工藝系統爲核心的系統集成與應用

三一集團有限公司

摘要:在全球競爭激烈的環境下,品質成爲企業提升競爭力的基本要素。而加強競爭要素最重要的工作是企業技術管理的信息化建設。本文以三一集團有限公司爲案例,介紹了以工藝系統爲核心的系統集成與應用方案在三一集團的實踐以及對工藝信息化遠景目標的展望。


關鍵詞:工藝 信息化 集成 應用


引言


三一集團有限公司(以下簡稱三一集團)主導產品爲建築工程機械(包括全液壓混凝土輸送泵、混凝土輸送泵車、混凝土攪拌站等)、路面機械(包括平地機、全液壓壓路機、瀝青攤鋪機、瀝青攪拌站、銑刨機等)、挖掘機械、樁工機械(旋挖鑽機等)、履帶起重機械、非開挖施工設備(水平定向鑽等)、港口機械全系列產品。三一集團的主要成員企業包括三一重工股份有限公司、三一重機有限公司、三一汽車製造有限公司等專業化公司。


三一集團作爲中國工程機械行業的標誌性企業,幾年來一直保持着較快速度的增長,走出一條依靠高新技術發展重工業企業的路子。集團在2000年就進行了以國際化、精細化、信息化爲核心的全球性戰略規劃。圍繞全局戰略目標,企業的信息化戰略規劃也主要集中在如何搭建全球化的信息化平臺、如何輔助企業實現精細化管理等方面。


以工艺信息化为核心的应用和集成平台


三一集團於2005年初與PTC建立合作關係,實施其PDM產品,2006年SAP建立合作關係,實施其ERP系統。在PDM與ERP實施以來,作爲同行業的國際領先者,這兩大系統的實施進展和應用效果都比較理想。但是當技術信息化與管理信息化領域內各自的問題得到解決之後,擺在三一集團面前的最大的難題是,如何實現這兩大系統的集成以打通企業的信息流。爲了解決PDM與ERP之間信息不通暢造成的信息孤島所引發的一系列業務和管理問題,武漢開目信息技術有限責任公司(以下簡稱“開目公司”)提出了以工藝信息系統爲集成工具,通過工藝向上與PDM的集成、向下與ERP的集成,搭建以工藝爲核心的企業信息化整體框架的解決方案,爲三一集團打通了從研發到製造的信息流,實現無障礙、無交叉、無停滯的信息交流與共享,這也正是三一集團現階段企業信息化從量變到質變的基礎和前提。


在這一目標實現的基礎上,開目公司希望通過繼續擴展工藝信息化乃至企業整體信息化的內涵和外延。爲三一集團搭建一個全球化的信息化平臺。藉助這一平臺,將三一集團分佈在國內、國際的多個企業分支機構納入統一的管理中,通過覆蓋企業各類業務和管理的先進信息技術,實現精細化管理,將三一集團的研發和服務兩項核心能力提升至世界一流水準。


因此,以工藝信息化爲核心的應用和集成成爲我們當前階段的重中之重,也是企業信息化整體規劃戰略的一個重要的里程碑。


1 系统规划


作爲三一集團工藝信息化建設的合作伙伴,在國內工藝信息化領域具有深厚背景和豐富企業實踐經驗的開目公司不僅僅具有足夠的技術實現能力,對三一集團工藝信息化的高度、範圍等也與企業達成高度共識。三一集團在前期信息化建設過程中積累了豐富的經驗,在工藝信息化規劃過程中,擺脫了傳統企業具體工藝設計業務的束縛,希望在工藝信息化方面得到突破應用和提高。而開目公司早在2004年,就提出了以工藝核心的關聯應用,針對中國製造企業的實際情況,將工藝從簡單地編工藝上升到了企業業務瓶頸和管理核心的高度。雙方最後一致認爲,當前階段三一集團的工藝信息化建設應該在前期應用工藝設計輔助工具的基礎之上,從如何擴展工藝的應用廣度、挖掘工藝應用深度入手,站在工藝規劃、知識複用、工藝集成、業務協同等方面進行工藝的拓展應用,從管理和集成的角度對工藝信息化提出了更高的要求。


2 软件部署


雙方首先確定了三一集團以開目工藝系統爲核心和工具的系統集成方案技術藍圖和軟件部署。三一集團總部位於長沙,在國內多個城市建立了駐外研究院;在世界製造業最發達的歐、美、日等地區廣泛開展技術合作;在貿易相對發達的香港搭建了全球化物資採購和出口平臺;在國外部分國家和地區建立生產基地。爲使信息系統能夠正常運行,需要構建覆蓋國內國際多個國家和地區的分佈式企業內部網系統。針對三一集團的實際情況和未來的發展目標,工藝系統集成解決方案需要滿足三一集團PDM系統、CAPP系統、ERP系統異地分佈式網絡架構的數據統一管理要求和分佈式多工廠業務管理需求。從技術的層面,開目工藝系統具有良好的集成性、開放性、二次開發性能。同時,強調了系統的通信性和穩健性。系統部署如圖1。


图1 三一集团集成信息系统架构部署


如上圖所示。首先,在三一集團長沙總部建立包括PDM數據庫服務器、PDM系統應用服務器和ERP數據庫服務器、ERP應用服務器以及KMCAPP服務器在內的數據庫系統和應用服務系統,爲使用PDM系統的研發用戶和使用ERP以及其它相關業務的非研發用戶提供數據和應用服務。在此基礎上,分期分批逐步在三一集團的其它分支機構,建立PDM從服務器和ERP從服務器以及KMCAPP的應用服務器,爲當地的研發和非研發用戶提供數據和應用支撐。各分支機構通過DDN專線與長沙總部相連,最終實現三一集團內部所有分支機構的全面集成。如圖2所示。


图2 搭建分布式、全球化信息系统


3 技術實現方案


在系統集成方案確認以後,三一集團的項目團隊和CAPP、PDM和ERP三家軟件公司的工程師一起研究並制定了工藝系統的技術實現方案。工藝系統技術實現方案以工藝規劃爲核心,將三一集團的產品設計、質量管理、銷售管理、成本管理、外協加工、車間製造、生產計劃與採購管理等一系列業務統一納入到系統中來。如圖3所示。


圖3 以工藝爲核心的應用和集成平臺技術實現


三一集團以開目工藝系統爲核心的集成解決方案已初具規模,並在企業的實際業務過程中取得了一定的成效。通過系統集成,實現了:


■ KMCAPP系統可應用PDM系統的設計結果和其他參數信息以及ERP系統中工藝資源和其他參數信息進行快速、高效的工藝設計。KMCAPP系統可嚴格按ERP系統工藝要求讀取、編輯PBOM、工藝數據,並將其提交PDM進行集中管理,通過籤審流程最終發佈至ERP系統。


■ PDM系統統一管理工藝技術文檔的籤審、發佈流程。工藝文件籤審完畢後PDM系統發佈指令給KMCAPP解析器,KMCAPP解析器根據指令及時地按ERP系統要求解析工藝數據,並傳輸給ERP系統,保證工藝數據發佈的完整性、一致性、及時性。


■ ERP系統可讀取PDM系統與KMCAPP系統發佈的物料、工藝等信息,並實時更新到ERP系統中,提供PDM系統需求的物料庫存等信息、KMCAPP系統需求的工藝資源等信息,實現企業內部信息的共享,保障數據源在多系統集成過程中的唯一性。


綜上所述,三一集團的企業信息化在跨越了設計效率、設計規範化的初級階段後,已經進入了以信息集成爲重點的應用階段,並逐漸朝着以工藝生命週期管理爲核心的業務協同這一目標邁進,如圖4所示。


图4 三一集团工艺信息化阶段目标

工藝信息化的展望


目前,三一集團的工藝信息化建設已達到了一定的高度,爲行業直至製造業信息化領域的發展起了較強的推進和帶頭作用,但是三一及開目均未滿足。在現有成績之上,雙方均認爲,三一集團的工藝信息化還可以在以下幾個方面進一步深化和優化:


1 實施精細化工藝管理


工藝是製造企業物流與信息流的交匯點,企業的經濟效益最終將在這裏被物化出來。工藝的精細化管理是必須研究的重要項目之一。工藝不僅是製造過程的設計者,也是製造信息的反饋者,更是大量製造信息的集散地,所以工藝的精細化管理程度很大程度上決定了整個製造系統的精細化程度,也就決定了整個企業精細化實施的效果。精細化在生產中表現爲對市場的快速響應和對實際生產環境的應變能力。企業通過實施精細化工藝管理,解決車間層的管理與控制問題,使車間能夠支持精細化管理,具有快速響應的能力,縮短產品開發時間,增強企業的競爭能力。


2 工藝設計向製造現場的延伸


來自企業所有職能部門:採購、工程、生產、質量管理、銷售和售後服務等的成員在產品開發的各個階段都需要能夠對產品的各種問題進行全面考慮,各成員具有所代表領域的專門知識和驗,能科學做出決策,能及時發現潛在問題並加以解決。設計開發出來的成果也需要傳遞給後續的生產製造部門進行生產指導。因此,企業首先需要建立協同工作支持環境。在此環境中,從設計、工藝、製造、到檢驗的所有工程工作都可通過互連的計算機工作站實現信息處理過程的自動化,做到信息共享,跟車間內部或外部進行協同工作。


3 面向三維模型的工藝規劃


三維CAD設計軟件用於交流一個複雜的設計產品,這類產品用傳統的口頭表達和簡單的描寫的方式無法實現,通過非常精確的構造的數字化的設計模型,滿足了複雜產品在工程師,用戶,供應商,加工人員之間溝通交流。和設計模型一樣,用傳統的口頭表達和簡單的描寫的方式也不能實現產品製造過程的生產線,設備,物流,工具,工藝以及工作指令進行描述,根據通用汽車的統計,用於描述生產一個產品的信息是產品設計信息的1000倍,目前基於數字模型的可視化描述及溝通僅限於產品設計,當需要規劃車間佈置,工作單元佈置,生產工藝,材料流動路線以及其他製造工藝設計時,許多工程師還不得不借助傳統的手段。基於三維的工藝規劃,不僅解決了可視化問題,更重要的是,它能在產品實際投入生產前,通過加工和裝配的方式,從工藝的角度,發現產品設計的問題,解決靜態裝配模型不能發現的問題,例如動態裝配干涉檢查,距離檢查等。


4 基於知識的智能化工藝設計


工藝設計受多種因素的影響,包括機械加工的基本原理、工藝設計的可靠性、安全性、經濟性的基本原則、加工組織形式、加工設備、工藝裝備及工藝人員的經驗,所以工藝過程、工藝方法設計具有靈活性與多樣性。但是對於同一個企業,大部分零件存在相似性,新零件的工藝設計可參考原有零件的工藝設計過程,進行派生設計。比如相似零件工藝設計、相近零件工藝設計、典型零件和工藝相對成熟的零件、流程型的工藝設計等。這幾種工藝設計的共同特點是:零件工藝路線的產生以及工藝內容的變化均有規律可循。這就對計算機輔助工藝設計提出了智能性、自動化的要求。基於知識的智能化工藝設計不同於以往的創成式、派生式CAPP系統,並不刻意強調由計算機來替代工藝人員自動產生工藝,而是提供一個可視化的工藝定義環境,讓經驗豐富的工藝師在參數化CAPP開發工具的用戶界面中定義一些典型的、常用的工藝,所定義的工藝流程可以通過參數化CAPP系統直接輸出給CAPP使用,也可以將生成的工藝流程保存到數據庫之中,生成對應的工藝流程庫,以後再設計相似零件的工藝時,便可以從工藝流程庫之中選取已經定義好的工藝流程,只需更改特徵參數便可生成新的工藝文件。由於相似、相近零件工藝大部分內容可以自動或半自動產生,這樣便可以在相似、相近零件的工藝設計上節約大量的時間,達到提高整個CAPP系統效率的目的。


5 全球化業務拓展


和傳統的單一企業相比,多分支、異地分佈的集團型企業面臨着許多方面的問題和挑戰。例如,企業模型的特點,如何保證系統的集成和信息的暢通,如何協作共同面對市場,如何利用現代通訊網絡技術和其它信息技術改進企業的運行效率,提高競爭能力;等等。因此,三一集團的全球信息化系統需要能夠很好的適應集團型企業複雜、多變的要求。比如在系統部署時採用多應用、多服務器框架,以適應各種複雜的組織機構;從使用頻率和強度方面考慮,將應用模塊分別佈署在不同的服務器上,從而減輕主服務器的負載壓力;利用組織結構與應用模塊的對應關係,靈活地拆分或整合應用模塊,使整個系統具有良好的可伸縮性;利用“消息引擎”機制,使得集團總部與下屬機構之間順利地實現上傳下達,業務暢通。


結論


集團企業的組織特點使得三一集團對各類計算機支持的協同設計與管理,尤其是具有動態分佈能力的工藝系統的需求日益迫切。開目公司提出的以工藝系統爲核心的系統集成與應用方案通過在系統部署中引進分佈、分層等思想,爲三一集團搭建集團企業環境下的工藝信息化系統。該系統的合理規劃和實施將消除集團企業各成員之間的信息交換時間差、加強總體控制、提高各成員間的協同工作、提高數據一致性,減少重複勞動、併爲三一集團工藝並行化設計、工藝精細化管理、工藝全生命週期控制提供切實可行的幫助。