面向集團化多工廠的生產指揮調度中心建設方案

楊勇昌 付紅旭

隨著ERP、MES、PLM等信息化技術的不斷深入應用，企業在精益生產方面的管理水平得到了大幅提升。但因企業的集團化多工廠屬性及多業務、多車間間的協作緊密，如何在集團層面建立生產的一體化管控機制，建立以總裝車間為拉動的各分廠高效配套能力，減少停工待料情況，提高生產效率成了許多企業困惑的問題。本文將針對集團化多工廠的協同生產管理問題提出生產指揮調度中心的建設方案。

生產管理;精益生產;協同制造;指揮調度

引言

目前大部分企業已經實施了ERP、PLM、MES、DNC/MDC等傳統的信息化管理系統，初步實現了數字化產品設計、產品數據管理、資源調度與財務信息化、生產制造與質量管理、設備監控及數據采集等基本功能。但面向上層決策層的信息化還處于非常薄弱或者空白的階段。當前企業在集團化生產管理環節面臨的挑戰主要包括：

1、集團化企業多工廠模式下的協作難度大，如何以總裝任務為源頭拉動下游分廠及外協單位的配套任務顯得束手無策;

2、企業生產部門或經營計劃部門無法全面掌握各個分廠或外協單位的加工進度，缺少對分廠或外協單位的總體協調能力;

3、缺少信息化支撐的條件下只能通過電話、協調會、現場勘查等方式了解現場狀況，造成大量的人力和物力消耗，計劃工作陷入深淵;

4、管理經營部門對現場發生的各類異常情況不能第一時間獲知并采取必要的措施，導致整體計劃的延誤，影響交付;

一、需求分析

企業生產指揮調度系統需要依托現有的中心機房、網絡和布線、現場終端設備及調度中心大屏幕、視頻監控和呼叫中心等硬件條件基礎上，結合現有ERP、MES、PLM及底層MDC數據系統的軟件集成，實現綜合的數據展示、生產監控、運營分析和指揮調度等功能。幫助企業建立企業級的數字化監控與運營中心，實現現場可視化監控與全產業鏈的信息協同，從而為降低成本、提高效率、確保交付等提供支撐。

項目建設的目標主要包括如下：

（1）在生產調度指揮中心采用大屏幕液晶拼接屏形成可視化的數字看板，將生產信息總覽、生產進度、設備狀態、工裝資源配套、現場問題報警及綜合統計分析報表進行集中展示，協助計劃調度人員掌握生產進度并及時采取調度措施。

（2）以現場ERP、MES系統和DNC/MDC系統為源頭，收集生產過程的計劃和執行進度及狀態信息等，滿足集團公司生產部對下屬各車間現場進度監控和任務調度的需求，通過調度中心直接進行生產任務的下達、監控、調度、協調等，實現均衡生產。

（3）通過生產指揮調度系統的監控和報警功能，實時反饋生產過程中遇到的各種問題，使生產管理人員能夠了解到生產現場的各種問題，并商量對策，安排相關人員進行處理，以便保證生產的正常進行。

（4）通過生產指揮調度系統提供的數據、報表，為公司的生產作業會及生產專題分析會議提供數據支持、決策支持。并發布相關會議決定、會議紀要，供相關部門人員查詢、貫徹、落實會議要求。

二、建設方案

（一）方案總體架構

數字化車間生產指揮調度中心是在企業現有數字化生產線、PLM、ERP、MES等信息化條件基礎上，通過對各業務系統的數據抽取和分析，以大屏幕液晶電視墻（數字化看板）等方式對全廠的業務進行綜合監控和智能調度指揮。

生產指揮調度系統平臺總體架構如下圖所示：

生產指揮調度系統平臺整體架構

1、軟件系統方面，生產調度中心的調度人員在日常生產過程中可以利用指揮調度功能與各業務科室級車間現場的工作人員進行業務協調，通過生產指揮調度系統進入ERP、MES系統進行相關計劃任務的調度操作。

2、硬件設備方面，主要包括了各類大屏幕液晶電視墻、網絡及控制系統、現場終端電腦、語音呼叫服務器、監控設備等。

3、現場調度過程中除了通過各類系統進行任務的指揮調度以外，還可以利用調度中心的語音對講系統進行在線呼叫和對講，通過短信或內部在線通訊工具進行及時溝通，重大事項可以通過視頻會議系統進行網絡會議等。通過各類軟硬結合的在線互動方式提高生產調度的及時性和高效性。

（二）可視化監控

利用三維建模技術構建虛實結合的數字雙胞胎平臺，將現場產線、設備及工裝資源的狀態信息以虛擬方式在三維環境進行映射，并支持通過現場看板和調度指揮中心大屏幕對現場問題的協調、反饋與統計分析等功能。

1、生產信息總覽

生產信息總覽是從公司各個管理系統中抽取相關數據、信息，形成集各種報表、可視化圖表、文檔等，并通過現場大屏幕看板或個人電腦終端進行展示分析的功能。各個管理系統中的相關數據、信息經加工處理，匯集到生產信息綜合展示平臺中，供生產管理人員及公司領導查看并及時采取策略。

2、生產線監控

針對不同的生產線和站位分布，分別顯示各站位對應的臺次信息、進度信息和狀態監控信息，以進度條和百分比形式顯示每個站位內裝配工序的完成進度（以工序數進行統計），同時將每個站位對應的在崗人數、脈動次數、報警次數、質量問題反饋次數等信息在生產線總覽界面中進行展示。

3、站位監控

針對具體的站位可以集中展示在本站位內的所有相關信息，包括當前批次信息、站位內的生產和裝配進度、進度條和百分比顯示，離交付的日期，當前的脈動計時、脈動次數、在崗人維護、當前加工活裝配的工序號、工序名稱、加工時間等。

4、設備監控

系統能夠根據車間現場真實情況進行場景虛擬建模，實現和底層自動化系統的集成，實時獲取設備的運轉狀態和參數信息。通過點擊模型中的每臺設備，可以查詢該臺設備是否完好、狀態如何、當前的檢驗任務和檢測參數等信息，實時了解生產現狀。

（三）生產指揮調度

生產指揮調度子系統是從公司各個管理系統中抽取相關數據、信息，形成集各種報表、可視化圖表，匯集到生產指揮調度系統中，供生產管理人員及公司領導查看，方便計劃調度人員展開業務查詢和調度指揮工作。

1、生產計劃調度

生產計劃調度管理可根據不同批次產品在生產和裝配及檢驗過程的執行結果，統計各個節點、工位、生產線、車間的實時生產狀態，包括計劃工單數量、累計完成數量、累計合格品數量、不良品數量、未完成數量、設備狀態、人員狀態等各項生產信息。

2、物料配套調度

針對車間作業計劃（制造工單）對應的物料準備、配套、發料、收料及消耗等信息，以數字化看板方式在指揮中心大屏幕顯示，集中監控物料配套的全過程。對需要配套的物料進行提前信息播報，對生產現場的缺件物料進行報警和呼叫，對緊急任務的物料配套請求進行發布和跟蹤，對所有生產過程的物料消耗記錄進行跟蹤追溯等。在物料配套過程中發現缺件信息（如標準件、附件缺件等）后，及時生成缺件記錄表并發送給相應的車間計劃、調度和物資庫房管理人員，以督促缺件任務的快速執行。

3、設備及工裝資源調度

能夠通過DNC系統實現NC程序下發及MDC實現數據采集和狀態監控等功能，包括設備的開機、停機、故障報警和維修維護等動作。針對重要的設備，可以設計單獨的查看和監管看板，通過三維模型和二維看板結合的方式，將無法通過動作體現的數據，通過自定義的看板進行靈活的展現;按照功能需求，看板具備設備三維仿真，實時數據監控，報警管理，歷史數據查詢，遠程操作控制等功能。

4、質量檢驗調度指揮

質量檢驗調度指揮主要是將制造過程各工序、各產品的生產和質量檢驗信息在調度中心集中展示。系統提供工具能夠及時、充分體現制造過程各工序、各產品的生產質量信息（包括質量趨勢、不合格品、質量問題跟蹤處理等），以便生產人員進行了解和控制。對生產現場質量的及時了解控制，可以減小不良浪費，是企業實現全程質量管理（TQM）的一個重要環節。當車間現場出現不合格品或者批量質量問題時，調度指揮中心可以通過大屏幕采取質量問題的報警、呼叫、廣播及視頻會議等動作，對質量問題通過現場看板進行發布和跟蹤，直至質量問題得以處理后解除報警。

5、現場問題報警與跟蹤處理

生產過程中會出現各種情況，包括設備故障、原材料缺失、質量問題、生產異常情況等，使生產中斷，這時需要一個生產問題反映反饋處理平臺，使生產管理人員能夠了解到生產現場的各種問題，并商量對策，安排相關人員進行處理，以便保證生產的正常進行。

結束語

面向集團化多工廠的生產指揮調度系統是在企業現有PLM、ERP、MES等信息化條件基礎上，以大屏幕液晶電視墻（數字化看板）等方式對全廠的業務進行綜合監控和智能調度指揮，并利用各類廣播、郵件、電話和視頻、在線消息等方式進行有機互動，有效提高車間及上游生產、質量、工藝、物資供應等部門及第三方外協單位、合作伙伴的協作效率，建立全產業鏈的信息協作機制，從而全面提升企業的數字化管控能力。

參考文獻

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作者簡介：楊勇昌，中國航發貴州黎陽航空動力有限公司管理與信息化部副部長，高級工程師，主要從事企業信息化建設與應用;

付紅旭，通力凱頓（北京）系統集成有限公司解決方案中心總監，負責企業信息化咨詢規劃實施。