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张晓亮 通鼎互联信息股份有限公司 总经理助理

2020/1/13    来源:e-works    作者:e-works  整理      
关键字:CIO评选 e-works年度盘点 智能制造 张晓亮  
本文为“2019年度中国制造业杰出暨优秀CIO”参评材料。本次将评选出在企业成功规划和实施大中型两化融合或者智能制造项目,带领各方积极推进项目实施并达到预期效果,为企业带来实际效益的制造业企业的优秀CIO。

    一、企业简介

    通鼎互联信息股份有限公司成立于2001年2月,是一家股份制企业,地处江、浙、沪交界的国家火炬计划光电缆产业基地——苏州市吴江区,是专业从事光纤预制棒、通信光纤、通信光缆、通信电缆、铁路信号电缆、射频同轴电缆、特种光电缆、分布式光纤传感系统等产品的集研发、生产、销售和工程服务于一体的光电缆业界大型企业之一。企业在同行业内全省排名前三,2018年度企业营业收入达42.3亿元,现有员工人数3900余人。

    公司主导产品市场销售在通信光电缆行业位于前三名;公司光缆、蝶形光缆生产规模在全国行业同类企业中位列第一。公司是中国移动、中国电信、中国联通三大电信运营商重要供应商之一,获得铁道部、广电、总参、国电通信中心的进网许可证,产品覆盖全国各省、市、自治区,并远销海外。

通鼎互联信息股份有限公司

图1 通鼎互联信息股份有限公司

    二、CIO个人简介

    张晓亮2008毕业于西安财经学院信息管理与信息系统专业,2008年6月到2009年3月就职于江苏省金思维信息技术有限公司从事项目实施工作。2009年3月加入通鼎互联信息股份有限公司并工作至今,主导公司信息化建设和智能制造的推进。

张晓亮 通鼎互联信息股份有限公司 总经理助理

图2 张晓亮 通鼎互联信息股份有限公司 总经理助理

    三、个人信息化从业经历及主要业绩

    实施并上线总部9个事业部SAP-ERP系统、4家子公司SAP-ERP系统、CRM、MES、OA、PTS、WMS、办公楼弱电、厂区监控、数据中心建设、智能制造、服务器虚拟化、桌面虚拟化、数据备份等,其中SAP-ERP项目作为SAP线缆行业成功案例在SAP官网发布。

    通过ERP系统的实施:

  • 实现销售全业务流程跟踪管理
  • 实现可追溯、精细化的生产执行管理
  • 打造透明、规范、高效的供应链管理体系
  • 建立产供销一体化计划体系

    通过MES系统的实施:

  • 实现智能计划调度、精益式拉动物流、全面质量管理、智能设备管控、企业运营控制中心  5大核心价值

    WMS仓储管理系统

  • 采用条形码和移动终端相结合的方式,对半成品进行物料管理和成品的仓储物流管理,主要基于ERP系统进行半成品物料管理与WMS的成品物流管理。

    LIMS实验室管理系统

  • 实现分析数据网上调度、分析数据自动采集、快速分布、信息共享、分析报告无纸化、质量保证体系顺利实施、成本严格控制、人员量化考核、实验室管理水平整体提高等各方面提供技术支持

    CRM客户信息管理系统

  • 实现对销售一体化的全过程管理,使整个业务流程可追溯、可跟踪,避免信息断流,保证数据的完整性、可靠性,为销售业务的改善与优化提供分析依据。

    异构系统集成

  • 通鼎互联的生产制造及应用系统主要包含ERP系统、MES系统、WMS系统及各个系统之间的集成管理。利用无线射频技术、条码技术等标识技术手段,实现了生产过程管控、产品追溯及全生命周期管理等。
  • 通过ERP计划模块与MES的集成,实现计划下达到生产执行的闭环信息流;整合ERP、MES和WMS系统实现物流整体解决方案

    基于数据分析的智能化应用 - 数据中心的建设

  • 公司将ERP平台定位为企业经营数据中心,MES平台定位为产品制造数据中心。
  • 企业经营数据中心为其他业务系统提供订单和财务成果信息;
  • 产品制造数据中心则为其他业务系统提供产品在制造过程中的相关信息。

    大数据技术及人工智能技术的研发应用

  • 通过采用多种智能算法的数学手段建立的智能模型对工厂历史与实时大数据的分析与解读,实现对产品质量、产量、生产状态、人员调度、设备状态、工厂环境状态等进行智能的趋势分析、对策建议、故障定位等,达到对工厂状态全面的预测预警。

    生产过程与工艺质量的优化  

  • 在智能工厂制造过程的各个环节通过应用人工智能技术,如工艺参数的设计、生产调度、故障诊断等,实现制造过程智能化。
  • 针对不同的应用,在实践中不断完善这些智能算法,以期获得与实际过程匹配的、圆满的智能模型,解决工厂各过程中的不确定性,提高效率、节约成本。

    智能设备管控

  • 应用大数据的在线故障诊断与分析装备等手段,实现对设备的预防性维修保养。

    四、近2年在企业主要推进的信息化或智能制造相关项目

    近几年一直在推进“通鼎互联智能制造项目”实施。具体项目情况如下:

    4.1开展通鼎互联智能制造系统架构

    通鼎智能制造以中国智能制造为愿景,打造一个纵向集成“基础自动化、过程控制、制造执行”的智能生产系统,以及具备协同和决策支持能力的全方位、立体化的智能制造平台,最终实现一个通过无边界的无形信息流整合所有有形资源和无形数字资源的智慧通鼎、绿色通鼎,致力成为国内通信企业智能制造的领航者。

通鼎互联智能制造系统架构图

图3 通鼎互联智能制造系统架构图

    (1)设备互联互通(OT、IT网络、数据中心、WMS系统、WCS系统、AGV系统、CRM系统、ERP系统等),通过搭建覆盖全公司的OT、IT网络,结合数据中心、ERP、CRM、移动终端等系统的建设,实现工业全系统的互联互通,将各业务系统进行集成,通过设计相应的智能算法对这些大数据进行处理,将大大提升数据的利用水平、实现大数据的智能化分析;并利用已有的历史大数据中包含的“经验”,采用模糊神经网络(FNN,Fuzzy Neural Network)、信息融合(Information Fusion)、多智能体(MAS,Multi-Agent System)以及自学习算法(Self-Learning Algorithm)等数学手段,建立较为精确的、与实际拟合较好的智能化工厂模型,让智能工厂具备智能化的“大脑”,建成具有一定人工智能(AI,Artificial Intellegence)的智能工厂,为公司提供基础运营数据,实现经营、管理和决策的智能分析;

    (2)通过生产过程数据采集、智能传感器、RFID、物联网等技术,开发智能光缆设备、智能物流系统、智能立库及控制软件。通过异构系统统一建模,支持智能化异构系统数据采集,综合利用自动控制技术、互联网技术实现对生产全过程的监测和控制,提高产品质量和生产效率,实现车间物流的自动配送,使得原材料、产品、设备三方面更紧密的集成和互联,对产品生产全过程进行更科学的管控并追溯。实现光缆制造的自动化和智能化;

    (3)开发适用于光缆制造的MES系统、集中监控、EMS系统等,在公司的运营经营层面,我们采用ERP系统实现企业的资源计划;其下是MES 系统管理工厂的整个制造过程,以加强ERP计划的执行功能,把EPR计划通过执行系统与车间生产现场控制系统联系起来;在MES 系统之下,是所有设备的控制层,包括PLC、专用控制器等自动化、智能化设备;最下面是设备层,包括智能工厂所有生产与支持类的执行部件。基于这样一个完整的智能化管理与控制的链条,将实现智能工厂各种计划与任务的精准执行。 实现光缆制造过程的信息化和智能化。

    4.2组织开展数字化车间建设

    光缆智能工厂的建设基于智能化的总体规划,项目实行模块化建设,实现从原材料进厂入库→生产→测试→加工→包装→入库的全过程生产自动化、检测自动化、物流自动化等全流程的自动化生产。通过厂房设备扩张的模块化,实现新旧模块物流自动化的无缝对接,进而实现智能装备的集群。主要建设目标如下:

    (1)设备数据采集与互联互通

    智能制造是信息化与工业化的深度融合,构建生产过程数据采集和分析系统,完成生产进度、现场操作、质量检验、设备状态、物料传送等生产现场数据的归集与分析,为实现企业柔性定制生产、智能控制等智能化制造过程奠定坚实的数据基础。首先,需要进行网络化改造,实现生产设备互联网络。然后,需要结合工厂实际情况,开发部署生产过程数据采集监控系统,实现生产现场数据的建模与采集。最后,建立生产过程数据融合平台,为MES系统提供完善的数据源及访问接口,完成数据智能化分析,最终实现智能工厂的建设。

    (2)生产设备网络互联

    工业生产环境通常由大量复杂的异构系统组成,从网络拓扑来分,既有各种生产设备组成的专用协议网,也有基于通用TCP/IP协议的公共局域网;从网络传输介质来分,既有各类无线传输网络如Zigbee、WiFi等,也有有线IP网;此外,还有大量未连接到网络的独立设备和传感器。由于这些异构异质的网络在通信协议、数据格式、传输速率等方面具有高度的复杂性和差异性,需要一个统一的通信机制,实现数据传输方式的融合,已经广泛应用的TCP/IP网络成为实现生产设备网络互联的首选。主要网络架构为:

主要网络架构为

图4 主要网络架构

    (3)生产过程数据采集

    实施SCADA系统实现如下功能:

    ①异构系统统一建模。底层设备数据经过互联及协议转换,具备信息的可采集性。应用数字化车间信息模型构建方法,完整地描述整个车间范围内的所有装备、制造活动和生产过程,统一各异构系统的信息模型。

    ②支持智能化异构系统数据采集。通过支持OPC、OPC UA或MODBUS-TCP等多种接口形式,SCADA可完成与各异构系统的数据对接,实现设备通信融合。通过制定生产设备信号量字典表,并结合压缩感知能信息获取理论,SCADA系统可实现不同厂家不同型号设备数据点的采集,完成各数据点与统一模型的转换。

    ③实现混合云系统架构。通常出于安全考虑,企业更愿意将数据存放在私有云中,但是同时又希望可以获得公有云的计算资源。混合云将公有云和私有云有机结合在一起,既能保证业务的安全性又能实现资源的动态扩展和灵活管理,是实现公有与私有资源完美平衡的解决方案。将企业按工厂或车间划分区域,在每个工厂或车间中基于私有云部署SCADA系统,采集该区域内的数据,完成原始数据到预定义数据模型的转换,并存储到私有云数据库。

系统架构

图5 系统架构

    4.3建设能源管理系统

    公司光缆生产区域针对电能进行监控管理,通过电能管理平台,将所有电表联网,实现集中管理。其主要功能包括:能对主要生产设备的用能信息及配电房等能效信息数据进行实时采集及监控,全面掌握车间电能的消耗情况;通过系统自动能耗分析,全面、准确、实时地反应车间的能耗成本,统计、分析对比单位时间内,单台产品能耗成本,分析能耗成本走势,降低能源浪费、提高能源使用效率,帮助公司寻求成本更低的能源使用方案;通过对能源消耗设备进行点检巡检管理,确保设备的安全运行,并根据负荷峰谷平曲线,辅助车间进行生产管理,促使设备在最佳状态下运行;根据单位产品耗能指标,可精确预算月、季、年度能耗量、费用预算,最终达到节能目的。

能源环境控制中心

图6 能源环境控制中心

能源管理系统平台

图7 能源管理系统平台

    公司对生产通过对电能的管控,帮助运行管理人员发现隐含漏洞;降低运行维护成本,包括通过监测分析优化各种耗能设备的运行和使用;实现自动化监测系统的全面监测,减少故障的发生;实现对能耗指标的评估、能耗结构分析和能耗成本分摊。

    4.4建设智能物流系统

    (1)系统层次结构

    该系统作为总系统的一个分系统,具有独立的控制、故障诊断功能,同时又能与其它分系统及上位信息控制系统配合,实时通讯,以保证整个控制流程的流畅及稳定。下图是系统层次结构示意图。

系统层次结构

图8 系统层次结构

    自动化系统采用集散型控制方式,即现场区域控制,计算机局域网通讯,最后进行集中监视、管理的系统控制方式。这种控制方式保证每个子系统都能独立控制,同时在上位监控机上又能做到集中监控,使得整个系统的结构完善、性能可靠。

    (2)AGV中央控制系统

    中央控制系统控制着命令接收、命令处理、小车控制、所有通讯,系统自带诊断程序,可在线或离线对用户程序进行跟踪或调试,可实时查询自动引导运输车状态,也可对整个自动引导运输车的各部分系统功能进行监测。系统根据上位计算机下达的命令产生自动引导运输车装卸货任务,并通过对下述功能的管理,实现AGV系统的正常运行和调度。

    4.5建设智能立库系统

    建设自动化立体仓库,改变劳动密集、效率低下的落后面貌,拓展仓库功能,使之从单纯的保管型向综合的流通型方向发展。

    4.6建设安全生产管理一体化平台

    通鼎互联安全生产管理一体化平台,是针对企业实际安全管理业务设计和开发的信息系统,平台借鉴了大量国内先进的安全生产管理经验,符合GB/T28001-2011《职业健康安全管理体系》、GB/T 33000-2016《企业安全生产标准化基本规范》和行业标准化的相关要求,为企业安全生产业务的动态监管和突发事件应对提供信息化智能辅助支持,功能包括企业基础信息管理、风险源管理、在线监测预警、隐患排查治理、应急管理、职业卫生管理、安全生产一张图、移动应用等,其重点采用物联网及人工智能技术,围绕“人机环物”四个要素,实时感知企业内部人的违规操作行为,设备的运行情况,环境状态,物料属性,实现安全风险动态感知,事故隐患即时告警,解决了安全生产智能监管长期存在“最后一公里”难题。

    平台深度融合了“多协议通讯、安全防护、主机存储、物联网网关、智能识别”等业务环节,解决了一体化平台基础设施的“规划、分配、调度、管理”等难题,将平台部署上线周期从“周”缩短到“天”。

安全生产管理一体化平台

图9 安全生产管理一体化平台

    4.7实施应用几套信息化管理系统

    (1)ERP系统

    通鼎互联ERP系统采用分模块设计,先后完成成本会计业务、财务会计业务、采购与库存业务、生产计划、销售与分销业务等五个独立功能模块的建设,并逐个实施,再集成调试、测试验证,实施过程中清理、规范和优化相关业务流程,并最终目标实现支撑销售全业务流程跟踪管理,支撑可追溯、精细化的生产执行管理,打造透明、规范的、高效的供应链管理体系,建立产供销一体化计划体系。

    (2)MES系统

    MES系统上线难度高、时间长、花费大,但往往上线后效果并不佳,我们通过大量地分析MES案例,在充分分析上线前期、上线中期、上线后期等阶段,得出的结果是:MES项目虽然是个IT信息系统,但更重要是它是一个现场应用的系统,所以它对于人、机、料、法、环,各方面提出了较高的要求。上线MES前可行方案是先进行一些精益管理方面的辅导,使在工厂在人员、现场管理方向可以达成共识。

    基于此情况,提出了“精益管理指导+MES落地”的总体解决方案:

    应用MES系统,一定要先推行精益管理,因为MES系统融合了精益的理念,我们基于整体工厂的“生产管理价值流分析”,进行各价值点分析,建立公司智能工厂管理思想。

MES系统

图10 MES系统

    (3)智能仓储系统

    公司在光缆生产过程中采用条形码和移动终端相结合的方式,对半成品进行物料管理和成品的仓贮物流管理,主要基于ERP系统进行半成品物料管理与WMS(Warehouse Management System)的成品物流管理。

    ERP管理系统,通过条码管理控制,通过扫描和录入光缆条形码,保障从前道各种原材料选配到光缆成品再到成品检测入库的准确性及可追溯性。

原始光纤盘号

图11 原始光纤盘号

着色光纤盘号

图12 着色光纤盘号

成品盘号

图13 成品盘号

条码盘号扫描录入系统

图14 条码盘号扫描录入系统

成品条码盘号

图15 成品条码盘号

    (4)实验室信息管理系统

    通鼎互联智能检测在实验室通过CNAS实验室认证后,在行业内首家引入实验室信息管理系统。LIMS实验室信息管理系统是由计算机硬件和应用软件组成,能够完成实验室数据和信息的收集、分析、报告和管理。LIMS基于计算机局域网,专门针对一个实验室的整体环境而设计,是一个包括了信号采集设备、数据通讯软件、数据库管理软件在内的高效集成系统。以实验室为中心,将实验室的业务流程、环境、人员、仪器设备、标物标液、化学试剂、标准方法、图书资料、文件记录、科研管理、项目管理、客户管理等等因素有机结合。

信息管理系统

图16 信息管理系统

    (5)CRM系统

    通过CRM系统能够实现对销售合同的全过程管理,包括对销售合同的记录、合同金额的限制以及合同的下达,合同的生效、失效等等业务操作。

    CRM系统能够依据销售合同生成对应客户的销售订单并据此完成销售出货等后续业务流程,使合同与订单、出货单形成明确的对应关系;通过从客户档案建立-销售合同录入-销售订单制作-出货计划制定-销售出货完成的业务一体化操作使整个流程可追溯、可跟踪,避免信息断流,保证数据的完整性、可靠性,为销售业务的改善与优化提供分析依据。

    销售业务能够按照销售部门、销售业务员的维度进行统计分析,为日后部门考核、业务员考核提供参考依据;销售员能够实时对销售订单的执行情况进行查询,以跟踪销售业务的进展状况,提高客户满意度。

    对客户按照不同的地区及类别进行分类,通过客户档案的建立及编码方案的制定完善对客户的管理,并能通过对不同客户设置差异的信用政策进行信用管控;建立销售价目表实现针对不同客户的价格管理,并能将此作为销售订单的价格参考依据执行销售业务。

    通过对销售系统的业务单据和应收系统的集成衔接,整合公司从销售订单到出货及立应收的整体应用平台,分工作业,信息共享,逐渐消除现有多处手工帐管理的现状,降低月底繁琐的对账工作。

从销售订单到出货及立应收的整体应用平台

图17 从销售订单到出货及立应收的整体应用平台

    通过CRM管理体系统的使用,能有效提升合同订单的执行效率,优化合同执行的客户体验,加深业务洞察优化决策,规范销售过程管理,并能支撑通鼎集团的信息化管控,支持组织机构的变革和多组织的协同管理。

    (6)设备管理系统

    通过设备管理系统的应用,其意义不仅仅在于对于软件功能的应用,更为重要的是通过这样一个平台搭建过程,能够将公司玩境各组织机构原来参差不齐的管理模式和数据模式统一起来。通过实施初期的统一规划,使得企业内部的编码,点检流程,数据格式等有机的统一起来。通过设备管理系统的系统实施,以采集的监测数据为支撑,做到设备状态预警,驱动检维修工作,工作无缝衔接,为管理层提供有效的检修资源合理计划、检修工单的合理安排等管理工作和考核的平台。

    设备管理系统的目标是要帮助设备人员实现各种设备正常运行,并保证对设备进行科学的修理及保养,设备管理达到下列目标:

    保证设备最大限度的正常运行:通过本系统以实现采取严密的维修及保养计划来维护作业的

    对设备维修及保养过程进行记录:记录设备维修及保养的各个过程,做到有据可依、责任到人。 

    减少设备维修及保养的成本:通过过程管理的开展,一方面可以通过科学管理实现减少设备维护成本,另一方面可以减少人为原因造成的浪费。

    五、个人在智能制造工作中的体会或观点

    公司的信息化建设主要是围绕建立相对统一、集成的信息化平台展开,在生产线上的信息化主要是推动“机器换人”,解决物料在工序之间流转方式从依靠人工与行车转到自动输送,取得一定成效。从公司自身出发,信息技术对传统企业的影响正在不断扩大,为推进“智能制造”创造了条件。

责任编辑:张瑾
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