引言:

山東恒遠智能科技有限公司（以下簡稱“恒遠科技”）作為裝備制造垂直行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領軍企業(yè)，是國內首家行業(yè)級工業(yè)iPaaS（集成平臺integration platform as a service）解決方案服務商，裝備制造行業(yè)一站式數(shù)字化工廠集成解決方案服務商。

煙臺博森科技發(fā)展有限公司（以下簡稱“博森科技”）是目前國內數(shù)控加工排屑過濾領域領軍企業(yè)。根據(jù)不同的客戶需要，為全球機床行業(yè)提供最優(yōu)化的機床排屑過濾解決方案，具有國際先進水平。

為了提高裝備制造項目全過程的協(xié)同性，提升交期與客戶服務質量，與山東恒遠智能科技有限公司合作，規(guī)劃建設全業(yè)務系統(tǒng)、全生產(chǎn)要素、全價值鏈的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的企業(yè)級工業(yè)iPaaS平臺，對整個數(shù)字化工廠進行戰(zhàn)略規(guī)劃和布局，實現(xiàn)企業(yè)的降本增效與數(shù)字化轉型升級。

一、項目概況

恒遠科技工業(yè)iPaaS平臺建設項目是根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況與行業(yè)特征，應用平臺化技術為企業(yè)搭建銷售訂單、研發(fā)設計、計劃統(tǒng)籌、生產(chǎn)制造、設備智能化、供應鏈協(xié)同、售后服務等全業(yè)務場景的微服務應用，幫助企業(yè)建立了全業(yè)務系統(tǒng)、全生產(chǎn)要素、全價值鏈的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的數(shù)字化工廠iPaaS平臺。

1. 項目背景

（1）博森科技排屑過濾裝備制造的痛點

圖1 裝備制造行業(yè)痛點

1）訂單多樣化，批量小，項目制

訂單客制化程度高，批量小，種類多；

訂單信息量大，特殊參數(shù)要求和標準繁多，項目制。

2）技術工藝復雜，設計數(shù)據(jù)信息量大

零部件多達上千種，BOM結構復雜；

工藝標準和工藝路線多樣化；

3）生產(chǎn)制造離散，管理難度高

工序集群孤島式分布；

加工工序流轉多樣化；

生產(chǎn)任務、人員、物料、設備信息高度離散，計劃管理困難。

4）設備加工為主體

各工序均以設備加工為主；

設備化程度相對較高，但聯(lián)網(wǎng)利用率低。

5）產(chǎn)品生命周期長，運維滯后

裝備產(chǎn)品在客戶現(xiàn)場的運行狀態(tài)需要遠程監(jiān)控與運維，提升服務效率和品質。

（2）全局優(yōu)化三大集成需求與碎片化供給的矛盾

圖2  集成需求與碎片化供給的矛盾

1）基于訂單協(xié)同的業(yè)務集成

圍繞訂單，銷售、技術、采購、生產(chǎn)各業(yè)務部門進度不透明，多部門協(xié)作主要靠線下溝通；PDM/ERP/OA等信息化工具彼此孤立，數(shù)據(jù)孤島；

2）基于產(chǎn)品結構的制造集成

產(chǎn)品結構復雜，最多有9000多個零部件，生產(chǎn)制造過程高度離散。

3）基于智能決策的數(shù)據(jù)集成

整個裝備制造過程生命周期長，涉及到大量的數(shù)據(jù)，市場戰(zhàn)略、財務運營、采購都需要這些大量的綜合數(shù)據(jù)，亟需一個數(shù)據(jù)匯聚和分析的數(shù)據(jù)集成應用平臺。

2. 項目簡介

基于博森科技現(xiàn)有的信息化系統(tǒng)，打造一個以客戶為源點的一體化數(shù)字云工廠平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)從客戶需求-客戶下單-研發(fā)設計-生產(chǎn)制造-采購倉儲-客戶交付-售后運維的全業(yè)務流程、全生產(chǎn)要素、全價值鏈的數(shù)字化工廠。

（1）生產(chǎn)業(yè)務協(xié)同層互聯(lián)互通一體化建設

搭建協(xié)同層完整的數(shù)字化平臺技術架構系統(tǒng)，實現(xiàn)橫向的業(yè)務系統(tǒng)集成。

一是以訂單為原點，設計從工廠級到工位級完整的計劃管理系統(tǒng)。

二是基于現(xiàn)有ERP系統(tǒng)進行數(shù)字化集成，將訂單管理、計劃管理、采購管理、倉庫管理的數(shù)據(jù)進行集成，實現(xiàn)平臺級的數(shù)據(jù)和業(yè)務的互通互聯(lián)。

（2）車間制造執(zhí)行層數(shù)字化建設

建設基于條碼系統(tǒng)的生產(chǎn)過程控制管理，包括車間級計劃、生產(chǎn)過程報工、工藝標準與圖紙、質量檢驗與控制。

（3）設備智能化管理升級

一是進行設備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集，實時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)和加工參數(shù)，進行設備運行效率的分析評估；

二是將設備的日常保養(yǎng)、點檢、維修進行數(shù)字化管理，保證設備的高效運作。

（4）運營管理層的智能化決策

一是基于平臺的大數(shù)據(jù)建立完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析系統(tǒng)，報表中心，數(shù)據(jù)中心；

二是設計開發(fā)基于數(shù)據(jù)分析的智能可視化系統(tǒng)，如車間看板、工位看板、工廠級的運營中心等。

3. 項目目標

圖3 數(shù)字化轉型2.0

（1）打破信息孤島

突破傳統(tǒng)的多個系統(tǒng)獨立部署形成信息孤島的1.0模式（集成陷阱），通過一體化技術架構設計，搭建博森科技全業(yè)務流程、全生產(chǎn)要素、全價值鏈數(shù)字工廠平臺系統(tǒng)。

圖4 數(shù)據(jù)驅動智造

（2）全價值鏈數(shù)據(jù)驅動

應用目前主流的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術和數(shù)字孿生理念，在物理工廠的基礎上打造一個真正的數(shù)字孿生工廠，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)在工廠的自由流動—數(shù)據(jù)驅動智造。

圖5  項目目標應用場景

（3）全過程應用場景數(shù)字化

博森科技的數(shù)字化工廠平臺打通從銷售訂單、技術工藝、生產(chǎn)計劃到車間執(zhí)行到訂單交付的全過程應用場景的數(shù)字化，建立一個實現(xiàn)人機數(shù)字化交互、制造數(shù)字化協(xié)同、管理數(shù)字化決策的高效的數(shù)字化透明工廠。

二、項目實施概況

1. 項目總體架構和主要內容

（1）項目總體架構設計

項目總體架構分為設備層、車間層、業(yè)務層和平臺層，如圖6所示。

圖6  項目總體架構設計

項目以數(shù)據(jù)為核心，從五個方面實現(xiàn)博森科技數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通：

1)   數(shù)據(jù)實現(xiàn)：包括基于數(shù)采的設備數(shù)據(jù)連接、可快速與現(xiàn)有ERP系統(tǒng)的集成數(shù)據(jù)連接、通過條碼/RFID/移動終端等手工操作的其他采集方式的數(shù)據(jù)連接。

2)   數(shù)據(jù)匯聚：數(shù)據(jù)的存儲，應用數(shù)據(jù)湖的技術幫助博森科技建立數(shù)據(jù)中臺，打破不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。

3)   數(shù)據(jù)分析：基于企業(yè)的技術、經(jīng)驗、知識和最佳實踐形成數(shù)據(jù)算法，讓數(shù)據(jù)進行自由流動，實現(xiàn)企業(yè)知識的創(chuàng)造、傳播和復用體系。

4)   數(shù)據(jù)應用：基于數(shù)據(jù)的微服務，面向場景、面向角色、面向特定問題構建一個微服務池，形成平臺的解決方案。

5)   數(shù)據(jù)賦能：數(shù)據(jù)的深度挖掘和應用，未來基于iPaaS平臺的大數(shù)據(jù)構建智能化服務和應用，實現(xiàn)客戶價值最大化。

（2）平臺功能架構設計

項目平臺功能包括從客戶管理、技術工藝、生產(chǎn)制造、設備智能化、供應鏈協(xié)同等100多個子功能應用和服務，滿足不同業(yè)務場景的需求，幫助博森科技實現(xiàn)橫向與縱向全方位數(shù)據(jù)集成，如圖7所示。

圖7  平臺功能架構設計

縱向集成以工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術為主，實現(xiàn)邊緣端到云端數(shù)據(jù)集成，從設備層的數(shù)據(jù)采集到平臺層的數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)分析到應用層的數(shù)據(jù)賦能。

橫向集成以工業(yè)模型和工業(yè)算法為主，實現(xiàn)全業(yè)務流程數(shù)據(jù)集成，從工位級應用到車間級到工廠級到行業(yè)級應用集成。

2. 項目功能模塊劃分及說明

結合博森科技各部門業(yè)務流程，平臺業(yè)務功能劃分如下，如圖8所示。

圖8  博森科技數(shù)字化工廠平臺功能設計

2.1 客戶需求數(shù)字化

以博森科技客戶需求為數(shù)據(jù)原點，實現(xiàn)客戶檔案、商機管理、技術方案、報價管理、合同管理、訂單進度跟蹤、發(fā)貨回款等全方位的客戶關系數(shù)字化管理，建立精準、實時、高效的CRM大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)銷售數(shù)據(jù)的有效追蹤和自動分析，提升銷售業(yè)務效率與市場響應速度。流程設計如圖9所示。

圖9 博森科技數(shù)字化工廠平臺客戶管理功能設計

2.2 研發(fā)設計數(shù)字化

對客戶需求的產(chǎn)品進行數(shù)字化解耦，進行圖紙設計、BOM分解、工藝路線設計、工藝標準和加工參數(shù)設計、工時定額線上作業(yè)，實時自動派發(fā)到生產(chǎn)設備和人員。流程設計如圖10所示。

圖10博森科技數(shù)字化工廠平臺技術工藝功能設計

1.圖檔管理：圖檔上傳審批、自動匹配，系統(tǒng)自動推送實時圖紙至生產(chǎn)、質量等部門。

2.BOM管理：八大部分機械、電氣、液壓多職能部門BOM同步維護，系統(tǒng)一鍵整合生成切削液集中過濾系統(tǒng)設計BOM，并在此基礎上進行采購BOM自動生成及制造BOM快捷維護。

3.工藝管理：下料、焊接、熱處理、機加工等工藝參數(shù)、技術要求、工時定額等信息維護，自動生成工藝卡片，指導生產(chǎn)，為質量檢驗提供依據(jù)。

4.變更管理：圖檔、BOM、工藝變更版本管理，實現(xiàn)加工過程技術參數(shù)的有效追溯。

2.3 生產(chǎn)制造數(shù)字化

生產(chǎn)制造貫穿生產(chǎn)、質量、設備管理各環(huán)節(jié)，打通各環(huán)節(jié)業(yè)務流程。

2.3.1 生產(chǎn)管理

構建博森科技多重計劃協(xié)同制造體系，通過主計劃協(xié)同各部門工作，保證項目所需資源齊套準備；通過車間計劃協(xié)同各車間生產(chǎn)，工序交接連貫減少等待；通過班組計劃實現(xiàn)生產(chǎn)任務精細化管理，人員高效工作。業(yè)務流程如圖11所示。

圖11 博森科技數(shù)字化工廠平臺計劃邏輯圖

訂單相關工單、任務單等進度情況實時匯總，權限人員可查看訂單的狀態(tài)及生產(chǎn)進度，實現(xiàn)對訂單信息的大數(shù)據(jù)管理。訂單進度顯示如圖12所示。

圖12 博森科技數(shù)字化工廠平臺訂單進度追溯

2.3.2 品質全過程管理

基于裝備制造行業(yè)特性，質量管理從項目開發(fā)階段的質量策劃開始，過程關鍵控制點的見證管理、現(xiàn)場質量數(shù)據(jù)的實時采集、理化/無損檢測支撐、關鍵參數(shù)的SPC生產(chǎn)過程分析評價等，實時全過程數(shù)據(jù)管理，為裝備品質保駕護航。

圖13 博森科技數(shù)字化工廠平臺全過程質量管理

2.3.3 設備智能化

設備智能化模塊主要包含智能維保和智能連接兩大模塊。

通過恒遠自主研發(fā)的設備數(shù)據(jù)采集終端，依托5G技術，實現(xiàn)現(xiàn)場設備高速穩(wěn)定聯(lián)網(wǎng)，實時獲取設備狀態(tài)、參數(shù)等動態(tài)數(shù)據(jù)，借助設備加工調優(yōu)模型，實現(xiàn)關鍵設備工藝參數(shù)自我監(jiān)控與優(yōu)化，有效保障加工品質與效率。

圖14 博森科技數(shù)字化工廠平臺設備狀態(tài)智能監(jiān)控

圖15 博森科技數(shù)字化工廠平臺設備智能維保業(yè)務流程

2.3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與可視化

系統(tǒng)自動匯總分析各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，并以豐富的報表實時呈現(xiàn)，減少人工統(tǒng)計工作量，便捷追溯，精準管理。

圖16 博森科技數(shù)字化工廠平臺生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)中心

圖17 博森科技數(shù)字化工廠平臺車間生產(chǎn)進度看板

2.4 供應鏈協(xié)同數(shù)字化

結合博森科技實際，構建供應鏈與生產(chǎn)制造和設計工藝的協(xié)同管理體系，通過對標準采購和提前采購的全流程信息化管控和訂單（項目）協(xié)同計劃的集中計劃管控，配合倉儲管理的條碼化管控，實現(xiàn)了企業(yè)內部的供應鏈協(xié)同管理。

圖18 博森科技數(shù)字化工廠平臺供應鏈協(xié)同

2.5 客戶服務數(shù)字化

系統(tǒng)以售后問題管理為數(shù)據(jù)基礎，通過對客戶售后問題的系統(tǒng)性管理和進度跟蹤，保證所有售后問題均能夠快速響應和有效解決，提高客戶滿意率。

通過對銷售出的設備運行狀態(tài)進行全方位監(jiān)控，便于公司人員快速掌握客戶端設備實際使用狀態(tài)，識別風險，提前決策，提高客戶滿意度。

圖19 博森科技數(shù)字化工廠客戶服務體系

3. 網(wǎng)絡、平臺或安全互聯(lián)架構

（1）應用架構

平臺引入互聯(lián)網(wǎng)先進技術，采用云原生設計理念，應用微服務架構、容器化部署等先進的架構方法，打造企業(yè)級信息化平臺。

圖20 博森科技數(shù)字化工廠技術架構

平臺整體劃分前端、后臺、存儲、支撐四個部分，主要有以下幾個特點：

1）前端采用漸進式MVVM框架VUE開發(fā)

2）后端采用微服務架構

3）容器化部署

4）高可用負載均衡

主要技術棧：

圖21  互聯(lián)網(wǎng)先進的軟件平臺技術

（2）安全架構

平臺建設充分考慮企業(yè)信息安全需求，從身份識別、訪問控制、入侵檢測、加密傳輸與存儲等各個方面入手，提供金融級別的安全可靠性防護。

圖22 博森科技數(shù)字化工廠安全管理

三、下一步實施計劃

1. 全面設備的智能化、自動化升級

實現(xiàn)全部設備的加工工藝數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)、產(chǎn)能數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)的分析與應用。

2. 數(shù)字化集成平臺向行業(yè)內客戶端、供應鏈端上下游進行延伸

工業(yè)iPaaS數(shù)字化集成平臺第一階段主要實現(xiàn)了工廠內部從訂單接收到研發(fā)、生產(chǎn)制造到交付的數(shù)據(jù)集成，遠期會基于裝備制造行業(yè)的特點，在平臺側向客戶、供應商進行數(shù)據(jù)賦能：

（1）客戶端數(shù)據(jù)賦能

在遠程運維的基礎上，繼續(xù)開發(fā)客戶端入口APP：一是可以實現(xiàn)對裝備生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)查詢；二是可以二維碼等方式快速進入售后服務端，進行售后問題反饋和處理。

（2）供應商端數(shù)據(jù)賦能

平臺開放供應商端接口和應用，裝備的所有零部件供應商可以通過平臺進行接單和實時進度匯報，保證裝備制造全供應鏈的協(xié)同性。

圖23  項目遠期規(guī)劃

3. 建立裝備制造行業(yè)的數(shù)據(jù)共享賦能平臺

一是為裝備制造企業(yè)打造工具化、低成本、一站式的數(shù)字化升級產(chǎn)品生態(tài)，

二是打造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)賦能的工業(yè)大數(shù)據(jù)應用創(chuàng)新平臺，

三是形成裝備制造業(yè)智能化升級、服務化轉型、創(chuàng)新性設計的新一代信息技術創(chuàng)新應用共享服務平臺，助力我國裝備制造業(yè)技術融合與產(chǎn)業(yè)升級。

四、項目創(chuàng)新點和實施效果

1. 項目先進性及創(chuàng)新點

（1）打造了國內首個裝備制造企業(yè)級的工業(yè)iPaaS平臺

針對裝備制造行業(yè)的工業(yè)實踐與特征，幫助行業(yè)內企業(yè)實現(xiàn)全業(yè)務系統(tǒng)、全生產(chǎn)要素、全價值鏈的一站式數(shù)字化工廠解決方案。

（2）利用數(shù)據(jù)中臺解決企業(yè)級數(shù)據(jù)集成的問題

平臺內構建了數(shù)據(jù)中臺組件，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)服務的功能，與ERP、PDM等外部系統(tǒng)集成。

圖24  項目數(shù)據(jù)集成能力

2. 實施效果

數(shù)字化集成平臺的項目上線后，打通了裝備制造的全業(yè)務、全流程和全制造過程，在項目交付、成本控制和質量管理方面實現(xiàn)了很大提升。

（1）項目交付周期縮短42%

平臺上線后，各業(yè)務部門協(xié)同效率和物料齊套性大幅提升，交付周期從平均200天以上縮短至120天左右。

（2）成本控制精細化提升

根據(jù)裝備定制化的訂單特點，數(shù)字化平臺可以實時統(tǒng)計每一臺裝備、每一個零部件的制造工時和成本，同時平臺的實時制造工時成本可以有效的為預報價管理提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）質量損失較低7.1%

通過對原材料理化試驗建模、焊接工藝參數(shù)建模，實時分析材料質量和焊接質量等裝備制造的核心質量控制點數(shù)據(jù)，大幅降低了因材料缺陷、焊接缺陷造成的重復加工、報廢的成本。