淺談汽車產(chǎn)業(yè)智能制造中的信息化系統(tǒng)集成

何志通 李子旭 王天立

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的自動化技術(shù)和設(shè)備被運(yùn)用到了汽車制造產(chǎn)業(yè)中，目前我國的大部分汽車制造企業(yè)已經(jīng)完成了數(shù)字化工廠前端的建設(shè)工作，擁有比較高的自動化生產(chǎn)水平，信息化系統(tǒng)集成就是其中重要的組成部分。

關(guān)鍵詞 汽車產(chǎn)業(yè)；智能制造；信息化系統(tǒng)集成

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們的生產(chǎn)生活水平也在不斷提高，汽車已經(jīng)成為人們生產(chǎn)生活必不可少的一種交通工具。隨之而來的是對汽車的大量需求，為了滿足這種日益增長的需求，我國的大部分汽車制造企業(yè)都進(jìn)行了自動化的優(yōu)化和改造，并且大部分企業(yè)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了三維設(shè)計與PLM集成、PLM與ERP集成，實(shí)現(xiàn)了信息化系統(tǒng)集成。就目前的實(shí)際情況來看，我國汽車產(chǎn)業(yè)的信息化系統(tǒng)繼承方式從低到高可以分為基礎(chǔ)集成、中級集成和高級集成三種。

1 基礎(chǔ)集成

基礎(chǔ)集成有兩層含義，第一層是底端設(shè)備控制層PCS、中間執(zhí)行層MES與上端企業(yè)管理層ERP三層架構(gòu)集成，第二層是實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)廠際互聯(lián)。第一層含義大多數(shù)汽車制造企業(yè)都已經(jīng)達(dá)到了，大多數(shù)工廠的整個生產(chǎn)線都已經(jīng)通過MES系統(tǒng)連通起來了，而業(yè)務(wù)部門則是通過ERP系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)通的，但是就目前的實(shí)際情況來看，很多汽車制造企業(yè)的ERP系統(tǒng)和MES系統(tǒng)并沒有連接起來，企業(yè)計劃層和過程控制層之間還存在有斷層，也就是第二層廠際互聯(lián)并沒有得到很好的實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)部門和業(yè)務(wù)部門依舊是兩個獨(dú)立的信息孤島，工業(yè)3.0階段并沒有真正到來。

在基礎(chǔ)集成框架中，MES系統(tǒng)是一非常重要的，它主要負(fù)責(zé)車間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行，能夠在統(tǒng)一平臺上集成生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量控制、設(shè)備故障分析、網(wǎng)絡(luò)報表等管理功能，同時還可以通過平臺對整廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的收集、整理和管理，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、質(zhì)檢、工藝、物流、銷售等各部門之間的信息共享和交流?；A(chǔ)集成通過系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的整體優(yōu)化，幫助企業(yè)建立一體化和實(shí)時化的信息系統(tǒng)。

要想實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)集成，需要滿足兩個條件，三個層面。首先是企業(yè)需要擁有自動化水平較高的生產(chǎn)線，給MES系統(tǒng)提供發(fā)揮的空間和環(huán)境，其次是要實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)智能車間的互聯(lián)和廠際互聯(lián)，失去了互聯(lián)，MES系統(tǒng)的很多功能都無法實(shí)現(xiàn)，也無法起到橋梁作用連接EPR系統(tǒng)和智能設(shè)備。三個層面指的智能裝備、智能生產(chǎn)線和智能車間，這是MES系統(tǒng)運(yùn)行的主要場所，也是實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)集成的必備條件[1]。

2 中級集成

中級集成是根據(jù)汽車制造企業(yè)智能制造的發(fā)展情況來定義的，其中第一層指的是PLM平臺與上述基礎(chǔ)集成的融合，第二層指的是企業(yè)與供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

PLM平臺與基礎(chǔ)集成的融合主要可以分為兩步，首先是將PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)連接形成企業(yè)管理層，其次將管理層與執(zhí)行制造的MES系統(tǒng)連接形成車間控制層集成。以國內(nèi)某大型汽車零部件企業(yè)的智能制造車間為例，該車間采用的是北京自動化研究所所涉及的系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的PDM系統(tǒng)使用的協(xié)同研發(fā)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺是WINDCHILL，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的優(yōu)化和應(yīng)用的擴(kuò)展。該系統(tǒng)以PDM系統(tǒng)為核心，建立了包括工藝數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品研發(fā)項目管理、產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù)管理的協(xié)同研發(fā)平臺，實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品從產(chǎn)品概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、產(chǎn)品試驗、工藝規(guī)劃、工裝管理到生產(chǎn)制造的全過程數(shù)據(jù)管理。

在這其中所提到的PDM系統(tǒng)是一款可以在一個中央系統(tǒng)中管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)和過程信息的應(yīng)用軟件，這個軟件不僅能夠滿足生產(chǎn)管理對于文件、要求、注釋、制造指示等方面的信息要求們還能夠支持多個應(yīng)用軟件以及團(tuán)隊的訪問，運(yùn)用好這一軟件，不僅有利于生產(chǎn)效率的提高，更有利于PLM（產(chǎn)品生命周期管理）平臺的建立，為數(shù)據(jù)管理、過程使能以及配置管理提供了安全的解決方案。

PLM系統(tǒng)則是一款對企業(yè)中的數(shù)據(jù)、流程、也許系統(tǒng)、人員信息進(jìn)行綜合管理的信息管理系統(tǒng)，其中包括了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）、計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）、計算機(jī)輔助制造（CAM）、3D計算機(jī)輔助工程（CAE）和仿真、機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真、有限元分析（FEA）、模態(tài)測試和分析、數(shù)字化制造、制造運(yùn)營管理（MOM）等，能夠有效地對整個汽車制造企業(yè)的運(yùn)行進(jìn)行合理的調(diào)度和控制。

PLM和MES是企業(yè)數(shù)字化的兩大主要助理，通過這兩大系統(tǒng)可以以產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行優(yōu)化虛擬和評估，從而找尋到更加符合企業(yè)實(shí)際需求的新的生產(chǎn)組織方式，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)自動化、信息化與智能化的融合，提高企業(yè)資源的合理配置率，更能夠提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)效益最大化打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

3 高級集成

高級集成即“工業(yè)4.0”階段，指的是根據(jù)企業(yè)的實(shí)際需求而將對企業(yè)的智能化實(shí)行個性化定制，即在電商、經(jīng)銷商和企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)價值鏈數(shù)據(jù)到車間設(shè)備層傳感器級別數(shù)據(jù)的縱向集成，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品研發(fā)到售后服務(wù)的橫向集成，建立產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同平臺，實(shí)現(xiàn)從原材料供應(yīng)到客戶的端到端集成。

在汽車行業(yè)里，訂貨提前期有一個專門的名詞與之對應(yīng)——即“訂單一交付”O(jiān)TD（Order To Delivery）。對客戶的需求進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)估并且提前進(jìn)行相關(guān)的業(yè)務(wù)以及生產(chǎn)安排能夠幫助企業(yè)減小損失，搶占更大的市場份額，提高企業(yè)的核心競爭力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。而在高級集成中，就有這樣一個QTD平臺，通過平臺將生產(chǎn)、銷售、采購等各個系統(tǒng)和環(huán)節(jié)中的信息都連接起來，就能夠?qū)蛻粜枨笠约笆袌鰟酉蜻M(jìn)行價位準(zhǔn)確的預(yù)估個判官，透明生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)拉動式生產(chǎn)方式。

4 結(jié)束語

從上文不難看出，汽車產(chǎn)業(yè)智能制造中的信息化系統(tǒng)集成指的不僅僅是生產(chǎn)相關(guān)的信息化系統(tǒng)的集成，更重要的還是在決策、銷售等層面，只有將決策、生產(chǎn)與銷售都聯(lián)系為一個整體，才能真正為汽車企業(yè)的發(fā)展提供動力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新的信息化系統(tǒng)集成技術(shù)也在不斷地被開發(fā)出來，與外部市場互聯(lián)、與買賣雙方互聯(lián)的集成技術(shù)正在不斷被運(yùn)用到汽車產(chǎn)自智能制造中。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡志強(qiáng)，吳勁浩.汽車產(chǎn)業(yè)智能制造中的信息化系統(tǒng)集成[J].數(shù)字化工程，2016，（7）：69-74.