在大家認(rèn)知的概念中，離散行業(yè)和流程行業(yè)由于生產(chǎn)方式的不同，管理要求也有諸多的不同，所以MES產(chǎn)品是無法兼容的；離散行業(yè)的MES產(chǎn)品是無法在流程行業(yè)生根發(fā)芽的，流程行業(yè)的MES一般都是由自動化為背景的MES廠商承擔(dān)，本次上海江達(dá)在達(dá)索系統(tǒng)專家指導(dǎo)下，經(jīng)過充分論證，并且在實際的項目中用離散行業(yè)的Apriso在流程行業(yè)成功交付，為上海江達(dá)在未來在更多的行業(yè)實施積累了經(jīng)驗。
流程行業(yè)特性
流程制造以大批量生產(chǎn)為主，企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品是不間斷地通過生產(chǎn)設(shè)備，通過一系列的加工裝置使原材料進(jìn)行化學(xué)或物理變化，最終得到產(chǎn)品。由于流程行業(yè)的諸多特殊性，使得達(dá)索系統(tǒng)和上海江達(dá)項目團(tuán)隊在實施前進(jìn)行了充分的分析：
1.計劃排產(chǎn)特殊性
此次上海江達(dá)實施的是一家精細(xì)化工企業(yè)，區(qū)別于傳統(tǒng)的大化工企業(yè)，該公司生產(chǎn)的產(chǎn)品更貼近于市場，根據(jù)市場的需求，產(chǎn)品的配方是不斷調(diào)整的，屬于典型的小批量多品種的生產(chǎn)方式，但是由于產(chǎn)品工藝復(fù)雜，最終產(chǎn)品是基于多種半成品母液按照配方生產(chǎn)出來了，因此半成品的生產(chǎn)方式是按庫存生產(chǎn)，同時該公司是一家集團(tuán)公司，根據(jù)客戶的分布在全國各地有不同等級的基地，低級別的基地需要到高級別的基地調(diào)撥半成品原料，對生產(chǎn)的組織有一定的困難性。
2.配方管理特殊性
多數(shù)人認(rèn)為流程行業(yè)的配方簡單，我們實際研究了客戶的配方發(fā)現(xiàn)，客戶的配方管理雖然管理的內(nèi)容數(shù)量不多，但是顆粒度非常細(xì)，因此對我們的實施挑戰(zhàn)特別大。
首先，客戶的產(chǎn)品和配方是一對多的關(guān)系，在不同的季節(jié)，由于溫度、濕度等原因，客戶的配方就會不一樣；其次一個配方會在多個生產(chǎn)設(shè)備（反應(yīng)釜）上生產(chǎn)，我們將工序和設(shè)備進(jìn)行邏輯綁定；最后在設(shè)備中，有很多的操作步驟，加原料、充氮氣、抽真空、加熱、加壓等動作，這些動作都有一定的順序，因此我們用工步和這些操作進(jìn)行關(guān)聯(lián)，一套操作，對應(yīng)一個工步。
3.作業(yè)指令特殊性
下圖是客戶設(shè)備架構(gòu)的示意圖，作業(yè)指令的下達(dá)是按照產(chǎn)線來下達(dá)的，工單A可以投產(chǎn)到R0411，R0421A，R0431A, 工單B可以投產(chǎn)到R0411，R0421B，R0431B。在下達(dá)生產(chǎn)工單時，既要看生產(chǎn)線，按照生產(chǎn)計劃下達(dá)到不同的生產(chǎn)線，同時還有看設(shè)備，當(dāng)工單A在預(yù)處理釜R0411生產(chǎn)時，工單B不能下達(dá)，只有當(dāng)工單在反應(yīng)釜R0421A生產(chǎn)時，此次R0411空下來，工單B才能下達(dá)。
由于有公用設(shè)備（預(yù)處理釜）的原因，需要按照工序記錄工單與設(shè)備的占用關(guān)系，只有當(dāng)設(shè)備空閑時，新的工單的工作指令才能下發(fā)。
4.質(zhì)量管理抽檢變化和不良品管理
在生產(chǎn)過程抽檢檢驗上，流程行業(yè)的過程檢驗沒有離散行業(yè)的抽檢類型多，流程商業(yè)基本上都是在生產(chǎn)完成出料前，進(jìn)行抽檢，同時為了規(guī)范作業(yè)，客戶已經(jīng)在處方上作了規(guī)范，出料前安排抽檢，當(dāng)工單執(zhí)行到抽檢工步，系統(tǒng)自動生成送檢單，現(xiàn)場取樣，并打印送檢條碼到實驗室進(jìn)行檢驗，實驗室的LIMS系統(tǒng)將檢驗結(jié)果通知MES系統(tǒng)。
離散行業(yè)一般不合格品是去維修站維修，如果無法維修則報廢。而流程行業(yè)的處理則比較麻煩，本項目中是不合格品需要判定轉(zhuǎn)殘料，殘料入特殊的倉庫，進(jìn)行特別管理；此外，殘料可以作為原料，按一定的比例將殘料換算為各原材料成分，投入到正常生成的工單上作為已部分原料進(jìn)行生產(chǎn)。
5.生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集
流程行業(yè)大多數(shù)都是自動化水平比較高，在建設(shè)生產(chǎn)設(shè)備的同時，都建設(shè)了DCS系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)可以實時采集反應(yīng)釜的各種數(shù)據(jù)，并在中控室的電腦界面上顯示。同時中控室的操作人員可以在DCS界面上操控閥門的打開和關(guān)閉。在DCS系統(tǒng)中，這類數(shù)據(jù)實際上是半結(jié)構(gòu)化的時序數(shù)據(jù)，僅同設(shè)備和時間有關(guān)，同生產(chǎn)的產(chǎn)品沒有直接的關(guān)系。
上海江達(dá)的解決方案
達(dá)索系統(tǒng)的Apriso產(chǎn)品是一款支持多工廠多車間柔性可配置生產(chǎn)運營管理產(chǎn)品，是企業(yè)實現(xiàn)智能制造的核心軟件之一。作為生產(chǎn)執(zhí)行軟件，從ERP接收企業(yè)運營的各類計劃：采購計劃、出貨計劃、銷售計劃和生產(chǎn)計劃；作為供應(yīng)鏈的執(zhí)行軟件，將采購計劃入庫，將出貨計劃和銷售計劃的產(chǎn)品出貨；作為制造流程智能管理的軟件，將生產(chǎn)計劃下發(fā)，并進(jìn)行生產(chǎn)執(zhí)行跟蹤，實現(xiàn)透明化生產(chǎn)。
在經(jīng)歷為期一個月的需求調(diào)研和三個月的藍(lán)圖梳理后，上海江達(dá)與客戶最終明確的業(yè)務(wù)藍(lán)圖如下：
在客戶整個智能工廠項目內(nèi)，達(dá)索系統(tǒng)提供的Apriso產(chǎn)品提供生產(chǎn)運營管理（MOM）這個智能工廠核心平臺，平臺主要涉及主數(shù)據(jù)管理、計劃管理、生產(chǎn)執(zhí)行、質(zhì)量管理、廠內(nèi)倉儲物流、設(shè)備運維、安環(huán)管理模塊。
同時作為智能工廠核心系統(tǒng)的，MOM系統(tǒng)同ERP、TMS、LIMS、DCS安環(huán)等系統(tǒng)集成。
1.計劃管理
客戶的生產(chǎn)組織方式是MTO，收到銷售訂單，立即安排生產(chǎn)，為了提升交付效率，客戶的主要半成品原材料又是MTS，面向庫存進(jìn)行生產(chǎn)。
一級基地可以從TMS接收成品銷售訂單，轉(zhuǎn)為生產(chǎn)訂單后，在成品車間進(jìn)行生產(chǎn)，也可以從TMS接收半成品原料的調(diào)撥訂單，針對于調(diào)研訂單可以直接用庫存轉(zhuǎn)發(fā)運單，也可以轉(zhuǎn)生產(chǎn)訂單，要求車間組織生產(chǎn)；同時ERP每日會通過MRP每日算半成品的消耗量和庫存量，當(dāng)庫存不滿足后續(xù)的生產(chǎn)要求后，會自動生成生產(chǎn)需求，計劃管理模塊會將生產(chǎn)需求轉(zhuǎn)為生產(chǎn)工單。
2.生產(chǎn)執(zhí)行
在生產(chǎn)執(zhí)行方面，實際執(zhí)行下來的結(jié)果來看，不論是流程行業(yè)還是離散行業(yè)，管理的內(nèi)容基本是一致的，圍繞著工單的生命周期，結(jié)合則工單的工藝流程信息和設(shè)備的排產(chǎn)情況，在工單開始生產(chǎn)時，記錄工單與設(shè)備的綁定關(guān)系，同時記錄工序的開始時間，結(jié)合著工步的執(zhí)行，對工步的開始時間和結(jié)束實際進(jìn)行記錄，在記錄工步的同時，記錄物料的消耗和工藝過程數(shù)據(jù)的記錄。使用中央監(jiān)控臺，對工單的執(zhí)行情況進(jìn)行透明化管理，通過譜系管理，記錄成品與原材料之間的消耗關(guān)系。通過對三色燈和電磁閥的控制，在外操投料時，用三色燈加二維碼對外操投料進(jìn)行提示和校驗，使用電磁閥和二維碼對管道投料進(jìn)行二次校驗。
3.質(zhì)量管理
由于化工行業(yè)的質(zhì)量分析都需要專門的儀器和設(shè)備，同離散行業(yè)相比較，離散行業(yè)有較多的生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢驗都是有現(xiàn)場的作業(yè)人員進(jìn)行抽檢的，而流程行業(yè)的質(zhì)量抽檢，都是取樣后送實驗室，由實驗室進(jìn)行檢驗和判定的。由于客戶已經(jīng)有了LIMS(實驗室管理系統(tǒng))，MOM平臺只需要根據(jù)工藝流程，在工單執(zhí)行到抽檢工步自動生成送檢單，并且在在系統(tǒng)增加防呆校驗，確保在送檢單檢驗結(jié)果之前，不能完工入庫。
4.設(shè)備模塊
一般來說，流程行業(yè)都是高投資的行業(yè)，設(shè)備在整個工廠的投資中占較大的比例，因此如何提高設(shè)備的傢動率如何降低設(shè)備的故障時間是設(shè)備部門的主要職責(zé)，做好設(shè)備的全生命周期預(yù)防維護(hù)是設(shè)備部門的主要工作；MOM系統(tǒng)設(shè)置了日常的維護(hù)項目，操作員按照點檢項目使用移動設(shè)備進(jìn)行點檢，當(dāng)點檢項目都正常時，點檢單結(jié)束。當(dāng)點檢項目有不正常時，系統(tǒng)可以自動產(chǎn)生維修工單，安排維修人員進(jìn)行維修。
維修人員接收到維修工單時，先現(xiàn)場確認(rèn)設(shè)備故障，接著安排維修，在維修過程中如果需要備品備件，就會去領(lǐng)取備品備件，之后會記錄進(jìn)行了哪些維修項，使用了哪些備品備件，形成維修知識庫。
此外設(shè)備部門可以根據(jù)設(shè)備的要求，按照不同的時間周期生成不同的保養(yǎng)任務(wù)。設(shè)備工程師根據(jù)保養(yǎng)任務(wù)，按時對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。
5.廠內(nèi)倉儲管理
流程行業(yè)的倉儲管理同離散行業(yè)的倉庫管理沒有什么特殊區(qū)別，主要特點在兩個方便，一是數(shù)量的處理，另外一個單位的轉(zhuǎn)換。
離散行業(yè)出入庫時多數(shù)使用包裝的數(shù)量，譬如入庫多數(shù)托，一托多數(shù)盒，一盒多數(shù)個或者多重，流程行業(yè)入庫大多車輛帶貨稱重，入庫前稱一下毛重，入庫后稱一下皮重，接著算出入庫的凈重。此外入庫大多數(shù)入的是儲罐，儲罐上一般有液位計，計量時，根據(jù)液位計的高度，結(jié)合儲罐的內(nèi)徑，再結(jié)合存儲原料的比重?fù)Q算出原料的重量。
6.數(shù)據(jù)采集及解析
流程行業(yè)的數(shù)據(jù)采集比離散行業(yè)行業(yè)麻煩很多，首先流程行業(yè)的設(shè)備的點位非常多，往往一個設(shè)備有300～400個tag點，而且采集頻率也比較高，一般1秒1次。上海江達(dá)特意選用物聯(lián)網(wǎng)（IOT）平臺作為數(shù)據(jù)采集和存儲的平臺，通過OPC Client端收集各DCS的數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)存入到時序數(shù)據(jù)庫中，為了更好的提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，IOT平臺提供了數(shù)據(jù)開關(guān)量變化MQ服務(wù)、歷史數(shù)據(jù)查詢服務(wù)，歷史數(shù)據(jù)點變化查詢服務(wù)等相關(guān)WebAPI服務(wù)，同時上海江達(dá)開發(fā)了EDGE應(yīng)用，以Docker容器的方式，運行將半結(jié)構(gòu)化的時序數(shù)據(jù)解析為結(jié)合工單的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
EDGE應(yīng)用通過訂閱，獲取設(shè)備閥門的開關(guān)信號，結(jié)合工藝流程將某個閥門的開或關(guān)同工單的工步開工和工步結(jié)束進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在收到閥門開的信號后，轉(zhuǎn)換為工步的開工信號，并且通往WebAPI發(fā)送給MES系統(tǒng)，MES系統(tǒng)作為生產(chǎn)工單的工藝信息進(jìn)行記錄，同時DEGE應(yīng)用可以通過接口查詢閥門開和關(guān)的時間，以及在閥門開和關(guān)的時間點反應(yīng)釜的稱重值，將關(guān)時間的重量減去開時間的重量可以獲得投料量。作為物料消耗可以上報給MES系統(tǒng)。在閥門關(guān)的時刻還可以看此時反應(yīng)釜的溫度，作為設(shè)備的溫度特性進(jìn)行上報。
在整個項目中，客戶一直擔(dān)心的是流程行業(yè)DCS系統(tǒng)大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如何較好的被利用，MES系統(tǒng)圍繞則工單進(jìn)行工藝管理的工藝數(shù)據(jù)是一個良好的模型，能迅速的尋找工藝過程中的相關(guān)問題，但是這些半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)如何轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，是本期項目的一個難題，最終上海江達(dá)梳理并設(shè)計的DEGE應(yīng)用較好的解決了客戶的疑問，獲得客戶的好評。
總結(jié)
雖然流程行業(yè)的生產(chǎn)組織方式與離散行業(yè)有較大區(qū)別，但是結(jié)合到實際的項目來看，主要區(qū)別并不在生產(chǎn)運營層，在MOM管理的相關(guān)業(yè)務(wù)上，區(qū)別并不是很大，在自動化設(shè)備和數(shù)據(jù)采集上，由于具體的生產(chǎn)設(shè)備有區(qū)別，所以主要區(qū)別來自于數(shù)據(jù)采集?；仡櫛卷椖康膶嵤┬Ч蛻臬@得如下收益：
1、通過MOM系統(tǒng)的搭建，實現(xiàn)了企業(yè)智能工廠全信息化的覆蓋；在整個生產(chǎn)供應(yīng)鏈中，實現(xiàn)銷售訂單/調(diào)撥單到生產(chǎn)工單到原料入庫單全流程信息的自動轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)銷售、生產(chǎn)、采購信息流橫向貫通；生產(chǎn)計劃到生產(chǎn)工單到生產(chǎn)指令，從ERP到MES到EDGE到IOT數(shù)據(jù)自上向下的縱向貫通。為企業(yè)打造數(shù)字化工廠建立數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
2、企業(yè)自建領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙和報表平臺，通過MOM系統(tǒng)的搭建，填補了生產(chǎn)計劃執(zhí)行、生產(chǎn)執(zhí)行過程、設(shè)備效能等方面的數(shù)據(jù)，可以讓領(lǐng)導(dǎo)更全面更細(xì)節(jié)的了解生產(chǎn)現(xiàn)狀，實現(xiàn)透明生產(chǎn)。
3、通過MOM系統(tǒng)收集工單物料、設(shè)備生時間等方面數(shù)據(jù)，為企業(yè)成本精細(xì)化核算提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提升企業(yè)成本精細(xì)化管理能力。
4、在生產(chǎn)車間部署信息化管理平臺，利用固定終端、移動終端的管理界面，加強了生產(chǎn)過程中防呆放錯功能，對于一些錯誤的操作進(jìn)行提醒；并且可以結(jié)合三色燈、電磁閥對一些現(xiàn)場操作進(jìn)行信號指示和自動化控制。降低生產(chǎn)過程中人工錯誤的發(fā)生。
5、通過MOM系統(tǒng)建立產(chǎn)品的電子檔案，替換了企業(yè)之前紙本的生產(chǎn)記錄，為企業(yè)生產(chǎn)運營無紙化作出貢獻(xiàn)。
達(dá)索系統(tǒng) C&SI 合作伙伴
達(dá)索系統(tǒng)開發(fā)合作伙伴
