面向集团化多工厂的生产指挥调度中心建设方案

杨勇昌 付红旭

随着ERP、MES、PLM等信息化技术的不断深入应用，企业在精益生产方面的管理水平得到了大幅提升。但因企业的集团化多工厂属性及多业务、多车间间的协作紧密，如何在集团层面建立生产的一体化管控机制，建立以总装车间为拉动的各分厂高效配套能力，减少停工待料情况，提高生产效率成了许多企业困惑的问题。本文将针对集团化多工厂的协同生产管理问题提出生产指挥调度中心的建设方案。

生产管理;精益生产;协同制造;指挥调度

引言

目前大部分企业已经实施了ERP、PLM、MES、DNC/MDC等传统的信息化管理系统，初步实现了数字化产品设计、产品数据管理、资源调度与财务信息化、生产制造与质量管理、设备监控及数据采集等基本功能。但面向上层决策层的信息化还处于非常薄弱或者空白的阶段。当前企业在集团化生产管理环节面临的挑战主要包括：

1、集团化企业多工厂模式下的协作难度大，如何以总装任务为源头拉动下游分厂及外协单位的配套任务显得束手无策;

2、企业生产部门或经营计划部门无法全面掌握各个分厂或外协单位的加工进度，缺少对分厂或外协单位的总体协调能力;

3、缺少信息化支撑的条件下只能通过电话、协调会、现场勘查等方式了解现场状况，造成大量的人力和物力消耗，计划工作陷入深渊;

4、管理经营部门对现场发生的各类异常情况不能第一时间获知并采取必要的措施，导致整体计划的延误，影响交付;

一、需求分析

企业生产指挥调度系统需要依托现有的中心机房、网络和布线、现场终端设备及调度中心大屏幕、视频监控和呼叫中心等硬件条件基础上，结合现有ERP、MES、PLM及底层MDC数据系统的软件集成，实现综合的数据展示、生产监控、运营分析和指挥调度等功能。帮助企业建立企业级的数字化监控与运营中心，实现现场可视化监控与全产业链的信息协同，从而为降低成本、提高效率、确保交付等提供支撑。

项目建设的目标主要包括如下：

（1）在生产调度指挥中心采用大屏幕液晶拼接屏形成可视化的数字看板，将生产信息总览、生产进度、设备状态、工装资源配套、现场问题报警及综合统计分析报表进行集中展示，协助计划调度人员掌握生产进度并及时采取调度措施。

（2）以现场ERP、MES系统和DNC/MDC系统为源头，收集生产过程的计划和执行进度及状态信息等，满足集团公司生产部对下属各车间现场进度监控和任务调度的需求，通过调度中心直接进行生产任务的下达、监控、调度、协调等，实现均衡生产。

（3）通过生产指挥调度系統的监控和报警功能，实时反馈生产过程中遇到的各种问题，使生产管理人员能够了解到生产现场的各种问题，并商量对策，安排相关人员进行处理，以便保证生产的正常进行。

（4）通过生产指挥调度系统提供的数据、报表，为公司的生产作业会及生产专题分析会议提供数据支持、决策支持。并发布相关会议决定、会议纪要，供相关部门人员查询、贯彻、落实会议要求。

二、建设方案

（一）方案总体架构

数字化车间生产指挥调度中心是在企业现有数字化生产线、PLM、ERP、MES等信息化条件基础上，通过对各业务系统的数据抽取和分析，以大屏幕液晶电视墙（数字化看板）等方式对全厂的业务进行综合监控和智能调度指挥。

生产指挥调度系统平台总体架构如下图所示：

生产指挥调度系统平台整体架构

1、软件系统方面，生产调度中心的调度人员在日常生产过程中可以利用指挥调度功能与各业务科室级车间现场的工作人员进行业务协调，通过生产指挥调度系统进入ERP、MES系统进行相关计划任务的调度操作。

2、硬件设备方面，主要包括了各类大屏幕液晶电视墙、网络及控制系统、现场终端电脑、语音呼叫服务器、监控设备等。

3、现场调度过程中除了通过各类系统进行任务的指挥调度以外，还可以利用调度中心的语音对讲系统进行在线呼叫和对讲，通过短信或内部在线通讯工具进行及时沟通，重大事项可以通过视频会议系统进行网络会议等。通过各类软硬结合的在线互动方式提高生产调度的及时性和高效性。

（二）可视化监控

利用三维建模技术构建虚实结合的数字双胞胎平台，将现场产线、设备及工装资源的状态信息以虚拟方式在三维环境进行映射，并支持通过现场看板和调度指挥中心大屏幕对现场问题的协调、反馈与统计分析等功能。

1、生产信息总览

生产信息总览是从公司各个管理系统中抽取相关数据、信息，形成集各种报表、可视化图表、文档等，并通过现场大屏幕看板或个人电脑终端进行展示分析的功能。各个管理系统中的相关数据、信息经加工处理，汇集到生产信息综合展示平台中，供生产管理人员及公司领导查看并及时采取策略。

2、生产线监控

针对不同的生产线和站位分布，分别显示各站位对应的台次信息、进度信息和状态监控信息，以进度条和百分比形式显示每个站位内装配工序的完成进度（以工序数进行统计），同时将每个站位对应的在岗人数、脉动次数、报警次数、质量问题反馈次数等信息在生产线总览界面中进行展示。

3、站位监控

针对具体的站位可以集中展示在本站位内的所有相关信息，包括当前批次信息、站位内的生产和装配进度、进度条和百分比显示，离交付的日期，当前的脉动计时、脉动次数、在岗人维护、当前加工活装配的工序号、工序名称、加工时间等。

4、设备监控

系統能够根据车间现场真实情况进行场景虚拟建模，实现和底层自动化系统的集成，实时获取设备的运转状态和参数信息。通过点击模型中的每台设备，可以查询该台设备是否完好、状态如何、当前的检验任务和检测参数等信息，实时了解生产现状。

（三）生产指挥调度

生产指挥调度子系统是从公司各个管理系统中抽取相关数据、信息，形成集各种报表、可视化图表，汇集到生产指挥调度系统中，供生产管理人员及公司领导查看，方便计划调度人员展开业务查询和调度指挥工作。

1、生产计划调度

生产计划调度管理可根据不同批次产品在生产和装配及检验过程的执行结果，统计各个节点、工位、生产线、车间的实时生产状态，包括计划工单数量、累计完成数量、累计合格品数量、不良品数量、未完成数量、设备状态、人员状态等各项生产信息。

2、物料配套调度

针对车间作业计划（制造工单）对应的物料准备、配套、发料、收料及消耗等信息，以数字化看板方式在指挥中心大屏幕显示，集中监控物料配套的全过程。对需要配套的物料进行提前信息播报，对生产现场的缺件物料进行报警和呼叫，对紧急任务的物料配套请求进行发布和跟踪，对所有生产过程的物料消耗记录进行跟踪追溯等。在物料配套过程中发现缺件信息（如标准件、附件缺件等）后，及时生成缺件记录表并发送给相应的车间计划、调度和物资库房管理人员，以督促缺件任务的快速执行。

3、设备及工装资源调度

能够通过DNC系统实现NC程序下发及MDC实现数据采集和状态监控等功能，包括设备的开机、停机、故障报警和维修维护等动作。针对重要的设备，可以设计单独的查看和监管看板，通过三维模型和二维看板结合的方式，将无法通过动作体现的数据，通过自定义的看板进行灵活的展现;按照功能需求，看板具备设备三维仿真，实时数据监控，报警管理，历史数据查询，远程操作控制等功能。

4、质量检验调度指挥

质量检验调度指挥主要是将制造过程各工序、各产品的生产和质量检验信息在调度中心集中展示。系统提供工具能够及时、充分体现制造过程各工序、各产品的生产质量信息（包括质量趋势、不合格品、质量问题跟踪处理等），以便生产人员进行了解和控制。对生产现场质量的及时了解控制，可以减小不良浪费，是企业实现全程质量管理（TQM）的一个重要环节。当车间现场出现不合格品或者批量质量问题时，调度指挥中心可以通过大屏幕采取质量问题的报警、呼叫、广播及视频会议等动作，对质量问题通过现场看板进行发布和跟踪，直至质量问题得以处理后解除报警。

5、现场问题报警与跟踪处理

生产过程中会出现各种情况，包括设备故障、原材料缺失、质量问题、生产异常情况等，使生产中断，这时需要一个生产问题反映反馈处理平台，使生产管理人员能够了解到生产现场的各种问题，并商量对策，安排相关人员进行处理，以便保证生产的正常进行。

结束语

面向集团化多工厂的生产指挥调度系统是在企业现有PLM、ERP、MES等信息化条件基础上，以大屏幕液晶电视墙（数字化看板）等方式对全厂的业务进行综合监控和智能调度指挥，并利用各类广播、邮件、电话和视频、在线消息等方式进行有机互动，有效提高车间及上游生产、质量、工艺、物资供应等部门及第三方外协单位、合作伙伴的协作效率，建立全产业链的信息协作机制，从而全面提升企业的数字化管控能力。

参考文献

[1]谷建军，一种应用于军工处所的智能控制指挥调度系统。

[2]李敬花，刘文剑，金天国，基于多Agent的多型号生产调度系统研究。

[3]宗克诚，军工电子企业科研项目生产计划管理探索。

[4]余鹏飞，合肥工业大学，离散作业车间生产调度方法研究及其系统开发.

作者简介：杨勇昌，中国航发贵州黎阳航空动力有限公司管理与信息化部副部长，高级工程师，主要从事企业信息化建设与应用;

付红旭，通力凯顿（北京）系统集成有限公司解决方案中心总监，负责企业信息化咨询规划实施。