成都新成量：以端到端的数字化集成，打造高端丝锥产品的智能化车间

一、企业简介

       成都新成量工具有限公司，其前身成都量具刃具总厂始建于1956年，是国家“一五”计划重点建设项目之一，是国家工量具重点生产企业和出口基地。公司现有职工1100余名，专业的技术人员200余名，是国家高新技术企业，国家级大型骨干企业。在国内工量具行业中，企业销售规模长期居行业前列。

       成都新成量公司专业从事通用量具、通用刃具、数控刀具、数控专用机床、仪器以及汽摩检具的研发和制造，产品涵盖5大类、600多个品种、数万个规格，拥有各种设备1500余台（套），其中大型、高精度和数控机床400余台，检测仪器360余台，引进了国外涂层生产线和高端丝锥、量规等产品加工设备，具备年生产刃具5000万件，量具量仪200万件，数控刀具45万件的生产能力。

二、企业在智能制造方面的现状
     
       为适应时代变化、市场竞争、企业发展的需要，公司从08年开始推进向数字化、智能化模式转型，委托知名咨询机构e-works对公司信息化顶层设计、车间智能化、智能化物流等方面进行了详细的调研分析和全面规划。经过十几年的不断建设和完善，现已形成以ORACLE ERP、NCC系统为核心，B2B、CRM营销系统为导向，CAX、PLM研发系统为手段，APS、MES、WMS、SRM等供应链系统为支撑，HR、BPM、OA、BI等系统为辅助的成量信息系统体系，建立起跨组织的流程推动机制，实现了营销、供应、研发、生产、人员、库存、财务等全业务链的集团化管控，实现了业务流程的高效运行，通过整合产业上下游，加强了对客户的服务能力，以及供应商的资源整合能力，增强了企业的核心的竞争力。

       通过在营销、研发、供应、制造、服务各环节端到端的数字化集成，公司成功打造以高档丝锥生产线为核心的数字化和智能化生产车间，形成了“设备智能化、物流与供应链协同智能化、生产指挥智能化、决策经营智能化”的成量智能制造模式，被工信部认定为两化融合试点企业，已通过两化融合管理体系贯标认证，标志着公司工业化与信息化融合迈上了新的台阶。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

1.项目背景介绍

       近年来，产业数字化、智能制造与人工智能等新技术在全球范围内加速演进，推动制造业迈向工业4.0时代。众多企业已积极开展数字化转型，通过设备联网、数据采集、MES系统部署等手段提升生产效能。尤其在经历疫情挑战后，数字化已成为企业增强韧性与竞争力的关键方向。在此背景下，将互联网新兴技术全面融入生产运营，以数字化驱动生产效率与品质提升，已成为制造业发展的必然趋势。

       目前，以信息集成为核心的数字化系统在海外企业中已广泛应用，成效显著。实践表明，该类系统能够帮助企业更有效地运用先进管理方法，融合生产经验与专家知识，协同参与实时生产管理，并结合市场动态进行科学分析，从而优化生产结构，创造更高经济效益。

       应对行业竞争，构筑核心优势

       本公司所属的机械加工行业属于传统离散制造与劳动密集型领域，整体数字化与智能化水平较低，产品多集中于中低端，在国际市场中竞争力偏弱。我国作为制造业大国，既要应对国内同质化竞争，也需直面在规模与管理上具备优势的国际企业。因此，本土企业必须加快推进生产制造智能化与运营管理数字化，实现与国际接轨乃至超越。

       生产管理需要

       尽管企业已实施ERP系统，但其功能更侧重于账务、财务管理，难以满足客户需求多样化及企业发展新要求。MES系统则专注于生产过程管控，能够细化至每道工序的监控与管理。若将ERP比作“指挥中心”，负责下达订单与交付计划，MES则是“调度中枢”，确保生产各环节精准执行。由于ERP无法深入工艺现场，企业亟需借助MES系统实现生产过程的精细化管控。

       战略发展需要

       越来越多企业着眼于企业自身发展，迫切希望引入新模式、新业态、新技术。部署APS、MES等系统是将企业的生产过程、财务管理、质量管理、排程、仓储管理、设备互联、决策分析等全部实现数字化管理，通过计算机网络和APS、MES系统加工成新的信息资源，提供给企业管理人员以便于捕捉市场机会、合理配置企业资源、优化组合企业生产要素等，从而在市场竞争中取得优势。

2.项目实施与应用情况详细介绍

       新成量数字化车间建设项目设计方案

       新成量数字化车间建设项目，以打造高端丝锥产品的数字化和智能化车间为目标，项目针对工量具产品多品种、小批量产品经营管理需求，通过对高端产品生产工艺分析，结合智能工厂整体规划，对生产工艺流程进行了重新布局和重组，提升生产效率，实现人机协同管理；通过在外磨、磨沟、磨方、磨螺纹、铲稍等关键工序上应用先进的自动化生产装备，实现生产过程自动化，降低生产成本，提升产品质量；通过应用自动化物流和仓储技术，实现物料的自动配送和存储，提升配送效率和配送准确率；通过对现场基础设施的改造，对现场环境的治理，实现工厂的绿色生产；通过全面的信息技术、数字技术应用，与工业的深度融合，实现从销售订单处理、研发设计、采购管理、生产计划运算、生产任务下发、生产调度、物料配送、自动上下料与加工、自动检测、自动入库、数据时时反馈等全过程自动化管理，实现“横向集成、纵向到底”的一体化智能工厂业务流和数据流，全面提升成量的全价值链数字化转型。

       数字化生产线对生产过程中物料管理、设备管理、工艺参数控制、质量管控等过程实施信息集成，以达到制造过程自动执行、预警、纠错的目的；构筑起完整的企业智能制造、财务与业务一体化的管理体系，打造高端丝锥数字化车间和企业智能运营新模式。通过数字化车间的信息模型，构建从研制设计、运营管理、计划执行、底层控制和设备单元的完备数据链路及工业网络、服务器、数据库、终端设施等硬件终端，多维度进行信息系统集成，打通内部的信息孤岛，使上层管理系统与车间管理系统的互联互通。

       系统总体建设蓝图

       项目一方面对现有的信息化系统拓展应用范围，通过数据总线等技术打通系统壁垒，实现系统与系统间集成，实现跨部门、跨系统的业务域全流程化管理；另一方面对生产管理等信息化缺失的业务，建立新的信息化平台，支持智能制造信息流完整运行。结合产品生产工艺完成信息化、智能化系统集成，实现企业的数字管理。
       项目具体建设内容

       （一）MES系统建设（包含IMD）

       MES建设内容

       MES系统功能覆盖了生产计划、生产执行、设备管理、质量全过程管理及工厂仓储管理等，并与公司其它信息系统如ERP、PLM、WMS、OA等集成，结合配套终端硬件、条码、RFID及网络的运用，实现车间生产进度的实时跟踪，提高各业务流程流转效率与及时性。生产现场质量、生产进度、设备状态、物料消耗等数据及时采集，从而真实反应车间生产状况，实现透明化生产。对生产过程各环节物料、产品的交接数字化管理并实现全面可追溯管理；通过对车间生产加工过程中设备动态信息的及时采集，并对设备的异常情况进行预警和处理，及时追溯问题。通过对设备保养计划的合理制定及实施，将设备保养计划跟生产计划进行关联，持续改进提升设备使用的效率。通过对设备的效能分析，持续改进提升设备使用的效率等。

       MES总体架构设计  
       智能线IMD系统架构设计如下图：  
       资源层

       资源层包括生产过程涉及各种软硬件资源。（资源层不属于MES系统）

       硬件：机床，检测设备，AGV小车，上下料接驳台，立体仓库；

       软件：PLM Windchill、ERP JDE、WMS、AWS。

       连接层

       MES系统与资源层的设备、系统实现互联互通。通过MDC实现机床、检测设备的数据采集。MES系统与AGV小车、上下料接驳台、立体仓库及数控机床集成，实现高端智能生产线自动配送料、上下料和机加工。MES系统与JDE系统同步主数据，Windchill系统将BOM、工艺路线和技术文件同步传递到MES。MWS系统同步向MES写入产成品退库到分厂的信息。AWS系统向MES系统写入设备台账调整、内协委托单、物料基础数据增补的信息。

       平台层

       平台层包括系统管理和基础数据两部分。系统管理实现组织建模、用户及权限管理等系统的基本功能。基础数据定义生产制造相关的静态数据。

       应用层

       应用层包含MES系统生产管理、质量管理、仓库管理和设备管理等核心业务的功能。

       展现层

       展现层的看板管理提供各类报表以及统计分析的图表。    

       建设成果

       物料工艺数据纵向打通

       实现MES和PLM、JDE、WMS、AWS系统的集成连接

       通过车间现场通过工控机直接查看各工序的工艺文件或设计图纸，提升查询效率，避免纸质版本不一致，造成工艺员多次车间回收图纸。实现物料、BOM、工艺数据从PDM直接下达至MES系统，避免数据的重复录入。

       打破“暗箱”管理，实现透明化生产

       本期实施部署覆盖基本整个生产业务，从生产计划到生产过程、质量检验、车间仓储管理及设备故障及运维管理都已覆盖信息化管理。随着系统的应用实施，提高了生产数据统计分析的及时性和准确性。生产管理人员可以实时获知生产现场相关信息，实时做出相应反馈。

       实现质量检验规范化管理、建立产品正反向追溯档案

       整理录入来料检验、过程检验质等标准质量检验模板，通过生产过程管理规范质量检验流程，为产品、半成品、原材料提供有效、规范的管理支持。实现质量检验数据的数字化管理。为后续产品质量改进提供有力的数据支撑。为产品建立完整的生产档案，可以从产成品一直追溯原材料及具体的加工台位、操作人员、检查人员、检验记录、出入库记录等。

       实现车间仓库货位管理和移动作业

       实现各分厂车间各类仓库到货位的精细化管理，应用PDA进行出入库、转移、盘点等现场仓储作业。逐渐提升库管管理准确性。

       实时设备监控和设备全生命周期管理

       建立健全设备档案，完整保存设备信息、图纸资料、验收资料、主要配件信息，以及设备全生命周期中转移、维修、点检、维保等信息。

       结合设备数据采集系统和现场故障反馈处理数据采集，实现车间设备状态展示与数据分析。

       智能化生产

       通过智能调度单元建设以及在智能生产线上的应用，实现了丝锥产品的自动化生产，减少了人工，提升了效率和产品质量。

       （二）WMS系统建设

       系统架构设计

       基于WMS系统，与JDE（ERP）、MES等系统无缝集成，与手持PDA、扫描枪、称重设备、打印机互联，实现产品入库、出库、转移、盘点等业务流程，系统架构如下图：  
       整体功能规划如下图：
 
       项目建设成果

       建立数字化仓储系统，改变原人工方式进行成品仓库业务管理模式，解决寻找产品困难、拣货不准确、重复、遗漏等问题，通过信息化技术手段，把拣货过程纳入计算机管理，降低企业仓库业务差错，有效提高拣货准确率；企业产品实现条码化管理，提高操作效率、规范业务执行，为企业设立统一条码规则，使用二维码对产品进行唯一标识，通过将成品库现有仓库区域拣货方式更改为按客户拣货，提高成品库业务操作效率；系统把仓库所需业务知识集成在软件中，通过简单易用的界面展现业务信息，并指导操作工人进行作业，可以有效降低仓库对工作人员的业务知识要求和业务储备，只需学会鼠标几次点击，就可以任务该工作，对企业的人力资源分配具有良好的优化作用。

       ①显著提高库存准确率

       对新成量储管中心成品库及材料库物料进行数字化仓储管理，规范所有出入存业务流程，增加防错纠错机制，提供报表模块，实时清楚记录日常入库、出库、调拨、库存等数据，提高物料库存准确率，目前库存准确率可达99.8%。

       ②仓库管理透明化

       仓库管理透明化，上下架任务安排、作业进度动态可视化，确保仓库安稳运转；仓库作业过程指导化，产品存放位置数字化，取代对老员工依赖，同步作业任务在线显示，降低操作错误，提升准确率。

       ③量化考核，提高工作效率

       各类仓库作业数据现场自动同步采集，并在任务结束后，实时更新作业数据、库存数据，提升日常作业管控，仓库管理人员工作量可多维度量化，为合理考核提供依据，提高员工工作效率，提高人员积极性。

       ⑤与ERP、MES系统无缝集成，打破信息孤岛

       WMS系统的出入库转移盘点等流程均与ERP的采购、销售、库存管理业务无缝集成，以及MES的出入库业务集成，让数据实时在多个系统之间流转，显示和更新，并对系统间交互异常的数据进行监控，便于管理员检查处理。

       ⑥实现先进先出、账龄管理

       在储管中心成品库及材料库实行按月的账龄管理及先进先出管理，并对账龄的占比纳入公司KPI考核，提升库存周转率，做到库存精细化管理。

       （三）ERP系统建设

       系统架构设计

       主要功能模块：仓储、销售、分销、采购、主生产计划、质量、固定资产、现金、财务应收、应付、总帐、财务报表；物料清单、工艺路线、物料需求计划（MRP）、内协外协管理、车间管理、成本管理、设备管理等。

       ERP系统外部与供应链管理（SRM）、客户服务管理（CRM）、人事管理系统(HR)、企业门户（OA）、商务智能（BI）,产品数据管理（PDM）、产品工艺管理（CAPP）、数控机床自动联网管理(DNC)集成。  
       ERP财务管理

       公司财务信息化建设的总体目标是建设功能完善的财务信息系统、深化财务业务信息系统应用管理，推动成量集团建立规范、高效、稳健的财务管理体系，实现业财税资一体化。拆解目标如下：

       引进国产财务软件，与ERP业务模块对接集成，实现异构系统间业、财、税一体化管理；与银行对接，实现资金支付与付款记账的双向追溯；

       建立符合国家电子发票相关政策与公司业务需求的成量电子发票管理系统，实现开票、收票、存储、查票的一体化管理；

       建立电子档案库，实现新系统核算范围内的所有记账凭证、所有原始凭证的自动归档和关联查询；

       建立支持移动办公的费用控制系统，迁移在用OA平台相关流程，通过与商旅平台集成实现费用事前控制。

       ERP系统建设成效

       通过ERP系统，实现以业务推动财务，产、供、销的高度集成；实现跨部门、跨组织的流程方式推动和细化管理；加强了关键业务管控能力；提高流程运转效率：通过信息化建设将公司的主要业务流程固化在信息系统中，有如将流程处理人员纳入了信息化业务处理流水线，任何节点的低效将暴露无遗，从而提高工作效率。此外，进、出信息处理的唯一性和共享，将消灭信息重复处理带来的低效和可能出现的高错误率。

       （四）PLM系统建设

       建设概要

       项目采用国外PTC公司的三维设计软件和PLM系统，国内CAXA公司的二维设计和工艺编制工具。通过项目建设，基本统一了全公司二、三维CAD设计工具与CAPP工艺编辑工具，采用标准的设计和工艺模板，规范研发和工艺人员使用；加强对设计数据的管理，包括图文档的规范统一管理、数据共享与信息安全；建立规范的技术管理审批流程，包括研发项目管理、变更管理等，由原线下审批转移到线上审批；实现系统与系统间、系统与工具间的互联互通，杜绝信息孤岛，保证数据的唯一性。
       
       建设目标与方案

       建立统一的设计、工艺、技术管理平台，产品综合设计优化能力不断增强，计算机辅助的工艺过程与参数优化水平持续提高，产品数据标准化，通过CAX、PLM、MES集成打通设计与制造环节，最终实现产品设计、工艺与制造的过程控制与过程工程的整合，打造设计生产一体化体系。
       基于Windchill构建产品定义数据的一体化管理平台，并通过与异构系统的集成实现基于信息化技术对产品全生命周期过程的技术管控。以项目管理为主线，以数据为核心，通过对产品BOM的有效管理，打通各个业务部门之间的数据传输瓶颈，确保从设计到制造各个环节高效通畅。

       基于本期项目的范围和目标，我们着重关注产品数据管理。通过本期项目的实施，实现研发管理过程中所创建的产品技术数据的统一管理。确保数据安全可靠，准确有效，并能够实现正确的数据在正确的时间、以正确的方式、传递到正确的人的业务目标。

       （五）IOT网络与数据采集

       建设目标与方案

       建立独立的IT与OT双网络系统，IT网络用于办公，包括办理各项信息系统业务，OT网络用于连接设备，包括加工设备、检测设备、AGV小车、立体库房等，在IT与OT网络建立安全堡垒，既保证重要信息能交互，又能保证网络安全。  
       对设备进行数字化改造，打通设备数据采集接口，建立MDC/DNC数据采集、处理、分析平台，结合OT网络实现对设备的数据采集和数据利用，包括设备OEE分析，以便更加合理对设备进行配置，提高其利用率，从而提高产能和资产回报率；监测产线中生产设备影响产品质量的关键参数，将IOT收集的加工参数与设定参数 进行自动对比，实现良率自动诊断，异常及时预警，大幅提高良率并减低成本；监控机器的运行状态，设备有问题时系统自动报告，处理请求及时推送到相关人员手机，提高故障处理响应速度。

       （六）SRM建设

       目标与蓝图

       基于目前成量已实施系统的情况，对供应链的规划主要是以MES、WMS为核心系统，以SRM、APS为辅助，实现作业高效协同、生产透明管理、物料精准配送以及质量全面管理。

       主要的功能

       供应商全生命周期管理；采购需求计划管理；多策略寻源管理（含采购物资价格管理），支持与钢材价格网、工业品电商平台协同；采购订单全过程管理（含供应商协同管理）；招投标管理；合同管理；管理查询报表；支持移动化，如外部协同及采购订单关键节点，如下图：  
       SRM业务场景：通过与公司现在的ERP（JDE）、WMS、MES、 NCC等系统集成实现对供应商的管理和紧密协同。  
（八）B2B建设

       成量经销服务系统（成量B2B）主要建设了以下功能、流程，这些流程功能的建立最大程度的使成量销售业务数据透明化，以提高成量集团对经销商的服务质量，并加强成量与各经销商的沟通与往来。

       系统架构设计 

       基于B2B系统，并与JDE（ERP）、BI等系统无缝集成，实现订单等相关业务数据的录入、交互、存储、分析，系统架构如图所示：
       系统应用功能

       搭建成量B2B系统，实现成量经销商在平台经销商库存查询、自主下单、订单跟踪、财务对账、满意度调查等功能，完善成量O2O渠道。

       系统采用B/S系统,基于Spring MVC框架开发，包含客户端和管理端。

       客户端系统功能设计主要有：商品查询、各类订单流程、经销商资源共享、对账查询、售后管理、客户信用额度查询、满意度调查等。

       管理端的系统功能包括系统配置；用户、角色、权限管理模块；产品管理模块；经销商管理模块；订单管理流程组；物流公司管理；问卷管理；产品描述管理。

       （九）安全可控核心智能制造装备实施

       关键加工设备应用

       通过购置全自动螺旋槽丝锥磨沟机、数控丝锥槽磨床数控丝锥磨方机、高精度螺纹磨床、数控丝锥铲稍激光打标一体机、丝锥轮廓快速测量仪等设备，以及对自有的高精度数控平面磨床、全自动数控外磨床等设备的升级改造，建设自动化化的生产线。

       全自动操作，实现最大化生产、最低直接人工；

       高生产率实现投资快速回报；

       独特的送料架系统确保各工件在上料时是独立的，并且上料快速、简单；

       单点,全自动补偿修整系统。

       多自由机械手臂实施运用。

       建立工量具切割、切削加工、打磨抛光、上卸料及装配等工艺多自由度机械手臂应用，改变传统作业方式。设计结构紧凑和精密灵活的动作特性，在狭小空间内与加工设备精密结合、灵活作业，利用各种传感器系统实时监控、快速识别、校正，精准取放，提高加工产品的品质和效率。

       机械手臂专为超高精度，快速尺寸更换和便捷操作而设计的。能够磨削任意螺纹形状、任意导程、任意导程角从0°到 15°右旋或左旋，带或不带铲背，多头螺纹，锥螺纹等。

       配有Fanuc LR Mate 1000机械手上下料带抓锥或其他圆形工件。刀具可以定制以适应多种螺纹工件。

       全自动过滤与冷却系统应用

       全自动过滤与冷却系统的整个处理过程包括液位控制、走纸控制、刮板排污控制、过滤泵和供液泵开停控制、补水控制、手/自动控制、指示灯的工况指示以及故障报警控制，全部由可编程控制器控制自动进行。

       自动化物流设备的应用

       建立四条自动RGV配送线，能够满足5道工序29台加工设备的自动送料、接料需求，能够满足研孔、研尖后的粗坯产品送料入库，以及清洗后的成品送检查站的运送需求。

       自动化仓储设备应用

       建立了2个自动立体仓库，解决序间产品临时储存问题，其中综合库库位182个，螺纹磨边库42个。通过和RGV小车对接实现自动出、入库的功能。  
       取得效果

       实现车间数据可视化

       车间现场数据可以通过现场大屏展示，通过设备与加工地图，可以掌握现场所有加工动态，比如设备故障能及时进行提醒，需要巡检可以告知到检查人员等等。  
       实现生产的自动化加工

       通过自动化设备与信息化系统的应用，可以实现现场全自动化加工、自动化配送、自动化出入库，有效的提升了加工效率，降低了人员成本。

       提升产品质量

       通过高端新设备的引入，提升了产品的加工质量。因为生产过程全自动化，减少了生产过程中人为的磕碰、多次装夹上下料等对产品质量的影响，系统自动控制产品的检查，避免了人为检查产品引起的漏检、错检等质量事故，有效的提升了产品质量。

3.效益分析

       工量具智能工厂总体架构建设与仿真分析

       对高端精密工量具生产过程仿真分析，优化重组生产流程，实现数控装备、检测装置、物流的信息集成，建立ERP/PLM/MES等信息管理系统，完成信息化、数字化系统有机结合，实现企业跨部门、跨组织的流程方式推动和细化管理。

       核心数控装备的智能升级改造

       通过对高端丝锥生产工艺分析，结合信息系统实施，对工艺流程重新布局和重组，实现自动化生产，实现生产过程协同，提高生产效率和产品质量，降低产品成本。在外磨、磨沟、磨方、磨螺纹、铲稍、检测关键工艺过程中，通过数控化设备的升级改造及嵌入式控制装置、传感器的使用，实现设备生产过程数据采集、状态监控、信息传递。

       互联互通网络平台和基础设施建设

       通过构建互联互通的网络平台和信息模型，构建从研制设计、运营管理、计划执行、底层控制和设备单元的完备数据链路及工业网络、服务器、数据库、终端设施等硬件终端，多维度进行信息系统集成，打通内部的信息孤岛，使上层管理系统与车间管理系统的互联互通。

       提升企业数字化应用能力

       建立了工业互联平台，通过设备的数字化改造及IT/OT网络的建设，实现设备信息的采集和下发，提升了设备利用率；通过MES、PLM、WMS、NCC、EHR、ESB等信息系统应用和高度集成，实现了跨部门、跨组织的流程方式推动和细化管理，以及信息流、资金流、物流等的高度集成和资源共享；建立了MDC/DNC、BI 、多维报表等数据管理平台，提升了数据采集、处理、分析能力，实现了集团级的业务分析，通过数据驱动各项决策，提升企业的竞争力。

       提升企业智能化水平

       通过工业信息平台与智能生产线的人员、物料、设备等各项生产资源集成，实现了全自动加工的目的，提高了生产效率，降低了劳动成本；