制造业信息化综合集成技术的开发与应

制造业信息化综合集成技术的开发与应用发表时间：2011/3/26沈克郭彪刘延辉张洪威付淑芳谷月来源：万方数据关键字：PDMERPDNC信息系统集成技术信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享以北京石油机械厂(以下简称北石厂)信息化综合集成平台建设为例，阐述了制造业信息化集成系统的目标以及实施方案，重点介绍了实现PDM与ERP系统集成以及实现PDM与DNC系统的集成的技术开发与应用效果。实现了基于集成的管理创新和设计创新，消除了企业在异构信息系统下的信息孤岛问题，以及业务流、数据流无法协同的瓶颈问题。解决了以小批量多品种生产为主要特征的生产企业实现数字化和网络化制造所需要的信息集成问题，初步实现PLM与ERP系统互操作的协同。我国机械制造业行业种类多、生产模式复杂，企业规模大小不等，经营管理水平不齐，企业实施信息化的基础条件参差不齐，亟需解决的问题也不尽相同。因此，企业信息化建设必须从企业实际需求出发，确定好信息化的范围、内容和进度。企业信息化包含多项信息技术，牵涉企业的各个业务领域，目前国内很多机械制造企业信息化建设已经进人高速发展阶段，先后完成了多个子系统建设(如CAD、CAPP、CAM、MIS、PDM、OA、ERP等系统)。此时，如何将这些系统有效集成，优化配置，协同工作，发挥企业信息系统的整体优势，成为企业不得不面对的首要问题。本文以北京石油机械厂(简称北石厂)信息化综合集成平台的建设为例，介绍了制造业信息化集成的研究和应用。1实施目标与计划项目实施前，北石厂已经搭建了研发信息化、管理信息化和制造信息化的多个平台，数个应用系统在成功运行，奠定了数字化工厂的基础。北石厂综合集成项目的目的是在国产软件的支持下，将企业现有的企业资源计划(ERP)系统、产品数据管理(PDM)系统、数控机床网络控制(DNC)系统与办公自动化系统(OA)等应用系统进行高度集成，建立综合的企业集成管理系统。项目遵照“效益驱动、总体规划、分步实施、重点突破”的指导方针，首先搭建一个信息管理平台和流程管理平台即自动化办公系统(OA)，将信息发布、流程审批、即时通讯、知识管理等功能纳入其中。在流程管理平台基础之上，建立常用的协作管理应用；同时在此平台上实现多个异构系统集成的单点登录功能，实现各系统用户的统一管理，为员工提供“一次登陆、多系统通达”的便利，淡化员工对业务模块和分类信息系统的概念，通过统一的访问控制管理，使得集成系统展现用户有权访问的应用。另外，将实现PDM与ERP的集成、PDM与DNC的集成、OA流程审批与ERP单据处理的集成，最终建立一个以企业协同业务集成系统为核心的业务综合管理信息平台，解决以小批量多品种生产为主要特征的生产企业实现数字化和网络化制造所需要的信息集成问题，初步实现PLM与ERP系统互操作的协同。2实施方案及特点2．1建立以协同业务集成系统为核心的业务综合管理信息平台首先，建立了以协同办公平台为核心的“集成管理平台”，它突破原OA系统的限制，将党建专栏、产品信息、企业管理、公文发布、企业动态等内容在统一的信息平台上进行展示，将人事管理、生产管理、技术质量等业务在平台上分类管理，将办公平台、研发平台、管理平台、制造平台等业务系统进行整合，使得北石厂集成管理平台充分具备信息发布、档案管理、业务综合集成的强大功能。北石厂集成管理平台按不同应用层次，可以划分为面向浏览用户的外部公共信息和面向系统用户的内部信息，通过统一的平台集成显示这些信息，解决过去无法实现的外部公共信息与内部信息共存的问题。以采购业务过程管控为例，将ERP系统中的采购单与集成平台的流程审批进行集成，即在ERP中录入采购单，通过点击传送表单按钮，可将采购单中的关键信息(单头采购信息、单身物料明细)传送到集成管理平台中，生成相应的采购合同审批单，然后进行相应的流程审批，审批过程中，在ERP的“录入采购单”中可以随时查看审批情况(包括流程审批人、审批状态、审批时间等信息)，所有审批结束后，会将审核结果从集成管理平台中回送到ERP系统，并自动完成ERP系统中对应采购单的审核。以协同办公平台为核心的综合管理信息平台的实施已经在北石厂信息化建设中发挥了重要作用。2．2完成单点登录及统一用户管理北石厂所应用的OA系统、ERP系统、PDM系统、AM即时通讯系统等拥有各自后台来管理账号及密码，且分别通过各自的登录方式(B／S或C／S)进入各个系统。一方面如果企业人员信息发生变化，系统管理员需要进入不同的系统逐一进行更改，容易出现遗漏；另一方面普通用户分别进入各个应用系统时，仍需要重复输入用户名和密码，使用的系统越多，越感觉繁琐。项目组通过对各个异构系统的研究与开发，最后形成了一套单点登录的解决方案，可以实现用户在登录集成管理平台后，直接在该平台上启动ERP、PDM等业务系统，无需多次输入各应用系统口令，实现了在OA中单一验证，多系统通达，大大简化了操作过程。北石厂集成管理平台还实现了多个异构系统的统一用户管理功能，即在集成管理平台中可以实现以下功能：1)新建集成管理平台账号时，可以有选择的勾选是否需要在其他系统中新建相应账号，并且进行账号、密码的同步；2)可以在0A的用户列表中很方便的查看该用户在其他系统(ERP系统、PDM系统、AM即时通讯系统)的对应账号，随时了解所有用户在各信息系统中的账号分配情况；3)在集成管理平台中，可以设置是否“停用”该用户在其应用系统中的账号。2．3PDM与ERP系统的集成随着北石厂信息化建设的不断推进，企业对PDM系统与ERP系统的应用也越来越深入，虽然北石厂PDM系统与ERP系统在应用目标、应用范围等方面有所不同，但是，由于同一产品的形成周期涉及PDM和ERP2个领域，所以，对PDM与ERP系统进行信息集成，对于优化设计和制造过程、加速产品从设计领域到制造领域的转化、有效缩短产品形成周期，促进企业技术创新都具有十分重要的现实意义。以往在系统的应用过程中，技术人员除了需要在PDM中维护产品设计类图样等基础数据，还需要在ERP中对应着维护一套产品基础数据(品号、BOM、工艺路线)，大量的、重复的数据录入工作耗费了设计人员大量的时间和精力。北石厂项目组参考国内外相关集成案例，并结合企业特点，最终确定了企业当前需要解决的首要问题是ERP基础数据的手工录入效率太低且多次重复录入。因此，初步形成了北石厂PDM与ERP系统集成方案，内容包括从PDM系统将新建的设计物料清单、产品工艺卡片信息抛转到ERP系统，ERP系统根据上述的信息生成相应的基础数据(品号信息、BOM用量信息、产品工艺路线)。PDM与ERP系统的集成，减少了数据的重复手工录入环节，批量导入的实现使得新产品能够以更快和更低的成本进入制造流程。实现PDM与ERP系统之间有效的集成能使设计和制造部门之间快速、精确地传送信息，尤其是提高了从PDM系统中的设计BOM到ERP系统中的制造BoM之间的快速转换，加速了工作流程，大大提高了技术人员的工作效率，给企业带来了巨大的经济效益。2．4实施DNC与PDM系统的集成提升企业制造能力北石厂于2005年开始实施数控机床网络DNC项目，进行通讯和管理模块的运行，在此基础上，北石厂将增加刀具管理模块及机床利用统计分析模块，以提商企业对数控机床管理的深度，促进企业车间生产。让企业有效地控制生产成本，降低生产能耗，同时合理的安排生产，以提高工作效率和经济效益。图1车间DNC应用方式示意图在PDM系统中集成数控机床网络DNC系统后，当工艺人员向PDM服务器上传文档时，同时由PDM服务器自动向下级分厂DNC管理服务器下发，DNC管理服务器继续向下级车间DNC通信服务器下发。这样当操作工需要数据时，直接从距离其最近的车间服务器下载，这时数据的传递已经不走企业主干网，而是车间内的局域网，确保数据传输效率及PDM系统的稳定，车间DNC应用方式图如图1所示。为保证DNC服务器与PDM服务器上文档的一致，必须在DNC服务器上建立与PDM服务器一致的文档结构树。对DNC系统产生的数据进行全面管理，PDM系统集成了CAD／CAPP／CAE等系统，再将DNC系统集成后，将大幅提升企业制造能力。2．5管理信息化研发信息化制造信息化的综合集成将北石厂协同业务集成系统与ERP系统、PDM系统进行集成；将PDM系统与ERP系统进行集成，PDM系统与DNC系统进行集成，最终实现管理信息化、研发信息化与制造信息化的综合集成平台——业务综合管理信息平台，实现企业资源的综合利用、加快科技进步步伐、提高自主创新能力。经营管理平台提升企业的资源计划及控制能力，技术管理平台提升企业的技术创新能力，数字化制造提升企业的制造能力，3个系统以业务综合管理信息平台为载体进行业务协同，极大地提升企业的协同能力(人之间、部门之间、上传下达等)。协同业务集成系统具备在未来向企业门户扩展的能力(不包含在本项目)，此次综合集成工作集中在：图2系统综合集成示意图1)建立协同业务集成系统，整合现有的OA、ERP、独立工作流、独立即时消息等单元应用；2)PDM和ERP的集成，实现2个系统之间Item、BOM、Routing等信息的交换；3)深化ERP系统的应用，体现在ERP向车间下达工单并从车间收集工人报工信息以及设备信息，需要网络DNC在目前现有代码传输的基础上实现设备信息采集及统计分析；4)提升PDM系统对网络DNC系统的数据支撑能力，让车间操作层能方便的访问所需的图样、规程等信息；5)实现协同业务集成系统、ERP、PDM、网络DNC等系统的单点登录。3效益分析从2002年企业信息化全面建设以来，北石厂的经济效益快速递增，在企业员工定额增长不足百人的前提下，工业总产值从2002年8000万元，猛增到目前的13亿元，增长超过10倍。本项目实施时间恰逢2009年的全球金融危机，国际油价大幅下跌，国内外油田大量封井减产，石油装备企业也面临着前所未有的挑战，北石厂深刻意识到这是一个危机，也是一个战略机遇期，应该抓紧时间苦练内功，加大信息化投入力度，将“制造业信息化综合集成技术的开发与应用——石油机械厂”项目列入提升企业综合竞争力的重大项目，全厂上下全力以赴，积极配合，不仅完成项目各项任务，还借助项目提高企业的生产管理水平，提升研发设计效率，加快企业产品制造速度。3．1系统集成提升企业竞争力北石厂通过集成管理办公平台的建立，以及PDM与ERP的集成，PDM与DNC系统的集成，提高企业内信息系统利用率，使得企业信息系统中数据具有唯一性，实现了数据的高度统一，提高了设计人员和管理人员的工作效率，减少不必要的人员工时浪费，有效降低企业产品成本。信息系统有效集成后，研发人员在设计产品的同时可以关注PDM和ERP系统数据，关注数控加工设备的加工能力和参数，有效提升研发水平；制造车间管理者通过对数控机床的深入管理，提高数控机床利用率，加快制造速度，使得企业可以快速应变市场，及时把握新的市场机会，占领更多的市场份额。3．2系统集成促进科技创新在系统集成实施的推动下，2009年北石厂科技创新取得重大进展，获9项产品实用新型专利，2项发明专利，有19项新产品开发项目进行研发，其中4项新产品开发项目通过集团公司专家组验收，国家重点新产品CGDS近钻头地质导向钻井系统产业化项目的产品已经在多个重点井及复杂井位使用，反响良好。集团公司重大石油钻井装备——海洋平台用顶驱装置产业化项目顺利实施，并于2009年5月，首台450t海洋平台用顶驱装置在渤海湾BZ28—2S平台安装调试并顺利投入使用，该顶驱装置将在该平台陆续完成53口井的作业任务。3．3系统集成得到社会广泛认可伴随着系统集成项目的逐步实施，2009年北石厂信息化备受社会各界关注，先后荣获“2009制造业信息化优秀实践奖”、“2009信息北京十大应用成果奖”、“2009北京市两化融合优秀应用奖”、“2009中国制造业信息化管理创新奖”、“2009两甩综合集成优秀示范企业”以及“2009年中国制造业杰出CIO”、“2009年度优秀CIO”奖等荣誉称号。2009年初，工信部软件司领导来北石厂参