【MES】MES系統助力海南金盤智慧打造透明化工廠

我國目前生產的變壓器的裝置已經處於行業先進裝置水平，但在生產過程控制及資訊傳遞管理方面，仍以傳統的人工方式為主，海南金盤智慧公司引進開發資訊化控制平臺，在國內實屬首例，必將促進同行業其他企業的效仿，對於推動工業企業的資訊化水平將起到積極的推動作用。

來源：e-works整理

一、企業簡介

海南金盤智慧科技股份有限公司（原金盤電氣），是一家正在由傳統電氣裝置製造向智慧製造通用平臺轉型升級的高新技術企業。1993年成立於中國海口保稅區，建有海南、武漢、上海、桂林四個研發、製造基地，設立了博士後科研工作站、智慧科技研究院及電氣研究院，在美國及香港設有公司。公司已走向國際化、集團化發展，成為行業的龍頭企業。公司科技研發人員330人，本科以上學歷佔95%。公司攜手上海交通大學成立聯合研發中心，其中海南電氣研究院被認定為海南省變壓器工程技術研究中心。

公司自成立以來，致力於新型環保、節能減排輸配電裝置的研發、生產、銷售與服務，主要產品包括乾式變壓器、開關成套裝置、VPI產品、電力電子節能裝置等四大類，廣泛應用於世界各國新能源、軌道交通、航空航天、石油化工、海洋勘探、冶金、礦產、商業與民用建築等行業。產品銷售遍佈全國，並出口到60多個國家和地區，其中乾式變壓器產品銷量連續七年居行業之首。憑藉優質的服務和卓越的品質，金盤科技成為GE、西門子(SIEMENS)、阿爾斯通（ALSTOM）、伊頓（EATON）、維斯塔斯（VESTAS）等國際知名跨國公司的戰略供應商。

作為低碳製造高新技術企業，金盤科技高度重視國內外經濟形勢、市場動態及相關技術發展，與時俱進調整公司的發展戰略，加大兩化融合力度，全力開展智慧電網、高階裝備製造、智慧能源管理、智慧服務領域產品的研發和轉型升級，打造“智慧製造+智慧服務”新業態。

二、企業在智慧製造方面的現狀

海南金盤智慧科技股份有限公司目前有多個系統平臺在使用：

●SAP：企業級ERP系統，已在生產計劃、物料管理、財務管理、工廠維護等多個模組達到良好應用；

●PLM：企業級產品生命週期管理軟體，高效經濟管理產品的生命週期；

●MES：製造執行系統整合了SAP與PLM，管理公司生產執行；

●OA：面向組織的日常運作和管理，提高管理者和員工協同工作效率；

●SRM：基於協同供應鏈管理的思想，使供應鏈的上下游環節無縫連線。

三、智慧製造專案詳細情況介紹

1.專案背景介紹

為響應國家“中國製造2025”規劃，本企業將持續改進生產工藝，開發、製造低能耗、高效能的電氣產品作為主要規劃目標。

在生產流程的管理方面，為了進一步加強生產過程的資訊化、透明化，公司藉助MES系統專案的實施，實現對倉庫物料的跟蹤追溯，半成品、成品的條碼管理，對生產過程的質量管控，逐步優化並規範公司生產產線的業務流程，綜合提升了公司資訊化水平。

2.專案目標與實施原則

專案成功實施後，公司在物料管理、庫存管理、生產、經營、工作效率、質量安全、裝置維護方面都將得到改造和提升，預計該專案成功投入使用後：

（1）生產全過程實現資訊自動化MES製造執行系統將生產過程中的人員、裝置、物料、工序以及工位等基礎資訊資料準確、可靠的完成整合進行精益管理，掌握生產過程中每個加工中心的資訊資料，並對其進行資訊化管理。

（2）物料基礎資訊詳細，BOM資訊專業MES製造執行系統對生產物料進行管理，除了對產品物料的基礎資訊進行管理之外，對於一些具有產品結構複雜，工藝工序繁瑣，生產形式多樣等特點的生產行為，系統還對生產物料的各種BOM資訊進行管理，包括了工程BOM、裝配BOM、工程裝配BOM、裝箱BOM等等，在生產之前就能夠對產品結構有深入的瞭解，為設定工藝和工序提供基礎資料資訊支援。

（3）工藝設計，既可資料轉出又可人工操作MES製造執行系統能夠將CAPP數字工藝資料轉化成為資訊化平臺下與實際生產相適應的工藝資訊，同時，對於採用傳統人工設計工藝管理模式的生產製造企業，同樣可以通過軟體實現資訊化工藝管理。

（4）資訊資料化流轉，生產質量可追溯MES製造執行系統將生產過程中的人員、裝置、場地、物料、每個工藝標準和每一道工序都已自動生成唯一的計算機程式碼，並以程式碼的形式在整個生產過程中進行資訊流轉和記錄，生產過程全程可追溯生產。

（5）使用工業電子ID程式碼，實現視覺化生產MES製造執行系統採用了工業條碼技術，成為計算機程式碼的載體，這樣使得生產過程全程可控，實現了視覺化生產。

（6）資訊平臺成熟，適合多種生產形式企業使用MES製造執行系統既可實現對連續製造企業的管理，又實現對離散製造業的生產管理，並能完成對區別於連續製造企業和離散製造企業的複雜混合型企業的生產管理。

3.專案實施與應用情況詳細介紹

3.1 MES系統的網路架構

MES系統的網路架構主要包括兩部分，生產伺服器機房站點和災備機房站點。其中子站點實時同步備份工作站點資料，當發生緊急情況時，可以高速的進行資料的恢復，保證系統的正常執行。

圖2 MES系統的網路架構

MES系統從下至上分為智慧控制層、網路傳輸層、智慧執行層、智慧管理層。

（1）智慧控制層

智慧控制層屬於底層控制系統，系統通過例如MODBUS、RS-232、RS-485等協議從工廠裝置PLC以及操作人員手持移動終端錄入等多種方式，實時採集生產過程資料。

（2）網路傳輸層

網路傳輸層將控制層記錄的資料，通過物聯網閘道器轉發至各系統執行模組，為模組分發安排生產資訊準確性提供穩定的保證。

（3）智慧執行層

智慧執行層是MES系統所有操作子模組集合，涵蓋生產過程中所有控制要點。主要包括有高階計劃排程、資訊共享、生產管理、裝置管理、生產績效、計劃管理、績效管理、文件管理、質量管理、倉庫管理等功能。

（4）智慧管理層

智慧管理層是將生產過程中彙總的資料整合到標準的流程庫中，同時運用資料分析方法對資料進行挖掘處理再利用，提高資料利用率。

圖3 MES系統四層結構圖

3.2 MES系統功能實現

（1）資訊共享模組

資訊共享互動，其他幾個模組都是資訊採集與應用模組，資訊共享模組綜合各個模組的資訊量，綜合彙總，資訊量非常龐大，是各個模組的中間載體。該模組彙總資訊後通過“關注”檢視的方式，實現不同崗位、不同級別人員對龐大資訊的分類、重點關注。

圖4 資訊共享模組框圖

（2）生產管理模組

設計一個通用化的模組，對生產工序進行配置、生產過程進行管理，並開發模組間銜接的介面，通過模組與模組之間的搭接拼插，最終佈置出整個工廠生產的工藝路線框圖，對生產進行綜合管理。

圖5 生產管理模組框圖

（3）倉庫管理模組

重點解決物料管理問題，這裡涉及到實物與賬務的統一與分立管理，涉及到倉庫儲存位置的管理；通過資料庫的形式，實現實物與MES系統的實時統一，同時MES系統與SAP賬務處理系統分立管理。

圖6 倉庫管理模組框圖

（4）裝置管理模組

隨著物聯網、射頻技術的普及，車間裝置智慧化程度越來越高，大部分都帶有通訊介面，逐步開發控制元件，把分散的裝置連線起來，通過系統共享、傳輸等方式傳遞資料，減少人員記錄、抄送等工作量，並且達到實時監控裝置執行狀況的目標。

圖7 裝置管理模組

（5）計劃管理模組

生產效率的制約條件很多，人員技能、裝置狀態、物料準備情況、交貨週期的長短等等；如何更好的發揮車間產能，達到合理、高效的生產很大程度上取決於車間的生產計劃的制定。該模組通過錄入各種輸入條件，同時根據高階排程演算法的綜合考評測算，輸出合理高效的能夠指導車間生產的計劃列表。

圖8 計劃管理模組框圖

（6）績效管理模組

獎罰分明是管理的最基本原則，也是激勵團隊的重要措施，績效管理模組通過資料積累採集，對日常管理、生產工作量、技能素質等多方面進行考評，減少中間人為因素影響，客觀公正的考評員工績效，考核員工獎金，達到從記錄、申報、測算、考核、分配的全程管理。

圖9 績效管理模組框圖

（7）文件管理模組

MES系統通過與PLM互通，將生產過程中需要的圖紙、通知單、工藝反饋檔案、裝置操作指導書等資訊，自動抓取並推送至工位，以“機器”帶領人進行生產作業，減少人工出錯率。

該模組通過清楚的文件分類模式，快速的查詢幫助，有序的管理各部門車間文件，實時共享，方便學習。

圖10 文件管理模組框圖

（8）質量管理模組

過程檢驗、出廠檢試驗、環境安全相關資料檢測記錄，並與產品資訊相關聯，方便回溯查詢參考；體系涉及相關內容統一管理；檢試驗裝置、儀器儀表統一管理，自動安排送檢。

4.效益分析

公司通過MES系統的實施上線，在資訊化系統層面，實現了與SAP/PLM系統的對接，在智慧裝置互動方面，實現了包括塗裝流水線系統、母排設計加工一體化系統、橫剪線自動控制系統等裝置層的整合控制；質量管理方面實現了對生產工藝資料、過程記錄資料、原料及產品生產過程的回溯追蹤；生產計劃方面，通過計劃高階排程演算法，實現對生產計劃的全過程管理；通過商業BI資料分析和展示，實現生產過程的視覺化。

（1）提高生產效率

桂林分公司原年產4500臺變壓器，通過AGV小車、立體庫等生產物料的自動控制技術，每年可增加產量900臺，生產效率提高20%。

（2）降低生產成本

通過對人員合理分配及產品生產過程實施監控，合理安排的自動控制，生產管理更趨合理和科學，每生產一臺變壓器在現有基礎上可減少人工成本230元，按每年4500臺變壓器計算，每年可降低生產成本104萬，運營成本降低20%。

（3）提高產品等級

公司通過對變壓器生產過程的整個工藝流程的實時自動監測及控制技術，全面提升產品等級，使公司產品達到國際工藝標準，滿足國內外客戶需求。提高資金週轉率，通過合理的庫存管理，建立健全存貨管理的責任制度，做好存貨的購銷、檢查、收發、領退、保管和清查工作，保證生產經營的需要，減少積壓浪費，加速資金週轉，提高資金的利用率。以提高資金週轉率15%計算，每年節省資金50萬元。

通過專案的組織實施，公司真正實現變壓器生產“生產管理數字化、關鍵生產過程控制自動化”，有效提高產品的品質、降低原料和人工成本，減輕生產的勞動強度，推動企業內部管理的制度化、規範化建設的程式。

（4）降低能源損耗

通過生產過程執行管理系統(MES)建設專案，合理調整生產結構，公司在原有基礎上年減少電力損耗21萬度，達到節約能耗的目標，能源利用率提高4%。

預計專案完成後，公司可實現運營成本降低20%，產品研製週期縮短20%，生產效率提高20%，產品不良品率降低10%，能源利用率提高4%。

人工智慧賽博物理作業系統

AI-CPS OS

“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧）分支用來的今天，企業領導者必須瞭解如何將“技術”全面滲入整個公司、產品等“商業”場景中，利用AI-CPS OS形成數字化+智慧化力量，實現行業的重新佈局、企業的重新構建和自我的煥然新生。

AI-CPS OS的真正價值並不來自構成技術或功能，而是要以一種傳遞獨特競爭優勢的方式將自動化+資訊化、智造+產品+服務和資料+分析一體化，這種整合方式能夠釋放新的業務和運營模式。如果不能實現跨功能的更大規模融合，沒有顛覆現狀的意願，這些將不可能實現。

領導者無法依靠某種單一戰略方法來應對多維度的數字化變革。面對新一代技術+商業作業系統AI-CPS OS顛覆性的數字化+智慧化力量，領導者必須在行業、企業與個人這三個層面都保持領先地位：

1. 重新行業佈局：你的世界觀要怎樣改變才算足夠？你必須對行業典範進行怎樣的反思？

2. 重新構建企業：你的企業需要做出什麼樣的變化？你準備如何重新定義你的公司？

3. 重新打造自己：你需要成為怎樣的人？要重塑自己並在數字化+智慧化時代保有領先地位，你必須如何去做？

AI-CPS OS是數字化智慧化創新平臺，設計思路是將大資料、物聯網、區塊鏈和人工智慧等無縫整合在雲端，可以幫助企業將創新成果融入自身業務體系，實現各個前沿技術在雲端的優勢協同。AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量與行業、企業及個人三個層面的交叉，形成了領導力模式，使數字化融入到領導者所在企業與領導方式的核心位置：

1. 精細：這種力量能夠使人在更加真實、細緻的層面觀察與感知現實世界和數字化世界正在發生的一切，進而理解和更加精細地進行產品個性化控制、微觀業務場景事件和結果控制。

2. 智慧：模型隨著時間（資料）的變化而變化，整個系統就具備了智慧（自學習）的能力。

3. 高效：企業需要建立實時或者準實時的資料採集傳輸、模型預測和響應決策能力，這樣智慧就從批量性、階段性的行為變成一個可以實時觸達的行為。

4. 不確定性：數字化變更顛覆和改變了領導者曾經仰仗的思維方式、結構和實踐經驗，其結果就是形成了複合不確定性這種顛覆性力量。主要的不確定性蘊含於三個領域：技術、文化、制度。

5. 邊界模糊：數字世界與現實世界的不斷融合成CPS不僅讓人們所知行業的核心產品、經濟學定理和可能性都產生了變化，還模糊了不同行業間的界限。這種效應正在向生態系統、企業、客戶、產品快速蔓延。

AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量通過三個方式激發經濟增長：

1. 創造虛擬勞動力，承擔需要適應性和敏捷性的複雜任務，即“智慧自動化”，以區別於傳統的自動化解決方案；

2. 對現有勞動力和實物資產進行有利的補充和提升，提高資本效率；

3. 人工智慧的普及，將推動多行業的相關創新，開闢嶄新的經濟增長空間。

給決策制定者和商業領袖的建議：

1. 超越自動化，開啟新創新模式：利用具有自主學習和自我控制能力的動態機器智慧，為企業創造新商機；

2. 迎接新一代資訊科技，迎接人工智慧：無縫整合人類智慧與機器智慧，重新

   評估未來的知識和技能型別；

3. 制定道德規範：切實為人工智慧生態系統制定道德準則，並在智慧機器的開

   發過程中確定更加明晰的標準和最佳實踐；

4. 重視再分配效應：對人工智慧可能帶來的衝擊做好準備，制定戰略幫助面臨

   較高失業風險的人群；

5. 開發數字化+智慧化企業所需新能力：員工團隊需要積極掌握判斷、溝通及想象力和創造力等人類所特有的重要能力。對於中國企業來說，創造兼具包容性和多樣性的文化也非常重要。

子曰：“君子和而不同，小人同而不和。”  《論語·子路》雲端計算、大資料、物聯網、區塊鏈和 人工智慧，像君子一般融合，一起體現科技就是生產力。

如果說上一次哥倫布地理大發現，擴充的是人類的物理空間。那麼這一次地理大發現，擴充的就是人們的數字空間。在數學空間，建立新的商業文明，從而發現新的創富模式，為人類社會帶來新的財富空間。雲端計算，大資料、物聯網和區塊鏈，是進入這個數字空間的船，而人工智慧就是那船上的帆，哥倫布之帆！

新一代技術+商業的人工智慧賽博物理作業系統AI-CPS OS作為新一輪產業變革的核心驅動力，將進一步釋放歷次科技革命和產業變革積蓄的巨大能量，並創造新的強大引擎。重構生產、分配、交換、消費等經濟活動各環節，形成從巨集觀到微觀各領域的智慧化新需求，催生新技術、新產品、新產業、新業態、新模式。引發經濟結構重大變革，深刻改變人類生產生活方式和思維模式，實現社會生產力的整體躍升。

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產業智慧官  AI-CPS

用“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧），在場景中構建狀態感知-實時分析-自主決策-精準執行-學習提升的認知計算和機器智慧；實現產業轉型升級、DT驅動業務、價值創新創造的產業互聯生態鏈。

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新技術：“雲端計算”、“大資料”、“物聯網”、“區塊鏈”、“人工智慧”；新產業：“智慧製造”、“智慧金融”、“智慧零售”、“智慧駕駛”、“智慧城市”；新模式：“財富空間”、“工業網際網路”、“資料科學家”、“賽博物理系統CPS”、“供應鏈金融”。

官方網站：AI-CPS.NET

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