MES开启哈电机智能制造应用新模式哈尔滨电机厂有限责任公司《资讯》

2018-03-10 13:23:37来源： MES百科

一、企业简介

哈尔滨电机厂有限责任公司（原哈尔滨电机厂）始建于1951年6月，是我国生产大、中型发电设备的重点骨干企业。现有员工4700人，年营业收入40亿元。主营业务包括：水轮机、水轮发电机、汽轮发电机、电站控制设备、滑动轴承和新能源产品的设计制造，以及技术服务、安装、调试、产品运维保养、机组升级改造等。

公司本埠占地面积72万平方米，拥有各类设备3500余台，此外，公司还在江苏镇江建设了新能源开发基地。公司生产的发电设备遍布全国各个省份，并出口到51个国家。

公司抓住“一路一带”和《中国制造2025》契机，积极实施“走出去”开发战略，拓展海外市场。公司先后与美国GE、法国阿尔斯通、加拿大ABB、奥地利安德里兹、日本日立等30多家国际知名企业建立了项目合作关系。

目前，公司制造的水轮发电机组最大单机容量达800MW级，汽轮发电机最大单机容量达1200MW级，正在制造单机容量1000MW水轮发电机和AP1000核电汽轮发电机，掌握了世界上最先进的制造技术，核心竞争力大幅提升。

二、企业在两化融合暨智能制造方面的现状

哈尔滨电机厂有限责任公司（以下简称哈电机）先后进行了PDM、CAPP、ERP、MES、发电设备远程诊断、集成办公平台等项目的建设并持续完善优化，信息化体系架构初步完成，正在构建两化深度融合和智能制造新模式。

以ERP为核心的信息化体系架构基本形成。公司完成了以“生产管理”为核心的ERP项目一期建设，实现了对PDM/CAPP、生产计划下达/反馈、ERP供应链系统的业务覆盖。完成了以“成本管理”为核心的ERP项目二期建设，改变公司沿用了几十年的标准成本计价方式，全面启用PAC计价方式，公司原材料成本计价精准度大幅提升；人力资源及薪酬系统实现管理和数据的整合与利用；打通了业务到财务对接通道，公司财务管理逐步由粗放型会计核算向精细化财务管理转型升级。初步建立涵盖产品设计、工艺、采购、生产与财务成本核算等项业务的一体化管控体系。

MES项目实施构建智能制造管理平台。建成了公司生产计划指挥控制平台，实现计划编制、执行、调整、反馈等环节的协同控制，公司生产计划由人工排产转变为计算机辅助排产；MES系统覆盖了全部产单位，实现公司生产全局的统一指挥和调度，将生产管控的管理粒度控制到工序级，实现精细化生产管理。

实现PDM/CAPP/ERP/MES全线贯通。完成PDM/CAPP/ERP/MES系统集成改造，打通设计、工艺到生产制造及各业务系统的数据传输渠道，实现数据自动化传递和流转，打通纵向一体化及端到端的信息集成通路。

建立基于大数据的发电设备全生命周期远程运维新模式。通过互联网与传统发电制造行业相结合，基于机组运行大数据平台，充分发挥电机公司作为发电设备专业制造厂几十年的相关设计制造经验，以增强服务能力为目标，从产品设计、生产制造、远程故障诊断、智能评估、故障溯源分析及产品维护检修六大方面形成发电设备全寿命闭环服务生态链，推动企业从制造型向制造服务性转变，实现电站用户和设备制造厂的双赢。

深入推进两化融合，提升系统应用水平。以供应链系统为载体，以打造“协同采购新型能力”为目标，通过对计划、采购、库存、发运等业务进行本质贯标，实现物流、资金流、信息流与业务过程的集成，降低管理成本、提高物资供应效率。2015年4月，公司已正式入选全国首批200家两化融合管理体系评定企业。

三、参评两化融合暨智能制造项目详细情况介绍

1.项目背景介绍

当前，中国工业发展的阶段正处于换挡减速期，装备制造业迎来了转型升级的关键时期。随着我国提出“中国制造2025”的战略行动纲领，以及全社会开始对德国“工业4.0”和美国“工业物联网”的持续高度关注，“智能制造”带来的新工业革命的挑战正影响着广大的装备制造业企业。面对全球制造业格局和技术的不断变化，以及复杂多变的国际政经与投资环境，我国必须以装备制造业的体系优势、系统效率来迎接挑战，加速从规模速度竞争战略向产业生态竞争战略转变。加速实现信息化与工业化的深度融合，打造数字化企业，迎接企业管理变革与新技术挑战，是我国大型复杂装备制造业的历史使命和必然选择。

随着哈电机制造业务规模的不断增长，市场对制造服务要求的持续提升，为适应精细管理的需要，哈电机提出了智能制造系统项目建设任务，通过生产指挥平台化、制造执行信息化，最终建成哈电机生产指挥控制和智能制造平台。按照哈电机信息化建设总体规划的部署，配合公司改革的需要，初步完成了ERP系统、CAPP系统、PDM系统、门户集成平台等系统的实施。随着公司信息化建设的深入，企业最终要形成统一完整的生产计划执行与反馈闭环系统，MES的应用已成为很重要的环节，构建以MES为核心的新型模式的制造系统已迫在眉睫。

项目的总体目标是依据哈电机公司的生产实际与发展战略，依托于公司已经建立的企业级的计划、财务、物流的一体化管控系统和企业级的研发、设计、分析、仿真与工艺准备的产品数据管理系统，建立起电机公司统揽全局的生产指挥体系，实现基于CPS的动态、协同、均衡的生产控制与指挥系统，包括生产指挥控制系统、生产计划管理系统、制造执行系统、排产调度系统、过程质量管理系统、生产资源管理系统、分布式数控管理系统和制造数据采集系统等。建设的核心是以计划为主线重点解决计划的分解、协同、成套、准时、闭环的问题。针对电机公司的产品级计划、部套和主件级计划、零件级计划以及工序计划层级的四级计划体系，分别采用“面向多资源均衡的关键链调度技术”、“基于滚动计划的制造资源优化配置技术”、“基于滚动时间窗的动态计划排产技术”、“关键部件/零件齐套控制技术”、“人-机-料-法互联的生产准备技术”、“基于数据和扰动测度的车间动态APS技术”、“面向Jobshop多工序作业的智能调度技术”、“基于Supply Hub的生产与配送协同技术”、“基于看板管理的作业进度JIT调度管理技术”等多种计划控制与调度技术，来保障电机公司的生产计划管理体系在生产管理平台下有序、柔性、准确、便捷、高效地运行。

鉴于哈电机公司各生产分厂的实际情况，系统建设在整个生产管理体系完善与深化的大背景下考虑，不仅仅要考虑在不同生产单位之间的分步推进，还要考虑纵向四级计划体系的分步实施，所以，应遵循计划的重要度与关联度分步实施。公司级生产计划是公司生产组织的核心，起到协调各分厂生产节奏的关键作用，因此应首先实施；在具备了准确的部套计划的前提下，实施车间级作业计划协调分厂内部的生产秩序；分厂有了一定的数据积累之后，在回过头来解决零部件计划排程的问题；具体操作上可以遵循先易后难、逐步推进的原则，先解决外部依赖较少、相对容易的排程问题，再解决外部依赖角度、条件要求较高的排程问题。就不同生产单位之间的分步推进而言，应按照核心生产流程关联性强弱，基础条件良好者先行，实施目标清晰者先行，避免重复投资杜绝对既有系统的不必要替代等原则考虑。

图 大型发电装备智能制造新模式应用框图

2.项目实施与应用情况详细介绍

哈电机大型发电装备智能制造新模式项目是在在企业现行生产模式的基础上，研究有关大型发电装备面向订单边设计边生产的基于多级计划动态协同的智能制造新模式及信息物理整合CPS、高精度感知控制、虚拟设备集成总线、大数据和新型人机交互等先进技术，形成可复制的大型发电装备智能制造生产组织、管理新模式。

对工厂中核心装备进行智能化升级改造，同时采用工业互联技术建立车间级工业通信网络，实现工厂内部的系统、装备、人员之间的信息互联互通，能充分采集制造进度、现场操作、质量检验、设备状态等生产现场信息，并与车间制造系统实现数据集成和分析。

建立智能工厂的统一智能管理与决策分析平台，无缝集成与优化企业的虚拟化设计、工艺管理、制造执行、质量管理、设备管理、刀具管理和物流管理等，实现数字化制造的科学管理，全面提升企业工艺流程改进、资源配置优化、设备在线故障预警、生产管理精细化水平。

本项目分为数字化生产指挥平台和资源监管分析平台两大平台。

1）以计划协同为核心的数字化生产指挥平台

大型发电装备的生产计划的制定和管理是一个非常复杂的过程。通过分析和研究哈电机公司的生产组织模式与计划管理体系，基于协同管理的角度对公司的制造计划进行研究，研究和分析其计划体系所涵盖的内容、面临的问题和影响的因素，梳理清楚计划体系构成和各计划之间的关联关系，对整体计划体系的各计划关联关系与协同要素进行分析，建立起多级计划协同体系的管理模型结构，并对影响计划制定、执行与协同的关键问题提出解决策略，从而实现对公司生产管理信息化平台的设计与构建，设计和构建一个统一、协同、均衡的生产计划管理系统，实现订单及项目管理、核对生产能力、确定目标、制定策略，生成项目生产计划、物料需求计划、技术准备计划、工装计划、详细作业计划、跟踪生产进度及实现生产控制与制造执行，使电机公司的生产管理达到精益化、敏捷化的目标。

项目解决的核心关键问题主要有四方面，一是实现多级计划协同；二是解决不同作业类型的多工厂优化调度与排程问题；三是实现边设计边生产业务模式；四是实现不完备数据条件下的作业计划排程与调度。

针对公司多级计划动态协同的计划管理需求，以及不同作业类型多工厂优化调度与排程的生产过程控制需求，提出下面的技术策略和解决机制：

面向复杂产品的多级生产计划与控制模型

●面向多资源均衡的关键链调度技术

●基于滚动计划的制造资源优化配置技术

●基于大数据分析的期量标准智能化生成方案

●面向复杂产品装配作业的多级网络计划模型

考虑资源约束下的高级排产调度模型

●基于数据和扰动测度的车间动态APS技术

●基于滚动时间窗的动态计划排产技术

●面向Jobshop多工序作业的智能调度技术

●基于看板管理的作业进度JIT调度管理技术

●交货期约束下面向多产品资源平衡的优化排产技术基于精益思想的车间生产管控模型

●基于“人-机-料-法”互联的生产准备与调度技术●面向装配执行过程的关键部件/零件齐套控制技术●基于Supply Hub生产与配送协同技术

●基于制造物联技术的车间现场制造数据认知模型

同时，通过对生产资源（特别是关键设备和工装）进行有效地管理，对分厂的二级库进行有效地管理，对生产通知和生产实绩进行及时准确地发布和管理，比较好地保证了对在制品跟踪的及时准确性、保证在生产过程中的物料成套性、保证生产的均衡性。通过对原材料采购、生产加工过程、产品质量、物流配送、库存等各环节的动态监控，实现各环节的协同工作，辅助管理者及时调配资源，协调解决日常运行中存在的问题，确保生产和物流供应的平稳运行，实现整体资源平衡和优化，保障企业整体绩效的最大化。

依据基于大数据分析的期量标准智能化生成方案可以建立起公司的计划期量库，通过可选择不同版本计划期量数据可以实现不同的排程计算结果。

利用基于参数化模板的排产工具进行多项目滚动计划的制定，可以实现公司级基于关键资源能力平衡的长周期的生产能力平衡计划和基于跨分厂/车间协作的生产作业计划的编制，并实现对短期作业计划的动态调整，满足公司对计划管理的要求。通过计划执行一体化系统的构建，利用系统提供的科学有效的多级计划体系下的排产策略及模型技术，不但解决公司生产部对部套计划的科学制定难题，而且支持随着部件零件计划期量数据精细化程度的提升，实现企业可扩展的精细化排产要求，在时机成熟时最终实现在公司层面的全面的零件级排产，从而解决企业“边设计边生产”模式下基于有限能力的计划排产问题，也解决了不完备数据条件下的作业计划排程与调度问题，也解决了企业未来生产管理逐步精细化的管理要求。

2）以IOMT系统为核心的实时的资源监管分析平台

随着计算机技术、通讯技术、数控技术和网络技术的发展以及工厂自动化的需要，物联网技术在生产制造过程中得到越来越广泛的应用。为了实现对生产现场进行实时准确的数据采集、数据传输和生产监控，我们建立了一个可定制、可扩充、有技术前瞻性的IOMT（制造物联）系统平台，利用工业网络协议、工业自动化技术和快速识别技术来实现对制造过程中的生产数据和质量数据的采集，通过DNC可实现对数控程序的管理、传输与运行监控；通过RFID/Bar Code实现对物料的快速识别、追踪与追溯，实现对实时数据的记录、统计与分析；系统与MES系统（制造执行系统）无缝集成，通过提供生产现场底层实时、准确的数据，让MES系统能够有效监控生产资源，将设备的运行状况进行统计分析；通过DNC系统来支持对数控加工设备进行联网与通讯、对数控程序进行管理与传输、对数控设备的状态数据进行监控与采集、对设备利用率进行统计分析。通过对数控加工设备的数控系统进行联网管理，实现数控系统与计算机网络的双向通讯，实现NC程序的上传、下载及管理，监控数控设备的开机、关机、运行、故障、停机等状态，将设备的运行状况进行统计分析，同时向MES系统提供底层数控设备实时、准确的基础数据支持，让企业的生产管理者在第一时间了解设备的使用状况，以便及时进行计划的调整与设备维护。

IOMT系统的主要功能模块包括：NCM（数控程序管理模块）、DNC Server（分布式数控服务模块）、MDC Server（制造数据采集服务模块）、PLCS（生产线控制系统）模块。

IOMT构成及场景 放大图片

图 IOMT构成及场景

3.效益分析

通过构建计划执行一体化系统，实现了哈电机公司生产计划的优化制定与高效执行、生产过程的实时感知与动态控制、异常情况的快速响应与处理、产品质量的完全可控可追溯。

通过计划管控平台的实施，计划通过高效的排产软件实现以计算机为主的自动化排产，排产调整便捷、灵活，排产效率显着高，由过去多人多天完成的计划排产任务，只需1人几分钟就可完成。

通过运行IOMT资源监控系统，可以实时监控所有设备包括数字检具的实际运行状态，方便及时地传输生产指令和程序，跟踪在制品的生产进度情况，合理制定设备维保计划和生产准备计划，及时处理生产异常，保证生产安全高效运行，提高OEE指标和TPM水平。

通过平台的建立和信息技术的应用，力求从根本上杜绝源头数据失真、不规范现象；建立信息化质量信息追溯，解决人工追溯记录的实时差性和效率低等问题；提升公司质量管理水平，从主要靠以图纸要求为判断标准的质量检验（三检制度）事后把关的质量管理现状，提高到以预防为主，依靠统计过程控制、零缺陷、质量问题闭环管理等先进技术手段；通过建立质量和成本统一考虑的质量经济性管理理念，建立质量成本管理和相关管理制度，求得质量、成本、利润三者的最佳组合，进而提高企业的综合经济效益。

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