构建智能物联网数字化工厂IT创新案例系列3.docx
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构建智能物联网数字化工厂IT创新案例系列3
构建智能物联网数字化工厂:
IT创新案例系列(3)
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构建智能物联网数字化工厂:
IT创新案例系列(3)
文|01一线
企业应用一维码,二维码,RFID等读写传感信息化形式记录物资批次信息,建立智能物联网,集成企业上游和下游各管控系统,实现强化卷烟生产的“精细化”和“智能化”管理是一个理想状态,关键在于如何解决这些问题所产生的不良影响。
为此,在实施和执行过程中,如何协调各方的利益,保证信息系统的有效,才是信息化创新工作的核心。
总体上,坚持“统筹规划、分步实施、逐级集成”和“实用性、先进性、安全性、开放性、完整性”原则,解决各系统建设与应用集成,实现彼此信息交换与业务过程集成。
一、课题的背景与意义
2016年3月以来,企业为了对接2004年投入运行的国家烟草专卖局一号系统即烟草行业“卷烟生产经营决策管理系统”深层次应用,实现合作生产管理、委外加工卷烟的产品及其质量精确跟踪与追溯和推进企业精益管理需要,结合近期业内一些公司提出的批次管理系统构想,经过对批次的定义、批次管理的目标、批次管理的前置条件分析、批次管理的模拟演练等一系列成果深入研讨、广泛交流,基本确立了批次管理“以最小包装单元的物料为管理对象,并通过信息系统进行必要的收发存信息记录”的设计思路,其实质是实现物料的单件管理。
目前,批次管理系统在行业一些省份如浙江、福建等公司或企业层面进行了建设和应用。
其中:
厦烟公司完成了全过程批次管理项目业务需求说明编制。
浙江中烟公司批次管理更是经过一期、二期的建设,基本实现了物料的单件管理;二期的设计开发与完善主要是对一期应用架构基础上的延伸,基本满足了在批次产生、批次变更和批次消耗等批次信息变化的各相关作业环节对数据提出的需求,其目的在于通过系统接口接收合作生产单位生产过程中批次数据信息,实现合作生产的物资、生产和成品批次信息跟踪与追溯。
江西中烟有限责任公司根据国家烟草专卖局当时提出的井冈山卷烟厂未来发展要“集成各路特色,打造行业典范”、成为公司展示“科技进步、先进工艺、行业文化和社会责任”即“四个窗口”定位要求。
鉴于企业目前易地技改即将投产和信息化建设的优势,决定将公司信息化重点工程项目即批次管理列入井冈山卷烟厂试点建设,以满足浙江中烟联营品牌加工统一批次信息管理要求。
并提出“立足现状,着眼未来;先合作品牌,后自主品牌;先井冈山卷烟厂,后其他烟厂”的批次管理在公司的总体推进思路,以促进企业自身精益管理水平提升。
井冈山卷烟厂作为江西中烟与浙江中烟合作生产重点企业,需衔接联营加工品牌生产过程物料批次信息,建立物料投放、生产、消耗、质量、卷烟成品跟踪信息,以便实现物料批次的全生命周期管理,即物料批次的生成、流转、消耗、质量各个生命节点有批次信息跟踪。
并反馈浙江中烟批次信息管理系统以上各环节的批次信息记录,与批次的生成记录共同组成批次的完整生命周期电子档案,实现合作生产品牌全数据链完整性管理,满足江西中烟联营加工合作品牌和自主品牌生产批次管理的要求。
二、企业现状与构建智能物联网管理目标
江西中烟通过“十二·五”以来的信息化规划建设,除了同期部署了行业一号系统以外、已经完成了财务与供应链财务(NC)、生产管理、公司营销、行业设备管理信息系统、企业门户及OA自动办公等信息系统建设及应用。
2017年井冈山卷烟厂试点建设批次管理之际,决定同步建设公司原料综合管理信息系统、数据中心项目建设。
井冈山卷烟厂信息化建设积累了十多年的里程。
2013年,国家烟草专卖局(国烟计[2013]371号)文件同意易地技改。
该项目于2014年9月23日通过国家烟草专卖局批复,11月20日开工建设,2016年10月22日转入投产。
其中,同步信息化建设完成了方案中涵盖的原料高架库、辅料高架库、滤棒高架库、成品高架库系统、糖香料厨房系统、制丝中控系统、卷包数采系统、MES系统等多个系统的改造内容,其中的MES系统围绕生产制造主线,抓住生产组织订单化、质量监管标准化、成本管理实时化三个目标,建立统一、全面、先进的生产指挥和管理信息化平台,确保生产组织过程中所有数据真实、所有流程可控、所有环节覆盖,为精细化管理、柔性化生产、均质化加工提供现代化工具。
结合多年在用的行业一号工程、公司财务与供应链财务(NC)、营销和正在着手构建的公司原料管理系统,启动井冈山卷烟厂批次管理项目建设,为新厂整体搬迁或穿插在技改与各集成商充分沟通解决业务方案,深入挖掘问题,梳理数据应用、促进数据准确性和完整性、日常业务与批次业务一致性,实行双重性评估,规避风险,实现功能有效,达到批次平台为业务平台服务。
井冈山卷烟厂批次管理系统的核心是产品和生产数据链完整性管理,通过建立并完善实物信息识别码标准规范,快速实现物料中的原、辅料和卷烟成品批次数据的录入采集、判断防错、查询统计等操作,并能及时跟踪物流流转和生产过程批次的变更情况,为卷烟数据链全过程的跟踪与追溯奠定基础,同时也为建设数字化、智能化工厂、信息化企业打下最坚实的数据基础。
因此,需要集成和对接上、下游已建和正在同步建设的多个系统。
为此,在批次管理项目建设管理过程中,沟通会变得十分繁琐,需要尽快梳理业务流与信息流,做到业务数据完整和全覆盖,促使更好的对接好各管控系统,齐头并进更好的改造优化各子系统建设,实现二次开发和更好地服务各业务,同时与批次管理服务平台的完美对接。
通过批次管理系统的建设,构建井冈山卷烟厂智能物联网数字化工厂和统一的批次化管理平台。
确定系统建设方案包括:
建立原料供应、辅料供应、香精香料生产、滤棒生产、制丝生产、卷包生产、成品烟等制造业务活动批次管理,以及批次追踪、追溯、数据分析等系统。
确定批次化管理平台建设的阶段性思路和目标:
在江西中烟工业公司信息化建设的总体规划指导下,以批次管理理念为导向,通过核心业务管理现状与流程分析,明确本次系统建设的总体规划、建设内容及实施策略。
在规避风险(原因)分析,比如,法律风险(招标)、政策风险和实施风险(组织、技术、安全生产与环境管理协议)前提下,正确理解并提出批次化管理系统平台建设中的批次管理业务需求、批次管理集成需求,以及批次管理其他信息系统的改造需求,为江西中烟工业公司快速形成卷烟生产全数据链过程管理精益化与信息化提供支持,提升企业的供应链管理精细化程度与业务信息追溯能力。
为此,基于现有信息化支撑系统的建设与应用,规划设计出可操作性强、科学规范的系统建设方案及实施方案,通过实施,实现生产品牌全数据链完整性管理,以满足浙江中烟批次管理和江西中烟工业有限责任公司井冈山卷烟厂批次管理业务管理需要。
三、实施对策与取得的成效
批次管理项目建设坚持“系统集成、资源整合、信息共享”以及“统一标准、统一平台、统一数据库、统一网络”的总体要求,并根据公司目前的业务和管理需要及未来发展要求进行建设。
为此,项目建设设想分两期(注:
第一期包括前两个阶段,即目前介绍已经完成的实施内容)共三个阶段:
第一阶段完成合作品牌和自主品牌批次管理的实施及相关软硬件基础的建设。
第二阶段完成生产现场及物资仓库软硬件基础的建设。
第三阶段打通产供销完整供应链各环节的批次管理,实现相关批次信息功能全覆盖,满足实施SPC工具软件管理和相应的统计分析,为企业大数据应用奠定基础条件。
(一)项目管理措施
1、组织保证:
从战略、管理和实施层面,①建立组织:
公司成立项目建设领导小组,包括:
项目管理办公室和物资、生产与系统三个组。
②明确职责:
战略层负责组织审定项目计划、实施方案,指导项目开展,重大问题协调与决策;管理层具体负责项目日常组织、计划、协调、控制,以及向项目领导小组的各种汇报材料的提交;物资、生产与系统三个组负责具体业务分析、系统设计、系统实现各上线运行各项工作。
2、制度保证:
从几方面明确要求,①项目程序(流程)。
②维护施工、安装和技术服务现场的安全生产与环境管理秩序,相关法律法规和在安全生产、环境保护方面的相关制度。
③合同(各项协议和承诺)。
3、技术保证:
满足批次管理业务需求、批次管理集成需求,以及批次管理其他信息系统的改造需求,可能涉及多方协议。
4、计划和进度要求:
①项目启动(启动大会)。
主要与联营加工合作生产方浙江中烟沟通明确要求及范围;
②项目审批(立项、招投标、合同签订)主要是进行需求分析与方案设计;
③项目实施(系统设计、功能开发)主要是实现原型设计与系统开发;
④项目上线(系统上线、单元功能和联调实现)主要是系统功能测试与优化和联调测试;
⑤项目运行;
⑥项目培训(部署联调);)
⑦项目验收。
5、实施效果督查要求:
坚持以市场和业务需求为导向,统筹数字化工厂建设的总体规划,以“新技术、新产业、新业态、新模式”即“四新”经济的突破口,充分发挥信息技术在制造业转型升级中的作用。
按照项目实施进度及内容完成情况,检查主要取得具体成效如下:
项目实施第一阶段:
(1)需求调研
2016年12月,项目启动会议召开。
制定项目章程及实施计划,确认项目人员组织架构;2016年12月至2017年1月,为满足批次全生命周期管理的数据要求角度出发,对江西中烟批次管理的物资供应、香精香料生产、滤棒生产、制丝生产、卷包生产、成品等管理环节进行了深入调研与分析,并对分析结果进行整理与总结,提出具体的业务要求、数据要求与技术要求。
完成项目需求分析调研工作,形成《需求分析规格说明书》,完成相应的评审工作。
(2)详细设计
2017年2月至2017年4月,依据项目需求分析文档,开始对系统进行设计,形成《系统概要设计说明书》、《系统详细设计说明书》、《数据库设计说明书》,完成相应的设计工作;2017年3月至2017年4月,依据项目需求分析文档,开始对系统集成(原料仓储系统、原料高架库系统、制丝集控系统、滤棒高架库系统、辅料高架库系统、一号工程系统、MES系统、香料管理系统、卷包数采、营销系统、能源系统)进行设计,形成《数据交换接口技术规范》。
(3)系统开发
2017年4月至2017年5月,依据项目设计文档,开始系统功能进行开发、配置,批次系统功能包括:
基础数据管理、物资管理、生产管理、成品管理、数据上报等6个模块,共计73个业务功能;2017年5月,依据项目设计文档,开始PDA扫码功能,供应商打码系统以及系统集成的开发。
(4)部署培训
2017年6月,依据项目设计文档,搭建一体化集成平台包括:
集数据仓库(数据层)、业务服务中心(业务层)、功能应用平台(展现层)。
2017年6月,搭建批次系统应用网络覆盖了整个物资、生产管理区域,部署了个业务点的PDA/RFID扫描设备及条码打印设备。
2017年6月至2017年7月,对各业务部门进行批次系统应用的培训及打扫码设备使用的培训。
2017年6月至2017年7月,与各个集成单位(原料仓储系统、原料高架库系统、制丝集控系统、滤棒高架库系统、辅料高架库系统、一号工程系统、MES系统、香料管理系统、卷包数采、营销系统、能源系统)进行了系统集成的联调测试。
2017年7月10日,与浙江批次系统进行现场联调测试。
(5)上线运行
2017年7月10日,完成与浙江批次系统进行现场联调测试,系统正式上线运行。
2017年9月10日,与浙江批次系统进行现场数据核对,取得良好效果。
2017年10月11日,浙江对井冈山卷烟厂进行业务交流及浙江批次系统应用培训。
2017年10月25日至2017年10月30日,井冈山卷烟厂进行库存数据盘点及完成浙江库存初始化。
2017年7月10日至2017年11月,批次系统上线过程中共收集到运行问题56个,其中功能优化类问题35个,业务管理方面的问题16个,第三方接口问题5个。
经过厂领导的大力支持、各业务部门的积极配合,截止11月底56个问题得到了全部解决。
项目实施第二阶段
(1)需求调研
2017年8月,为实现批次系统对原料供应、辅料供应、香精香料生产、滤棒生产、制丝生产、卷包生产、成品烟等批次管理,以及批次追踪、追溯、数据分析。
完成项目需求分析调研工作,形成《第二阶段数据应用方案》,完成相应的评审工作。
(2)平台构建
2017年8月,构建生产实时数据平台(制丝生产实时数据、卷包生产实时数据、能源动力实时)。
2017年8月,构建数据应用展现平台。
2017年8月,依据《第二阶段数据应用方案》,进行数据展现的开发(监控类数据、静态业务数据、生产实时数据)。
(3)部署应用
2017年9月至2017年11月,进行数据展现的部署、培训。
2017年9月至2017年11月,在应用期间与部门进行多次交流并进行能容的改进及完善。
(二)项目管理方法
以工程项目建设方式创造了咬定“一个目标”,狠抓“系统策划”和“方案调研与论证”两个关键,落实“架构合理设计”、“单元测试”和“队伍建设”三个主要过程,谋求“一个未来发展空间”的“1231”工作法。
项目启动后,我带领批次管理项目团队顺应内外环境,迎难而进,紧紧咬住批次管理高效优质目标,克服了项目资金投入少,涉及的管理对象多,即不完全是在企业内部实施,还需要向供应链的上下游延伸等不利因素。
特别是项目实施涉及的内、外业务主体多、业务环节复杂等,需要统筹涉及到的与之对接的现有9个业务信息系统的接口、业务改造与集成需求。
本着“系统服从业务,满足生产,提升效率“原则,力足企业实际,全力推进项目初期调研、业务流程梳理、业务方案调研论证、系统架构设计、单元开发测试、集成联调部署、系统上线与数据校验和正式运行等环节的工作。
采用线下评审、分组讨论等多元化的方式进行了多轮业务需求评审、功能设计评审等工作,确保项目进度。
同时,组织约谈了各系统现场实施第三方单位项目组成员,针对批次管理系统平台的总体架构、涉及接口以及业务技术具体细节进行了充分交流。
项目初期调研论证经历29次会议,后期业务方案调研求证又开过了13次会议。
从批次管理全过程角度,明确了业务流程优化、细化和对末端因素管控、原料、辅料和成品追溯管理、以及离线物料管理等功能点的管理细化需求,为进入下一阶段的信息化需求设计指明了方向,也为项目立项、招标和签订实施合同,编制各环节业务需求说明书奠定了良好基础。
(二)项目实施效果
(1)体现在管理上:
①实现了批次规范化管理,提升了管理质量。
批次管理系统在原辅料收货统计、生产投料控制、消耗跟踪和成品出入库四大领域固化流程,将经验性、职能化的管理向“规范化”的管理转变,使管理工作实现“系统化”,其中:
通过覆盖从投料到入库的卷烟生产全过程的横向集成,生产管理全过程的数字化和可视化,实现工厂统一的生产指挥与调度管理;
通过与上层MES、下层制丝集控系统的纵向集成,承上启下,实现信息从决策经营层到生产执行层的有效传递,提高工厂生产过程的执行力和控制力;
通过对仓库领退料和现场管理的支撑,规范了物料领用业务,保证了生产物料供应业务有序、高效开展。
②提高了企业物料精细化管理水平。
提高公司供应链运作的物料精细化管理水平,实现生产环节全过程批次物料谱系的构建,实现对卷烟从原材料投入到产品产出过程的完整追溯;
通过对供应商提供物料条码的识别,掌握原辅料的生产质量信息,通过系统集成及现场管理,及时收集过程产耗数据
PDA,RFID等先进技术采集手段,简化用户采集信息方式,提升数据质量。
通过二维码记录批次信息,做到行业领先,技术先进
③实现生产制造过程关键人机料法环测历史信息记录与再现。
以工单为归集单元的系统设计,能够支持按工序、机台等基础生产单元进行产量、消耗、质量的核算,能够为生产车间绩效考核提供支持;同时,通过系统可以完成班清日结,实现数据的时效性;
同时,记录到人,机台,小件物料条码,业务节点,为批次追踪追溯奠定数据基础,同时也为智慧工厂的建设打下最关键的数据基础。
(2)体现在平台上:
井冈山卷烟厂批次管理系统整体架构为“四横一纵”,在横向上建立外部系统的数据应用层、批次业务管理层、硬件设备接口模型层、底层服务组件控制层四个应用层级,在纵向上建立集数据仓库、功能应用平台为一体的集成平台。
外部系统数据应用层是通过对外部系统数据的整合,有效打通物资、生产、工艺、质量、仓储物流、成品管理等业务关联环节,提供完整数据供应链一体化的流程支撑;让全供应链数据转化成信息,信息融于管理,为管理服务,提升业务和信息化管理水平。
批次业务管理层将对物料信息进行更加精确采集、整合、集成、分析和共享,并通过与相关系统形成良好的互动,有效地满足物料和卷烟成品的数据采集、数据准确性和实时输入等方面的需求,实现精确的供应链全过程的质量跟踪与追溯,及大数据分析,并结合卷烟特点,记录卷烟吸味风格、市场反映等外部评价与内部加工过程的多维度比较分析,进而为更好地改进加工工艺、满足市场化需求提供信息化支持,更好地满足市场化取向。
硬件设备接口模型层主要是针对所需的RFID扫描设备、条码扫描设备、条码打印设备、网络设备等各类数据服务建立的标准数据通道管理模型,实现各类硬件接口服务的统一管理,统一运维。
一体化集成平台整体考虑三个应用层级的定位与衔接关系,从数据、SOA业务服务、应用功能三个方面规划,搭建成一个集数据仓库(数据层)、业务服务中心(业务层)、功能应用平台(展现层)为一体的数据规范、可复用性强、可扩展性强的弱耦合集成平台。
通过“四横一纵”系统蓝图的设计,建立起流程规范、功能完备、边界明晰的信息系统体系,为批次管理系统及其精益管理建立奠定坚实基础。
(3)体现在内外部效应上
实现企业数字化、信息化、智能化向实现产品全供应链管理建设目标,拓展提升到全数据应用方面,促进卷烟生产管理的“精细化”和“智能化”管理。
同时,从供应商管理、原料批次管理、辅料批次管理、制丝生产批次管理、卷包生产批次管理、成品批次管理等制造业务活动上,满足实自有品牌生产和联营加工品牌的协作生产。
结语
通过批次管理系统建设,按照既定进度计划,经过前期统一规划,充分论证,择优选型;全员配合,严抓管理;队伍塑造,制度护航,顺利实现了系统设计到业务应用两个层面的兼顾与实现,能够快速响应并取得预期效果。
从项目真正启动到实现系统正式对接上线运行不到一年的时间,圆满完成了富有江西特色的批次管理项目建设任务。
在智能物流管理层面,采用多项物联网信息传感技术助推数字物联智能升级。
广泛运用无线网络、二维码、数据采集器手持终端(PDA)和射频识别(RFID)条码系统配套硬件、传感器和物联网等技术,集成了动力能管、高架物流、制丝集控、卷包数采和生产制造执行系统等各环节数据,建立了覆盖卷烟工业全产业链的数据采集、物料全生命周期信息(包括质量)追踪追溯和数据共享能力,实现了企业供应链和生产无缝衔接、实现了工厂物理世界和数字系统融合和数据驱动生产协同,促进了企业物资流转、库存管理和产品质量控制效率;同时,基于生产线过程检测、实时参数采集、生产设备、材料消耗等领域的智能监测,实现生产过程物料、设备、系统、人员等信息即时交互能力和大数据分析,提高了生产智能控制,为企业决策制定和产质耗效率协同改善提供支撑。
项目初验时,得到了合作单位以及共同聘请的第三方IBM专家组评估的一致赞誉。
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