金风科技：电控装置数字化制造应用实践

一、企业简介

       金风科技成立于1998年，是中国风电事业蓬勃发展的亲历者和推动者，致力于成为全球清洁能源和节能环保解决方案的行业领跑者。作为两地上市的公司，金风科技多次入选“气候领袖企业”、“亚洲地区最受尊敬公司”、“最佳投资者关系公司”，并荣登“全球最具创新能力企业50 强”、“新财富最佳上市公司榜单”、 “《财富》中国500强”等多个影响力榜单。2019年荣获 “全国质量奖”，成为风电行业首家荣获该奖项的企业。

       自成立至今，金风科技已实现全球风电装机容量超73GW，40,000台风电机组在全球6大洲、27个国家稳定运行。目前在世界排名第二，中国排名第一。金风科技全球员工近9,000人，其中研发和技术人员近3,000名。公司具备国际市场深度开发能力，已设立8大海外区域中心。

       公司深度聚焦风电、能源互联网、水务环保三大领域，并逐步培育智慧园区、智慧农业、智慧运动健康等领域的创新业务。目前，公司累计拥有全球专利技术申请4,500余项、全球授权专利2,700余项、软件著作权700余件，承担国家重点科研项目46项。面对全球产业变革，金风科技加快数字化进程，打造跨行业智慧解决方案，以数字化能力巩固行业优势，支持国际化进程以及业务多元化发展。

二、企业在智能制造方面的现状

       金风科技数字化建设以全局一体化运营作为指导思想，从全局规划、一体化运营管理出发，公司提出“承接业务战略，赋能业务，明确数字化的价值和方向”的总体目标，按照“统一标准，统一架构”的原则统一数据采集的途径，实现了从设计、采购、制造到维护全链条的信息系统集成。

       金风科技PLM系统对产品模型、技术文件、BOM及机构化工艺进行变更和集成管理。与设计工具的集成实现设计协同，与下游系统ERP、SCC、MES的集成实现业务协同，同时通过工艺数据的机构化及闭环的变更管理来保证从设计到制造、采购业务环节的数据一致性。

       金风科技ERP系统包括了物料管理、生产管理、仓储管理、质量管理、项目管理、财务管理等模块，实现了按照项目客制化需求进行风电机组的生产模式，实现了从生产计划到生产执行的联动与调整和完整过程控制，实现了生产消耗与采购供给的物料平衡。

       金风科技MES系统在生产管控方面，建立生产过程的管理控制模型，实现关键工序与原材料、人员、设备、质量、环境与生产过程相关数据的实时采集、监控与调度，实现从产品生产任务分派、设备管理及现场动态调度的集成信息化管理；在追溯管控方面，满足RoHS指令和WEEE指令的要求，可精准实现正查、反查、横查、纵查等手段实现原材料与成品、半产品、备品备件、风机现场返修器件追溯、生产过程追溯、生产制程文件追溯、生产环境追溯和生产设备追溯等管理；在质量管控方面，对生产过程提供动态质量分析手段，实时质量问题报警，使质量管理模式由手工检验过渡到自动处理、实时控制的方式。通过采集、分析、处理、积累的循环过程，实现质量的持续改善。建立质量知识库，促进质量标准的优化；通过对生产全过程的管控，实现了生产实时管控和信息可视化。

       此外，金风科技对物料采购供应商和产品维护业务也分别实施了SCC和FEMS系统，并依据业务对数据的不同需求分别与系统PLM、ERP和MES进行集成，实现数据同源和共享。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

       1.项目背景介绍

       金风科技电控装置2021年电控装置需求产能提升，按现有作业岛模式需要投入更大的场地上和更多的作业人员，而制造周期基本不变，在制品数量按生产批量成比例增加，结果与公司“提高产能的同时缩短交期、降低成本”的期望相悖，这样就需要更先进的生产方式实现需求产能。经过评估，选择自动装配线单件流生产方案，以装配线为基础实施MES，对装配过程数据和设备数据进行采集，与系统PLM、ERP集成，实现产品数据、信息自动传输，生产无纸化和可视化管理。

       2.项目实施与应用情况详细介绍

       电控装置数字化制造整体规划如图2所示。

       （1）资源信息层

       电控装置设计工程师和工艺工程师在PLM系统完成电控装置的EBOM、MBOM、技术文件、结构化工艺和工艺文件的设计，通过系统流程完成ERP系统产品数据和MES系统工艺数据的自动传输。电控装置生产制造由ERP系统创建生产订单开展后续产品物料领用、生产管理、质量管理等制造业务，如图3所示。

       （2）生产执行层

       通过构建和PLM系统的整合，MES系统可以快速获取生产工艺路径，生产指导文件，电子工艺卡片，从而更准确、快速的保证生产过程遵循设计的特性和标准。通过和ERP系统的整合，MES系统获取产品物料信息、生产计划、生产订单信息，实现生产信息化管控，为产品顺利生产和及时交付提供支撑。MES系统功能模块及功能架构如图4所示。

       MES系统各模块主要功能如下：

       基础信息管理：按照ISA S95标准对电控装置工厂及生产业务流程进行建模，提供MES系统基础数据的运行维护功能。

       工厂模型：按照ISA 95标准对金风科技的工厂的实际情况进行建模，并提供MES系统工厂模型数据的运行维护功能。

       生产管理：系统接收ERP系统中的项目主计划，创建工厂的生产订单并进行排产。对包括工艺技术标准、产品BOM、质量检验标准在内的生产规范进行全生命周期的管理。

       生产工艺管理：包括的内容为MBOM主数据，工艺路线主数据，设备采集项目定义，工艺文件信息，SOP基础数据管理。

       物料管理：接收、查询物料的基础信息，对物料进行上线防错管理，线边仓的物料配送及库存信息管理。

       质量管理：根据物料和产品在不同的状态情况，提供全方位的质量信息采集和管理，并对生产环节（入厂检验，过程检验，完工检验）提供质量依据和预警控制。

       设备管理：对工厂各个设备、工具工装、计量设备等提供台账、维修、保养、点检、送检、调拨、借用等标准化设备管理功能，实现对设备各类信息的记录和维护。

       报表管理：为金风科技各个部门提供生产相关的产量统计、质量分析、设备管理、物料消耗等常规报表及KPI分析报表；为各级管理层提供针对各类数据的综合性报表，为管理者提供决策参考。

       系统集成：为金风科技提供一个工厂级的系统集成平台，打通与MES相关的系统之间的数据流和业务流通道，实现系统的互联互通，为金风科技的数字化工厂建设奠定基础。

       （3）生产控制层

       电控装置自动化产线建设主要解决两个问题，自动化物流装备满足工艺要求和实现产能的最优线平衡。为此参照人因工程规范重新进行了工艺设计，以此为限制尺寸进行设备设施的设计，此后按照工时评定结果和工序紧前紧后关系使用数学规划法优化线平衡。自动化产线建设也为MES系统在生产现场的应用实施提供了硬件平台。生产控制层建设逻辑如图5所示。

       3.效益分析

       本项目的顺利实施在设计端形成协同配合，有效提高产品开发设计效率与质量，使全新产品设计周期缩短20%，衍生产品设计周期缩短30%；在制造端通过产品数据信息集成实现产品工艺在线指导、生产信息实时采集、生产信息化管理等功能，大幅提高生产效率、提升质量水平、降低制造成本，从而提高了企业的竞争力。