

通過引進和研發採用RFID技術，實現成型之前所有半製品的流轉問題，並在成型工序採用RFID技術對所有半製品的資訊進行採集，從而控制半製品的使用、記錄。最大限度解決人工效率、錯誤率，徹底改變輪胎生產的半製品管理方式。

（5）CAD智慧引數化設計系統

為提高半鋼輪胎設計水平和生產效率，利於計算機程式開發技術對CAD進行二次開發，將設計人員的設計經驗融入到CAD系統工具之中，主要功能包括輪胎花紋、胎側字型、輪廓、工具模具（成型、硫化）計算機自動化輔助設計、材料分佈圖自動繪製、體積重量計算自動化以及網路安全管理等系統。產品設計週期提高了5倍以上，設計質量提高到99.8%。

（6）基於RFID的輪胎成品檢測網路系統

該系統以RFID電子標籤作為輪胎檢測資料的載體，輔助檢測網路系統實現對輪胎產品身份自動識別與確認、歷史資訊回溯與查詢、輪胎檢測等級的自動制定、輪胎流向控制等功能，同時實現可程式設計式的輪胎檢測控制流程。建立了輪胎數字化生產新模式，並通過實行輪胎“身份證”制度，進行高效準確的資訊化追溯。

截至目前，賽輪金宇集團公司基本建成經營管理和生產管控智慧一體化資訊平臺。

經營管理指以ERP為核心的經營管理平臺，實現集團層面資訊系統的整合和ERP系統與生產管理層面資訊系統的全面整合；生產管控實現對原材料、半製品、胎胚、輪胎等資源的實時跟蹤，對生產執行情況和主要生產設施的動態監控，實現生產執行協調、決策的集中和統一。

同時，建立一體化的資訊標準化體系、網路管理、資訊保安等系統，全面、有效和安全地支撐經營管理、生產和操作控制三個層面資訊系統的執行。

取得的成效

賽輪金宇集團資訊化建設為集團化管理帶來顯著的變化。建立扁平化管理體制和生產體系，實現財務一級核算，分級管理；物資統一採購、倉儲；生產指揮、指導、操作三者緊密結合；規範經營、生產業務流程，統一各類核算、計算方法；優化資源，科學排程，降本增效，向生產過程直接獲取效益；及時分析各類資訊，採取措施不斷縮小預測和實際生產的差距，使企業競爭力不斷螺旋式上升；最終以人為本，不斷提高員工素質，提升管理和生產水平，增強企業內在活力。

第一，ERP系統的應用使企業經營管理模式發生根本性改變。

從2008年開始，賽輪金宇集團採用“總體規劃、試點先行、加快推廣”的建設策略，穩步推進ERP建設。目前，集團各分公司ERP系統成功上線執行，ERP系統已基本覆蓋各分公司所轄生產企業和科研單位。

ERP建設與應用在促進賽輪集團流程體制改革、支撐業務重組、強化內部管控、加強和改進基礎工作、提高隊伍素質和企業經濟效益等方面發揮了重要作用。

ERP實施後，企業物流、資金流、資訊流“三流合一”，生產經營流程得以優化，實現了財務“一本賬”、物資“一個庫”，規範化、精細化管理能力大幅提升，效率和效益明顯提高。如財務由三級級核算變為一級核算，由原來的四個帳套合併為一個套帳。

第二，MES系統的應用使生產執行高效暢通。

賽輪金宇集團建立了統一的生產管理平臺，實現上中下游資訊整合共享。通過全方位多視角生產監控，實現了動態跟蹤整個生產過程執行情況，支撐了生產快速協調和指揮。

藉助MES系統提供的平臺，實現了集中排程、統一指揮的新模式，各工序生產排程人員集中辦公，第一時間掌握突發事件的現場實際情況，及時制定解決方案進行決策和排程，支撐了生產資源的整體優化。

例如青島工廠通過MES系統實施和應用，成本核算人員由最初28人直接減少至13人，節省了15人；半製品庫存週轉提高，壓出生產線、鋼壓生產線庫存由3個班的庫存量減少到兩個班的庫存量，摺合年佔用資金可節約200萬元；質量事故擴大，機臺工藝引數集中管控，用料及時防誤，次數降至0次，年節約成本60餘萬元；效率提升，胎胚庫存檔點由4小時降低到0.7小時。

初步經驗

通過賽輪金宇集團實施資訊化的實踐，處理好四個關係十分重要。

一是處理好企業資訊化建設與企業體制流程變革的關係。

資訊化建設既服務改革、支撐改革，又能促進改革。同時，體制流程改革也為資訊化快速、有效推進創造條件，兩者既相互支撐，又相互推動。在ERP建設中我們較好把握了兩者之間的關係，一手抓企業流程，一手抓資訊化，使ERP建設得以順利推進；

二是處理好系統集中與分散的關係。

我們堅持“集中與分散相結合，以集中為主”的原則，對於涉及到財務、資金、銷售、採購等主要業務系統進行統一設計、統一建設、集中部署、統一管理；對於生產製造執行優化等系統進行統一規劃、分散部署，分層管理。這樣既有利於調動企業積極性，又有利於保證資料來源的準確性、及時性；

三是處理好建設與應用的關係。

資訊化決不是搞“形象工程”，而關鍵在於應用。在資訊化實施過程中，要不斷克服“重建設，輕應用”的傾向，堅持建設實用、有效的資訊化；

四是處理好引進消化與自主開發的關係。

結合企業實際，既注意引進國外先進的軟體，又在引進的基礎上，培養自己的資訊化建設隊伍，消化、吸收先進軟體，自主創新開發具有先進水平的軟體並推廣應用，打破了國外專業應用軟體壟斷的局面，節約了大量的軟體採購費用。

從長遠來講，從企業資訊化建設轉向建設資訊化企業，要在處理好“四個關係”的同時，做到“六個堅持”。

一是堅持資訊化“一把手工程”。資訊化是一個大的系統工程，各子系統的整合和大系統的整體優化，強調各“一把手”要對資訊化重大事項進行決策和指揮，在思想上要不斷統一認識，及時協調解決資訊系統建設和應用中的重大問題。

二是堅持“六統一”原則。統一規劃是前提，統一標準是基礎，統一設計是方法，統一投資是保證，統一建設是手段，統一管理是關鍵。多年實踐證明，“六統一”原則，能夠體現集團的決策和管理意志，有效防止“各自為政”、重複建設，使資訊化建設從分散、雜亂走向集中、統一，有力地促進企業資訊化的健康發展。當前，資訊化已經逐步從最初的技術部門引導驅動，到現在的業務管理部門需求驅動，發展成為企業實現發展戰略的必要支撐。

三是堅持“資訊化與工業化融合”的精神和要求，核心是建設有效率、有效益的資訊化。集團化企業資訊化水平的高低，很大程度上取決於資訊化與工業化“兩化融合”程度的高低。穩步推進資訊化向企業生產、經營、管理等各個環節的滲透，促進資訊化與工業化的深度融合，並實現一體化。

四是堅持切合實際的資訊化管理模式。在專案實施上堅持“總體規劃、分步實施、先試點、後推廣、滾動發展”的方針，保證專案實施的成功率，節約專案投資。在專案管理上堅持“業務部門專業牽頭，資訊部門綜合管理，IT隊伍技術支援”的專案管理模式，充分調動各方面的積極性，形成資訊化建設和應用的合力。

五是堅持培訓先行，做好資訊化人才隊伍建設。抓好各類人員的培訓和知識轉移，是成功實施資訊化的關鍵環節。要根據資訊化建設與應用的進展情況，及時開展從集團公司總部到各分公司，從決策層、經營管理層到生產一線操作層等不同層次的資訊化培訓，不斷改善資訊化人員結構，努力培養造就一批資訊化的管理專家和複合型人才，全面提高資訊系統管理和應用水平。

六是堅持運維能力持續提升。資訊系統好比企業的“神經系統”，資料以及系統的安全是企業能否正常運營的保證，一旦系統出現問題，將給企業帶來嚴重的損失和無可挽回的社會影響。因此，對於集團化企業來說，不僅要建設好資訊系統，更要執行維護好資訊系統，要樹立大運維的理念，建立上下一體、統一的運維體系，保障資訊系統安全穩定執行。

展望

隨著資訊化的不斷完善和提升，賽輪金宇集團資訊化在集團化管理中的管理效應，變革效應已經顯現。

新的工業4.0以及目前網際網路經濟發展而催生出的新的思維、新的產業模式，新的製造模式對輪胎企業有很大的彎道超車機會。

針對輪胎研發設計、工藝生產流程、輪胎倉儲物流，營銷，三包理賠服務等關鍵業務環節，以RFID技術、條碼技術、感測技術、結合輪胎製造過程的數字化管控系統為基礎，以提高輪胎製造業生產效率，改變輪胎製造業的傳統流程，保證安全生產，節約能源為目標，搭建及設計設用於輪胎企業的智慧一體化平臺，打造輪胎製造業物聯網示範工程。

——青島資訊化

OPC UA-智慧製造的資料基礎

對於智慧製造而言，其實現的基礎是數字互聯—將整個企業從底層裝置、現場感測器到機器的生產資料、工藝引數、能耗等進行採集，併為全域性的生產優化提供資料分析的基礎，傳統的現場匯流排僅解決在控制層面的資料，而對智慧製造則牽扯到全域性的優化、策略、路徑、規劃的問題，而這些互聯又牽扯到異構網路與多代次產品的整合問題，OPC UA則是解決這一問題的聚焦點，在這裡有必要結合實際對其進行分析並分析其應用。

一、智慧製造對於通訊的需求變化

智慧製造與傳統的垂直網路架構有所不同，傳統的金字塔架構資料從底層到頂層一層層的資料，智慧製造則會面臨一個新的局面，即，分佈的計算單元需要不同的資料，資料以端對端的方式進行自由的組合應用（如圖1），自動化資料包括經典的架構，從控制級、過程控制、車間管理、SCADA、MES/ERP等多個層級。

圖1-自動化資料模型

因此，基於CPS架構的新自動化技術則需要全新的架構來支撐網路的互聯，傳統的現場匯流排主要是解決互聯互通（通訊的協議與規範），而在異構網路中，以及IT與自動化的融合中，存在著對於語義互操作的迫切需求，不僅要包括了通訊所傳輸的資料，而且包括了資料的語法與語義，才能實現互相之間的溝通，對資料的識別處理。

二、為什麼採用OPC UA？

1、OPC UA 技術簡介 

OPC UA旨在解決語義互操作層面的互聯問題，當然，整個OPC UA架構（如圖2），包括了傳輸機制、後設資料、基礎資訊模型以及行業資訊模型，整個架構設計思想是面向服務架構（SoA）。

其實OPC UA包括了傳輸協議（支援TCP二進位制、Web Service的傳輸機制），右側是包括元資訊模型的規範，OPC UA服務集提供連線、屬性管理、安全通訊服務、瀏覽等多種與傳輸通訊相關的服務子集。在基礎的資訊模型中，OPC UA提供了標準的Web服務來訪問地址空間裡的物件的框架，並確保資訊的傳輸安全性。

圖2-OPC UA架構

OPC UA的基礎資訊模型在於為訪問者提供了訪問與操作的標準，資料格式、語義的標準。

OPC UA的物件（Object）是由被參考（Reference）連線的節點（Node）組成。不同的節點類(Class)傳輸不同的語義（Semantics）。一個變數節點代表“值”可以被讀或寫，變數節點有相關的資料型別（DataType）來定義實際值，如字串、浮點數、結構等。方法節點（Method Node）代表可以被呼叫的功能，每個節點都有大量的屬性包括唯一的識別號稱為NodeID和稱為BrowsName的非本地化命名。

對於物件與可變節點（Variable Node）都稱為例項節點（Intance Node），節點總是參考一個型別定義(ObjectType或VariableType)，這些節點描述他們的語義和結構。

2、採用OPC UA的8個主要原因

圖3總結了OPC UA之所以成為智慧製造聚焦的互聯技術在於如圖所示的幾個方面，比較關鍵的在於：

（1）OPC UA建立了資訊模型，對於不同的行業而言，實現互聯、並制定協同的機制本質在於建立資訊模型，將相互關聯的資料按照一定的架構進行採集分組並進行應用分析。

（2）安全機制：對於OPC UA而言，其支援X509的安全資訊互動標準，並支援角色與規則定義，為應用定義不同層級的許可權管理。

 圖3-支援OPC UA的8個主要原因

（3）廠商無關的獨立性：對於End User而言，這非常重要，因為任何一個企業的私有通訊標準與規約不能成為一個使用者的標準，而OPC UA自身是公益型組織，而各個技術組織都願意跟隨OPC UA的發展腳步。目前各個現場匯流排基金會如POWERLINK、Profinet等都已經加入OPC UA基金會，包括FDT/DTM、OMAC/PackML、MTConnect、Euromap等垂直行業技術組織。

三、OPC UA針對行業資訊模型

圖4顯示了OPC UA基金會不僅得到了各個現場匯流排組織的支援，也包括了OMAC/PackML、MTConnect、ISA-95、AutomationML等行業技術組織的支援。

 圖4-OPC UA的支援組織

如圖5，即使Euromap 77規約對注塑機與MES之間進行互動的裝置介面，這定義了物件資料的型別、結構，除了基礎的資料模型，在機器的資料物件和結構中包括了機器的基本資訊、配置、注射單元、模具、驅動系統等的資料物件與標準，並在Euromap 77.2、77.3中對作業單、資料組管理進行了標準的定義，這使得不同的上層管理系統可以以標準的方式訪問不同廠商的注塑機，對其狀態進行監測，並可以給出指令給予機器執行。

圖5-Euromap的資訊模型結構

四、貝加萊完整的智慧製造資料互聯方案

圖6-貝加萊提供的工業現場通訊互聯整體解決方案

貝加萊為整個互聯提供了完整的解決方案：包括以下幾個層面：

（1）裝置高動態實時響應-採用POWERLINK實時乙太網技術，可以實現針對100μS的高速控制任務，適用於運動控制、CNC和機器人、高效能視覺系統等時間嚴苛的任務。

（2）針對OPC UA，貝加萊在POWERLINK的非同步資料階段支援TCP/IP的傳輸，可以用於解決OPC UA的傳輸（OPC UA本身支援的是http和TCP傳輸），這樣POWERLINK可以用於實時任務亦可用於非實時任務的語義資料傳輸。

（3）openSAFETY是針對功能安全應用的傳輸機制，其可以獨立於匯流排而執行，openSAFETY解決功能安全一致性問題，確保現場的裝置不會對人體造成傷害，也確保控制系統不會遭遇認為的破壞。

（4）TSN技術：針對未來的IIoT應用，大資料的傳輸和分析之用途，並減少在通訊互聯的硬體和軟體投入，TSN將採用802.1的新的傳輸機制，目前大部分領先的自動化公司如ABB、B&R、SIEMENS、Schneider、Bosch Rexroth等都在開發新一代的TSN產品，而其它IT廠商則包括了華為、CISCO等也積極的推進TSN的產品化程式。

除了這些自有的POWERLINK、openSAFETY以及面向未來的OPC UA+TSN外，貝加萊還有大量豐富的匯流排模組用於連線現在工廠的老舊裝置包括Profibus、Ethernet/IP、SERCOSIII等模組可供互聯之用。

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