杰瑞：打造基于工业物联网的智能车间

佚名

烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司（以下简称杰瑞）成立于1999年，是一家专业从事油气田钻采设备、油井服务设备、完井设备、天然气输送设备、天然气液化设备的研发制造、油田工程技术服务于一体的国际化综合性上市企业集团。

工业物联网与智能车间

杰瑞公司经过多年的发展，已经成为了一家国际化综合性上市企业集团。长期持续的高增长掩盖了杰瑞前期管理不够精细化、成本管控意识薄弱等问题。为保证公司持续的竞争优势，杰瑞开源节流，引进科学管理方法入手，加大对精细化管理的投入，并申请到了国家智能制造项目。

工业物联网与智能车间项目是杰瑞智能制造项目的课题之一，重点实现了车间的数字化和透明化，并大大提高了生产效率，提升了杰瑞的质量管控能力。杰瑞按照项目实施计划，顺利完成了WMS移动仓储、MES生产执行系统和工业物联网应用系统的建设，并通过ERP、MES、WMS、SRM的集成实现制造过程计划、排产、生产、检验的全过程数据采集和分析，实现制造过程中各环节的生产数据和产品质量的追溯，实现计划、排产、生产、检验的全过程闭环管理，并实现CPS、MES、ERP、WMS和质量追溯系统的无缝信息集成。

智能制造的核心业务系统

1.WMS系统

WMS系统大大简化了物流的出入库流程，节省了人力成本。杰瑞在进行WMS项目实施时，遇到了很多实施问题和技术难题。

WMS和ERP都有面向库存管理的功能，一定要定义出明确的系统边界，解决数据冲突的问题，同时WMS要和ERP、SRM系统实现深度集成，这些集成接口要求的实时性非常高，要形成统一接口集成标准，减少日后维护和开发成本。为此，杰瑞采用的ERP系统（EBS）采用了比较精细的库存管理功能（物料管理的颗粒度能精确到某个物料的某个货位），所以杰瑞在进行WMS项目实施时，采用的解决方案是以ERP系统重点作为数据逻辑的处理后台。WMS系统做了移动化操作的延伸，中间采用的是数据总线和 JSON 数据传输技术形成统一的技术标准，同时降低系统间的耦合度。

WMS项目重点是移动化技术的应用，做好流程的优化可以大大节省人力。杰瑞在进行WMS项目时对入库、出库、盘点转移等过程流程进行了充分的优化，将原来的9名文员精简为1名。结合电子看板、AGV等技术的应用，大大提高物料配送的效率和时率，生产调度在进行生产任务派工的同时，可以根据工单对物料的需求情况形成发料计划，发料计划可以直接推送至仓库的电子看板和移动终端上，物流人员根据发料需求直接进行出库，并根据实物情况选择由人员配送或是AGV自动配送。

2.MES系统

杰瑞通过引进MES项目实现了车间管理的数字化和透明化，并实现了产品的全过程质量追溯。MES承载着杰瑞智能制造项目实施的核心应用，杰瑞MES项目结合精益管理咨询进行了有效落地，大大提高了现场的生产效率。

杰瑞将MRP和APS进行了整合，形成了统一的计划管理系统。MRP系统重点管控物料计划，APS系统重点管控产能计划，同时根据计划管控的层级不同，将APS进行分级，订单级APS的管控重点是产能对订单交付的影响，给市场一个合理的交期反馈;工单级APS排成，重点管控生产的周计划。小批量离散制造行业内能够将APS应用到实处的公司可谓是凤毛麟角，杰瑞将APS根据计划层级不同分级使用的方案，对APS的推广和使用，有着良好的借鉴意义。

同时，大大减少了现场操作人员的非加工工时，过去现场操作人员大约有1/3的时间浪费在了找物料、找图纸、找工艺、找程序、找工装刀具、找物料转运人员、找异常处理人等方面。MES结合精益项目并结合CAPP等其他系统，将所有准备工作做在了事前，现场操作人员在统一的报工界面即可处理所有事项，实现了生产业务的集成管控。

通过MES、ERP、SRM、WMS、BPM、ECM等多系统的集成，形成对产品的全生命周期质量追溯。

在形成整个质量追溯的过程中，杰瑞分了两条主线：

第一条主线是实现来料检验过程的追溯。ERP生成订单后推送至SRM系统，供应商在SRM系统制作送货单进行发货，并经过WMS系统接收入库。若检验出现不良状况会流转至BPM系统进行流程审批，确定处理建议，再返回到WMS系统进行最终处理。WMS系统会将处理结果反馈至ERP系统，ERP入库后将来料的各项追溯信息同步至MES，作为形成最终质量追溯的基础数据之一。

第二条主线是实现生成加工过程的追溯。工单在经过ASP下发到MES后会进行工序拆分，每个工序生成一个派工单。派工单在生成加工过程中，会发起自检、互检，若发现不良状况，则提报给质检环节进行专检，若专检出现问题，就会发起不合格处理流程至BPM系统审批，审批结果回传至MES进行相应的操作。对于生产过程中关键工序的检验，杰瑞设置了专检工序进行处理。

以上两条主线，经过工单和物料之间的用料关系进行最终绑定，形成了一个完整的资料追溯体系。

3.工业物联网系统

通过搭建工业物联网应用系统（CPS），实现了对现场设备信息的实时采集，并通过智能控制中心进行了全面监控，同时和CAPP集成，实现了对NC程序的管理。

在进行CPS项目实施过程中，杰瑞解决了不同类型设备间的通信和数据采集问题。根据杰瑞车间机床条件，采用“网卡”和“串口”两种通信方式。CPS系统采用串口服务器接入模式，将串口服务器安装到机床电器柜内，先从机床电源输入端取220V交流电接入电源开关模块，再通过开关电源给串口服务器供电。串口服务器能将任何具有串行接口的设备连接到以太网，保证机床与服务器稳定的数据通信。对于带网卡设备，优先采集网卡通信，从交换机引出的网线直接接入设备端的RJ45口，通过CPS-DNC系统FTP功能实现通信。同时，杰瑞还针对不同机床的具体条件，设置不同的采集方案。对有网卡机床，采用网卡通信，网线直接接入设备RJ45口即可。其他机床采用在机床内安装智能采集终端方式采集机床數据，实现了DNC程序管理，智能制造指挥中心应用大屏报表展示技术。

取得显著成效

通过工业物联网与智能车间的实施，实现制造过程计划、排产、生产、检验的全过程数据采集和分析，实现制造过程中各环节的生产数据和产品质量的追溯，实现计划、排产、生产、检验的全过程闭环管理，并实现CPS、MES、ERP、WMS和质量追溯系统的无缝信息集成。通过数据分析及精益持续改善使得整个生产效率提升了42.23%;单位时间的生产运营成本降低了43.58%;产品一次性校验合格率达到了99.32%。极大地提升了生产运营效率和产品的核心竞争力。

同时带动企业技术升级，增强自主创新能力。促进相关行业的技术开发、升级，增强企业自主创新能力，提高企业自动化装备水平，优化产业结构，规避安全事故风险，对整个行业的健康快速发展有着重要意义。

此外，还提升了产业竞争力，促进可持续发展，加强了人才队伍的培养，集团通过结合早期建立的人才保留机制，注重技术培训，营造出知识共享、比肩前进的氛围。

在智能制造项目中，杰瑞经过管理团队的讨论，确定了三合一和一精多专的人才培训培养模式相结合的智能制造综合人才培养模式，使信息化建设人员做到开发顾问、功能顾问和业务顾问三个角色的充分结合，将参与项目的业务骨干培养为功能顾问和业务顾问。同时，鼓励项目组成员在掌握好一套系统解决方案和技术的前提下，多去接触学习智能制造项目中的其他系统。通过智能制造项目的实施，杰瑞培养了精益管理项目组、智能制造项目组、跨系统集成技术小组。这三个项目组共计50人，将成为杰瑞未来智能制造的领路者和深化推广者，将成为承担起杰瑞智能制造推动企业转型的中坚力量。