MES助推智奇从“制造”走向“智造”

    智奇铁路设备有限公司（以下简称智奇）成立于2007年，由中国铁道科学研究院、太原重型机械集团有限公司及意大利路奇霓铁路产品集团联合出资，是中国首家高速动车组轮对生产和检修基地。智奇主要为高铁列车、动车组列车、城轨车辆以及其他铁路车辆生产轮对、轮轴零部件及其关联件（包括轴承组装、制动盘组装），现已形成年产5万对轮对的新造和检修能力。

    多年来，智奇持续推进信息化建设，促进两化深度融合，并积极开展高铁轮轴智能制造建设，其“高铁轮轴智能制造试点示范”已入选2018年度智能制造试点示范项目。

战略升级 全面布局智能制造

    智奇从几年前就开始思考如何实现从车轮加工业向车轮服务业转型，通过积累轮对从生产到运维的信息，为客户提供增值服务从而强化与客户的关系。近年来，随着国家各项智能制造政策的持续出台，智能制造持续升温，并已成为制造业转型与升级的重要抓手，智奇也关注到了这一趋势。

    在智能制造方面，智奇早在2009年就开始投入自动化与信息化布建，包含智能制造涉及的ERP、PLM等系统，但过去只是单一试点并没有全面推广和整体规划。通过近年来的不断探索，智奇意识到智能制造是一个覆盖整个价值链的系统工程，需要结合公司的发展现状和未来趋势，对智能制造项目进行全面布局与统筹规划。

    2017年，智奇启动了智能制造升级项目，组建了专门的项目团队，并与合作了近八年的鼎捷展开了进一步的深入合作，共同探索从“制造”向“智制”转型的新路径。

    对于智能制造升级项目，智奇拥有明确的目标，主要包括：

    1)将智能制造作为驱动力，提升效率，巩固产品质量，提高企业管理水平，保持企业在行业中的竞争力和领先水平；

    2)通过提效率、降成本，从而为用户提供更多的增值服务，充分挖掘客户价值；

    3)为实现产品全生命周期的管理打下基础。

直击痛点 开启智能制造升级新征程

    在智奇开展智能制造建设过程中，推动数字化转型，创造新价值服务模式，是其主攻方向。在智奇看来，它正经历从自动化、网络化到数字化阶段的转变；在数字化转型道路上，只有先打好基础，搭建数据模型，形成自动反馈机制，才能实现智能化。

    智奇希望以全业务流程数字化为突破口，通过数字化技术，把业务流程中涉及的各个环节串联起来，让信息传递更流畅，并做到追踪管控、模拟与优化，进而找到转型升级的新商业模式。

    在数字化技术应用方面，智奇先后在2010年，引进了HR/工作流/ERP/条码系统并完成上线；2011年，实现全面预算管理及BI上线；2015年，内控预警与PDM系统上线，对系统进行了集成，实现了信息的实时共享，大幅提高了流程运行质量与效率，并形成了以鼎捷ERP系统为核心，集成了衡计分卡、运营管理、全面预算、精益生产、6S、项目管理、商业智能以及条码等理念和手段的一体化管理平台。如图1所示。然而，仅仅只有以上信息化系统，智奇很难完成对从运营到生产现场的精细化管控，造成整体信息化效果大打折扣。

    基于此，智奇的智能制造升级方案计划以生产管理系统和智能分析系统为依托，建立以自动化设备为驱动力的智能加工中心、以数据采集与监控功能为主的中央集控中心、以MES系统构建的制造执行系统、以及智能物流与仓储系统等，以加快推进生产执行、过程控制及企业管理全面数字化、智能化进程，完成产业和服务的升级，见图2。

    鼎捷作为智奇重要的合作伙伴，在“虚拟制造、智能检测及分析、智能生产制造、柔性智能装配、智能物流及仓储、数字化管理系统集成”等环节提供具体方案，协助智奇通过此次智能化转型加速实现自动化及信息化的全流程纵向集成，打造高效运营的智能制造工厂；构建检修服务流程一体化的数字化平台，提供优质高效的产品检修服务；整合产品全生命周期的内外部运营数据，开创知识基础的价值营运模式。

图1 智奇智能制造发展历程

图2 智奇智能制造战略蓝图

量身定制 打造以MES为核心的智能制造工厂

    为帮助智奇打造真正意义上高铁轮轴及组件生产、装配一体化的智能制造工厂，鼎捷为智奇量身定制了“生产设备网络化，生产数据可视化，生产文档无纸化，生产过程透明化，生产现场少人化，生产环节智能化”的智能制造目标。

    基于以上目标，智奇智能制造升级项目第一阶段的工作重点为：以高铁新造轮对产线为试点，打造以MES为核心的生产精细化管控指挥平台，实现IT与OT整合及跨系统集成，再结合RFID射频技术应用于仓储与物流管理，实现自动加工、自动物流，达到精益化、可视化与透明化管理。其中，搭建MES平台是第一阶段导入的核心。

    智奇在构建MES平台过程中有以下四大重点工作：

    （1）实现新造轮对营运流程的全面信息化，贯穿自动化排程与派工，流程作业升级，营运流程与车间流程同步，逐渐架设车间与运营数字战情室。

    （2）实现新造轮对生产过程全面自动化，包括质检的自动化，生产设备的联动、互锁，在制品的全面追踪，通过RFID进行管控。

    （3）实现整个新造轮对机台的全面联网化，架设完整的制造型平台，将现场数据进行充分地集成与连接，采集设备运转过程数据。

    （4）实现新造轮对的开发与制造一体化，通过工位屏及时更新最新版本的工程段技术文件，通过加工程序的优化和模拟的程式，进行工艺路线的刀具切削空间优化。

    围绕以上工作，智奇的MES系统实施主要分为两个阶段来完成，第一阶段：实现物流控制与操作应用，自动加工程序自动调用，引进自动物流、射频管理技术，并实现基础文件版本自动化管理。第二阶段：继续强化MES平台，并优化应用界面。

    值得一提的是，作为公司的智能制造中台，智奇的MES系统与MDC、ERP、APS、PDM、DNC等系统以及底层设备进行集成，通过系统集成保证了数据的有效转换和准确可靠，实现了从运营层到执行层，并最终到控制层数据的闭环管理：首先，MES系统接收APS生产计划，从ERP获取生产订单资料，再从PDM系统获得相应产品工艺路线与工艺的信息。然后，在生产线执行阶段，从MDC系统获取监控设备状态，根据生产计划去DNC系统下载加工程序；根据现场运转情况去分配物流，通知物流什么时候给配料，什么时候运货等；对接自动测量系统，质检数据可以自动传输到MES系统。

    此外，为了提高物流效率，智奇引入了RFID技术。从物料入场开始，即给予唯一RFID标签，并对物料调拨、物料出库，以及生产过程每一道工序运转，比如物料何时上机台，何时开始加工，何时结束加工，何时进行测量，何时转移到下道工序等，均通过RFID进行监控和记录。

    按照以往的作业方式，库管人员、叉车人员需先对物料进行清点，送到库房并在看板上记录；如果人员临时更换或请假，就很难知道车轮的具体摆放位置。而应用射频技术，针对库区进行整体的物流和定位规划之后，即使在办公室，通过MES系统也可以查看和获知物料的存储量、位置等信息，实现仓库的可视化、透明化，使得物料管理和物流效率明显提升。同时，管理人员可以通过物料在生产过程中的监控，对生产流程进行优化，提高生产效率。

    通过智能制造项目第一阶段的上线，智奇在智能化升级方面取得了阶段性成果，获得了高度认可。

    （1）生产作业智能化

    在MES系统实施之前，产品加工之前的工序如核对轮子属于哪种规格的产品、确认设备加工程序是否符合要求、作业指导书是否到位、辅料是否足够等工作都是由人工来盘点，工作效率较低；系统上线后，通过RFID芯片自动识别车轮，确认当前加工车轮与设备加工程序是否一致，并通过工位屏查询电子作业指导书、辅料用料申请信息，快速高效且不易出错。

    （2）实现可视化、透明化管理

    通过现场设立工段电子看板，可以直观了解整个工段每一道工序、每一工位当前的生产加工状态，比如等待加工、加工中、加工完数量，以及加工过程中出现的不合格品情况；现场待定储位、待加工储位、周转储位，物料存放情况也能做到一目了然。

    （3）存货刚性管控

    在系统上线前，为了满足客户交期，有时会打破精益生产中物料的三定规则，不仅增加了现场物料管理难度，而且在制品、不合格品、废品、合格品同时存在，也易产生质量问题；应用MES系统之后，通过RFID射频技术与库位管理相结合，利用定容定质定量去规划库位，比如哪些点可以放，可以放什么等。后台逻辑控制加上前端控制应用，彻底摆脱对人工的依赖，并通过系统做到刚性管控，严格按照生产原则执行。

    （4）物流效率提升

    通过内部运营流程信息化管控，物流效率得到明显提升。销售订单能够快速转成供货商的补货单，供货商从网上看到供货需求根据订单进行交付，物流人员根据产品上标识的二维码，快速生成物流单据办理入库，同时自动完成库管账务管理工作。下一阶段智奇将通过供应商交货平台管理，进一步提高物料流转效率。