重型汽车制造执行系统的建设和应用——中国重汽集团济南动力有限公司

一、企业概况

中国重汽集团的前身是济南汽车制造总厂，始建于1956年。目前，中国重汽集团形成了以重卡为主导，涵盖中卡、轻卡、客车、特种车等全系列商用车的产业格局，全球拥有员工4万人，产品出口100多个国家和地区，重型汽车出口连续十五年位居全国首位。截至2020年底，中国重汽集团共有整车制造单位8个，整车产能合计55.8万辆/年，主要产品品牌包括豪沃、汕德卡、豪瀚、斯太尔等。中国重汽集团围绕创新体制机制建设，激发创新活力，坚持以“客户满意是我们宗旨”的核心价值观，优化结构，凝心聚力，努力践行“打造世界一流的全系列商用车集团”的发展愿景。

二、主要措施

(一)项目背景

汽车生产需要工艺、采购、仓储、物流、生产、质检等各专业部门通力协作，其制造过程中包含着复杂的生产工艺，庞大的零部件构成以及综合性很强的装配技术等，因此，各环节都会对最终产品产生影响，供应链全球化、客户定制化以及日益严苛的环境、安全法规使汽车制造面临严峻的挑战。在互联网、大数据、云计算等新型数字化信息技术浪潮下，信息技术与汽车产业的跨界融合加速，汽车产业的价值链体系正在重塑，传统制造业数字化转型迫不及待。中国重汽制造运营企业需要通过数字化、智能化转型，应对新的市场竞争环境带来的挑战，包括：1.厂内外物流缺乏协同手段，物流配送系统无法支持高效的生产运作管理，使得生产运作计划执行过程不流畅，导致库存偏高、产能利用率偏低。2.装备智能化水平低，车间层物料、产品、设备没有实现联网，没有实现自动控制与信息采集，车间层实时控制能力较弱，生产现场状态监控能力不足，订单按时交付率不高。3.实现装配过程实时监控，建立质量信息链，实现信息传递与追溯的自动化、智能化，面向整个供应链和产品整个生命周期，优化、规范质量管理流程，提高质量管理的工作效率。4.经过多年的建设，应用出现了多个信息孤岛，信息系统间的协同不够，系统的高效集成为企业面临的难题，亟需统一平台，实现对现有IT系统的整合。

(二)项目内容

重汽集团根据中国制造2025精神及集团发展规划要求制定了创新升级行动计划，构建了“重型汽车制造执行系统”，具体建设内容包括：

1.构建了重型汽车制造执行系统平台重型汽车制造执行系统由运维管理、生产管理、物资管理、质量管理、BOM管理、整车管理、总成管理(车身、车架)、决策支持、供应商管理(即商务平台)、采购管理、财务管理、智能协同、移动管理等十三个模块组成。整合生产管理系统、物资管理系统、总成管理系统、商务平台等多个系统，在业务处理方面相互贯通，解决了原系统界面多且杂的问题，用权限和系统参数的控制，实现不同权限的用户登录可对同一界面操作不同的功能；数据处理上更为快捷，数据运算更为准确。

2.构建以整车设计BOM、工艺BOM、制造BOM、装配BOM为核心的整车BOM管理平台通过BOM的分段管理，实现工艺对生产、物流、财务等业务的全生命周期支持。在订单评审时系统按照配置号自动保存策略，同时按照基本装置和选用装置自动调取评审策略，大幅提高订单评审的准确性与高效性。系统设置工艺替换策略组，包含工艺替换、生产替换、质量替换等规则，不同的阶段可定义自己的替换规则；与CAPP无缝衔接，抓取工艺数据，最终生成带工序和工位装配BOM，指导物流配送、生产和财务核算。

3.构建以物流配送计划和智能交接为核心的物流管理平台，实现精准物流和快速物流按照装配BOM和N+M锁定计划生成车间的物料配送计划和分时配送计划，将供应商、三方物流、配送中心、线边库等仓储单元有机整合在一起，结合条码技术、PDA、车载终端、电子拣选等技术手段，自动采集及记录相关数据，搭建信息通道，三方物流和车间严格按照配送计划进行物流配送和交接，提高配送效率，并最大程度减少线边库存积压及缺料情况的发生。支持排序、配料、SPS+DPS、看板、ANDON等多种拉动方式，根据不同的物料属性选择最合适的拉动方式，提高作业的准确性、速度，降低供应链成本。

4.构建以交期为核心的生产管理运营平台，实现生产管理优化通过配置生产线和生产节点，适应集团各单位，整合总成生产、改制、配件等流程，以交货期为核心，主计划任务为数据源，综合考虑各类制造资源，建立约束模型，生成高级排程计划，及可执行的车间及产线计划；系统根据生产计划下发制造任务，同时依据工艺路线和工艺参数要求，对各工序生产过程、设备及人员的相关数据进行采集，自动识别和记录，对现场问题、异常进行预警和报警，形成异常管理的闭环。

5.建设企业级质量数据应用信息化平台，对质量数据进行整合，提高企业运营监控、分析、决策及风险防范能力采集、整合整车全生命周期质量数据，建立结构化、分层次的产品质量档案与追溯系统，形成按照装配结构建立总成、分总成、零部件多层级质量档案；各级相关质量人员通过此平台开展日常的质量管理、控制和指挥协调工作，通过质量大数据分析，修正过程及产品存在的问题，实现企业关键质量管理工作在线处理与协同的质量动态管理。在对基础数据、过程数据的高效采集和有序管理的基础上，应用大量统计分析工具和报表定制功能，形成不同纬度的报表、图表和管理驾驶舱，为管理者、决策者提供详实、精确的指标呈现，为企业管理决策提供有力支撑。

(三)系统架构

重型汽车制造执行系统基于云计算、物联网、互联网等技术构建工业互联网整体架构，可分为设备资源层、连接层、使能平台层、业务应用层4个层次，如图1所示。

1.设备资源层设备资源层也称边缘层，主要负责对工业数据的采集，将企业各部门信息集成转化为数字信息，如图2所示。在卡车生产过程中，基于生产管理、供应商数据、物流数据、品质管理数据等复杂多源数据类型，借助手段精准、高效的实时采集，利用精密的物理传感器进行捕获，同时还要有配套的数据标准规范、协议解析、数据集成和边缘数据处理，数据采集层支持DCS、PLC、DDC、现场总线、智能仪表等多种设备的通讯协议，从而保证制造信息的品质。基于企业内部各环节信息化水平参差不齐，也将需要实现系统数据的接入。

2.连接层连接层包括生产现场以及本地部署的中间件、网络、服务器等IT基础设施，也包括云端IT基础设施(IaaS)。连接层提供给业务单位的服务是对混合类型IT基础设施的利用，包括处理CPU、内存、存储、网络和其它基本的计算资源，用户能够部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。依托连接层的本地/云端服务器混合部署模式，提供数据接收、存储功能，兼顾工业大数据传输、存储和运算的效率、安全性和经济性。

3.使能平台层使能平台层由工业大数据管理层、微服务组件库以及模型开发库组成，基于通用PaaS架构进行二次开发，实现工业使能平台的构建，可为企业提供工业数据管理和分析服务，并能够积累沉淀企业不同业务环节内技术、知识、经验等资源，实现封装、固化和复用，在开放的开发环境中以工业微服务的形式提供给开发者，用于快速构建定制化业务APP，打造完整、开放的工业操作系统。

4.业务应用层在使能平台层的基础上，将微服务库文件、模型库文件、数据管理等功能集成，为企业提供应用服务。汽车行业属于大型离散型制造行业，基于工业互联网的生产制造执行系统的落地及应用与不同职能部门工作内容相关，与产品所处的阶段相关，同时也与车企内部协同、车企供应链协同、产业链协同程度相关；基于以上考虑，结合企业运营特点，构建基于生产职能维度生产、质检、采购、物流、仓储等的信息化应用体系，围绕生产环节、质检环节、采购环节、物流环节等业务场景分别建立相应的信息化平台系统，以及基于角色、基于业务功能的应用APP。项目通过异构设备互联、物料与车辆定位识别、质量实时监控、精益物流执行、厂外供应协同等等措施，提高制造效率与物流平顺性，提升产品质量，提高生产敏捷性，打造透明高效的“数字化智能工厂”。

(四)创新应用

基于业务流程繁杂多样、软件开发框架种类多的特点，系统打通各部门生产业务关系，从开发框架、业务整理、软件设计、大数据存储与安全层面实现创新应用。

1.个性化软件开发框架的选择，原有TRP3000采用的C/S的架构开发，软件已使用十年之久，其操作模式和习惯早已经深入人心。为避免舍近求远，系统依然使用C/S作为开发基础，并采用当下比较流行的ORM软件开发框架。用C#开发语言全面替换掉老系统的PB语言开发，使得后期维护修改，更为清晰、简单。

2.软件需求分析，梳理业务流程，整合分散的小功能性软件。将TRP3000的生产管理系统、物资管理系统、总成管理系统、整车库存系统，包括商务平台等系统的功能、菜单进行整理。结合各相关业务部门新的业务需求，重新规划流程图，确认流程中各节点的功能，和各部门在流程中的分工。化繁为简，将老系统繁杂的功能简化处理，多余的菜单去除冗余，相同业务功能的界面进行合并处理。做到在不减少原有系统应用功能的同时，能尽可能优化系统的界面和操作。

3.软件设计方面，使用power designer设计数据库表结构，将各表之间的关联加以说明。使得逻辑更为清晰，开发更为简单。通过各表之间的关联，到各业务功能模块之间的关联，将生产管理、生产业务流程紧密结合，使得订单、合同等数据源头开始，直到整车的发交，财务结算都由系统统一管控，每个模块间无缝串联，避免了以往的程序反复登陆的情况。

4.大数据的存储与安全，数据存储采用SQL Server2012数据库作为工具。数据表采用分区的设计，使得历史数据可以长期地保存在数据库中，并且不影响查询速度。系统中设置操作日志，和错误数据报警机制，重要数据的修改，都会保存在操作日志表中，当出现断网、停电等突发情况时，有错误的写入数据将会通过微信、短信等信息提示发送到程序员或相关管理人员的手机上，以便及时进行应对，避免产生较大的数据出入或者数据的损失。

三、实施效果

(一)经济效益

本项目的实施，将推动商用车行业从传统制造向智能制造的转变，为商用车制造企业的信息化工作起示范作用。

1.在重汽集各二级公司进行开发与实施，目前已经实施了济南卡车、济宁商用车、济南商用车、成都王牌、豪沃客车等单位，目前运行良好，每家单位节约系统开发及实施费用200余万元。

2.下一步在集团整车及改装厂实施，预计6家单位。

3.将重型汽车制造执行系统在山东重汽集团内进行推广实施，并扩展到国内重卡行业。实现了整个行业信息化水平的整体提升，为整个行业在工艺水平提升、整体质量提升以及缩短产品生产周期提供帮助，产生较大的社会效益。

(二)管理效益

通过平台，让企业与用户、供应商的沟通交流，按需定产，需求拉动，通过云端大数据，为后续产品服务改进升级提供基础，提升汽车行业未来的产品规划能力，不止是供应链上的企业交流、沟通、采购、物流效率得到极大的提升，如图3所示。且对于相关企业来说，极大地扩展了企业产品的范围和服务深度，由产品型向服务型转变，增强行业竞争力，更好地服务于装备制造行业。

(三)社会效益

在行业内率先实现重型汽车整车制造领域的智能制造，本系统的开发是国内重型汽车行业的第一家，在行业“智能制造”发展上树立模范作用，推动中国重卡制造业转型升级。通过该项目的开发与实施，在工程机械、农机等行业同样具有较强的示范作用和可借鉴性。

1.产学研用协同创新模式。重汽集团始终坚持产学研相结合的研发模式，联合山东大学、山东建筑大学等知名高校的制造业信息化专家，以自有研发力量为基础，充分发挥高校前沿技术的研究优势，建立了以开发小组、质保小组、系统架构师、技术专家、行业联盟专家、行业咨询专家等呈金字塔构造的创新型科研团队。通过这种产学研用相结合的模式，不断实现软件商、科研机构、制造业企业的协同创新和共同发展。

2.需求拉动、产业链协同的制造服务。面向重卡行业的关于互联网平台，适应技术发展趋势，对行业企业的定位、产品规划、服务模式、标准化、盈利模式以及行业定位提供了关键指引。

来源：推进智慧企业建设公众号