項目背景
根據中國制造2025和汽車行業中長期發展規劃,汽車行業正在發生深刻變革,智能網聯新能源汽車已被提升至國家戰略高度,代表著汽車行業未來的發展方向。廣汽埃安新能源汽車股份有限公司(簡稱“廣汽埃安”)是廣汽集團(世界500強,A+H股上市)新能源汽車事業的核心載體,位于廣州市番禺區。2017年4月27日,占地面積7500畝的廣汽智能網聯新能源汽車生態園正式奠基,園區以廣汽智能網聯新能源整車工廠為龍頭,建設新能源汽車整車和零部件智能制造基地、創客服務區、高檔生活區、智能駕駛體驗區等,并匯聚全球優秀人才,打造成為世界智聯新能源汽車的“硅谷”。
廣汽埃安成立于2017年7月28日,是廣汽集團發展智能網聯新能源汽車的戰略核心載體。廣汽埃安成立以來,堅持“EV(純電動)+ICV(智能網聯)”,堅持創新引領,建成了國內首家新能源純電專屬工廠,塑造了國際領先的埃安品牌,推出了五款世界級產品。經過五年發展,廣汽埃安已成為全球新能源汽車頭部企業,擁有兩個工廠、40萬輛/年產能,年均復合增長率超120%,產銷穩居行業前三。面向未來,廣汽埃安將聚焦EV+ICV技術路線,圍繞研發、產業鏈、智造與質量、營銷服務與組織文化五大領域,全面提升品牌價值,致力于提供世界級的移動智能新能源產品和服務,成為世界領先和社會信賴的綠色智慧移動價值創造者。
項目目標
根據廣汽埃安(第二工廠)建設需求,擴展第一工廠生產管理服務,進行多工廠建模,使生產計劃適配多工廠模式;增加多工廠生產追溯模塊,部署二工廠生產執行應用,使工廠執行層相互隔離,互不影響;增加二工廠數據同步接口和服務,實現多工廠之間數據互通。
系統設計目標充分考慮到多工廠系統的靈活性和可擴展性。隨著生產規模的擴大和新工廠的建設,使得MES系統在將來能夠很容易地、低成本地實現擴展和遷移。
考慮整體的基礎設施架構,各工廠執行層服務器部署在各廠內,總部管理層服務器與各工廠服務器通過專線進行通信。
要求在一廠功能基礎上實現多工廠及二廠功能,并保證一廠功能的正常使用。
1.支撐能力:支撐廣汽埃安年產60萬臺生產對應的業務、數據處理能力,并預留擴展,有適應發展規劃的能力。
2.生產組織模式:多工廠,多品種批量共線,兼容推式計劃和拉式柔性化生產。
3.工作制度:滿足最高負荷每周7天3班制生產,8小時/班。
多工廠MES系統總體規劃
MES系統分總部管理層和工廠執行層、OT層三層架構,MES系統按多工廠協同(兩個或以上)的制造、質量業務需求,打造以總-分方式為核心,智能、高效的制造、質量管理系統,系統需滿足多工廠的特征:
1. 總部管理層集中部署,生產數據可視化,總部管理層建立制造數據中心,對各工廠數據可視化管控;
2. 總部管理層 實現生產計劃統一管理,下發至各工廠;
3. 各工廠分布式部署,可以獨立運行,保證現場生產;
4. 各工廠生產文檔無紙化,實現高效、綠色制造;
5. 各工廠生產過程透明化,對生產過程進行實時追溯;
6. 各工廠執行層通過OPC與OT層設備等進行通訊;
7. 系統整體架構,每層部署獨立應用和數據庫,應用之間由接口連接進行數據交換。層級功能標準化,方便日后快速實施部署。
多工廠MES系統服務器架構
本項目在設計系統服務器架構時,充分考慮多工廠架構,考慮MES系統對現場審查的重要性,以及業務發展,在系統設計時做到高可靠性,高可用性、高擴展性和靈活性。
整體部署 3 套環境,滿足以下要求:
總部管理層 與 各車間執行層,采用分布式部署應用的方式,各部署一套環境,可獨立運行
總部管理層 與 各車間執行層,通過 OGG 進行數據同步,各個環境可獨立運行,互不影響
數據庫可以用Oracle,也可以用SqlServer,采用雙機熱備;
應用服務器采用JBoss集群,雙機熱備;
接口服務器負責和ERP進行數據交互;
OPC服務器負責和現場硬件設備、PLC進行數據交互;
多工廠MES系統功能
總部-管理層:對廣汽埃安而言,生產計劃管理、主數據管理、基礎數據、工廠建模、工藝路線、接口等管理功能等歸于管理層,采用集中式部署,應用對主機本地、以及異地生產工廠提供服務,即各地生產工廠基地系統入口會統一。其中總部與工廠之間的數據傳輸必須保證1小時內,工廠和現場設備數據傳輸1分鐘內。
工廠-執行層:對于各個子工廠,執行層定義為現場造作類功能,例如隊列接收、車輛跟蹤、質量管理、生產防錯、生產指示、ANDON集成、生產追溯、生產可視化、無紙化等,采用分布式部署。這些功能無論是對總部管理層,或是對另外工廠,每個工廠執行層功能需要互不干擾,避免MES管理層應用異常時,相互影響,造成停線。
工廠-OT層:通過OPC與現場的生產控制PLC、RFID、ANDON、生產設備、檢測設備等進行通訊。
1、多工廠系統管理
多工廠系統管理,各工廠車型基礎數據、工廠模型,維護分配各基地生產車型;
多工廠建模、多工廠工藝路線、車間、生產線、站點等建立;
多工廠用戶、權限、角色等管理;
多工廠工作日歷、關鍵操作日志、監控等。
2、多工廠計劃管理
多工廠生產計劃模塊是核心的業務功能模塊。在生產計劃總體協調的前提下,通過系統精細化手段,提升“生管品質”,建立強化統籌、準時化、精細化、高效的生管模式。生產計劃模塊作為將總部管理層系統執行模塊,將從總部ERP計劃接口獲得帶工廠字段區分的生產計劃,結合本地生產管理業務邏輯,按各多工廠模塊主數據的產能、排班、車型等限制性條件初始化排產數量。
3、制造管理
制造管理模塊基礎數據在總部管理層管控,具體生產執行由各工廠管理,將實現生產跟蹤和過程記錄、校驗、防錯的功能。 從計劃處下達生產訂單開始,通過現場識別設備,自動采集和跟蹤車間內車體在各個工位的移動,并實現車體數據的自動推送與下發,全面發揮協調、集成底層系統和設備的數據與信號,獲取工序結果反饋直到完工入庫為止。完整紀錄、保存車輛所有生產信息,按照采集反饋循環精準指示生產一線員工裝配作業,防錯,防漏,實現各信息點工位信息自動錄入、自動讀取、VIN碼自動分配與打印; 各生產批次車輛生產狀況跟蹤; 一車一檔跟蹤追溯等。包括對現有工廠制造管理功能的優化,及二工廠RFID、線體、設備等集成。
4、質量管理
質量管理應用在工廠執行層,主要包括現場質量信息缺陷輸入和查詢管理、現場整車質量信息缺陷輸入和查詢管理、車輛測試系統及缺陷管理和跟蹤系統、防錯系統、車輛流程卡管理系統。質量數據是非常重要的數據,它包含車輛制造信息,可追溯件信息,缺陷信息及測試信息等,針對二工廠的車輛測試系統、質量檢測設備的集成等
5、法規管理
公告車型、環保、一致性、燃料、照片、備注信息等在總部管控層集中進行維護管理;
各法規打印分工廠獨立打印,互相不干涉;
各工廠法規證書打印完成后都需要將數據實時傳遞到總部層進行上傳;具體功能如下:
合格證、一致性證書、燃料消耗量標簽能同一工位連續打印
合格證信息向國家監管部門數據庫上傳、管理
一致性證書向國家監管部門數據庫上傳、管理
燃料數據向國家監管部門數據庫上傳、管理
環保數據向國家監管部門數據庫上傳、管理
車型公告數據錄入、審核、管理
車體照片、備注等維護打印。
6、打印管理
維護車輛基礎數據進行藍卡打印,在焊裝、涂裝、總裝上線點位掃描藍卡將車輛信息寫入到RFID標簽中;現場懸掛工位指示屏幕,在系統中維護作業指導書、作業要領等相關信息;系統則結合現場崗位,進行展示對應信息,用以指導現場員工進行生產,實現無紙化指導操作。
7、生產監控及可視化
可視化管理分總部管理層可視化和各工廠可視化管理,按照生產/質量/設備緯度監控現狀的監控界面菜單配置定時/實時從各工廠獲取生產進度,實時匯總各工廠數據進行展示;總部集控中心顯示看板生產其他類KPI;一、二工廠KPI、生產指標 、能耗指標、 設備性能指標等
8、報表管理
在總部管理層建設統一的報表中心,可以實時展現各個工廠的生產制造狀況,并通過數據分析手段,可以對各工廠的生產制造、質量及設備進行預警,為各工廠提供持續的數據服務支持。
9、接口集成
上位系統接口在總部管理層統一管控,包括但不限于ERP、i-LMS、WMS、DMS、GQS、TSP、售后、QA、溯源系統、中機中心、華城、中認環宇等;
工廠層級接口在各工廠管控,包括但不限于PLC、設備、涂裝CCR、ANDON等車間系統。