基于客户需求快速响应的中小型机械制造企业数字化转型研究

谭爱红,许常武

(1.扬州市职业大学 机械工程学院,江苏 扬州 225009;2.扬州电力设备修造厂有限公司,江苏 扬州 225003)

随着市场竞争的日益激烈,中小型机械制造企业面临着订单品种多、数量少和交货期短等困难.同时,中小型企业存在资金量小、技术人才短缺的劣势,使其整体创新能力亦弱于大型专业企业.中小型企业要获得持续的竞争优势,就必须充分利用现代网络和物联网技术,依托信息化管理软件,实现设备、技术支持、质量保证和售后服务等系统之间的互联,消除“信息孤岛”[1],快速响应客户的需求.

对于如何提高中小型机械制造企业对客户需求的快速响应,国家在《“十四五”数字经济发展规划》中提出了一些解决方案,就是要充分利用信息化软件和工业互联网技术发展的契机,适时推进企业数字化转型工作,用数字化转型的优势来解决中小型机械制造企业面临的难题[2].大型企业的数字化转型注重对结果、专业条块和流程的管理,中小型企业的数字化转型应侧重对生产经营全过程的管控.中小型企业面对客户的快速响应时间远远快于大型企业.中小型企业的产品设计、加工管理以及复杂的供应链等因素决定了其实现数字化转型的复杂性.本文在充分考虑中小型机械制造企业的特点后,对其数字化转型进行深入探讨.

1 现阶段中小型机械制造企业信息化的现状

随着智能化、信息化和网络技术的发展,中小型机械制造企业为了应对日益复杂的市场环境,纷纷开始采用多种信息管理软件,这些软件的应用给企业带来了巨大的便利[3-4].多数中小型企业已普遍使用OA(办公协同系统)来协调管理企业办公的各个流程,有些企业还使用ERP(资源信息管理系统)[5]来对企业生产、经营、管理和服务的全过程进行协调、指挥、梳理和分析.在产品设计方面,多数企业已实现了计算机辅助设计和管理等,其中,信息化水平较高的企业已经实现了PLM(产品数据管理系统)以及MES(智能生产管理系统)的应用.

受管理水平和技术条件等方面的限制,部分中小型企业对信息化系统的应用仍处于系统各自独立、数据彼此孤立互不联通的状态,造成了企业数据的极大浪费[4].企业若想最大限度地快速响应客户需求,就必须将这些信息数据系统全面地统筹起来,实现信息共享.

将信息管理软件互相联通是企业数字化转型建设的重要环节.企业要进行数字化转型,需建立数据中台,将各种信息化系统软件连接起来,实现数据共享.企业在进行数字化转型建设后,通过对数据的分析研究,智能地给出企业营销、生产和管理的最佳方案[6-7],最大限度地满足客户需求,实现企业管理效益的最大化.图1是某中型机械制造企业数字化平台总体架构图.

图1 某中型机械制造企业数字化平台总体架构图

因此,具备了信息化基础的中小型机械制造企业,其数字化转型有两个重点:一是解决信息管理系统的整合和集成问题,二是如何利用新的数字化技术来解决生产管理过程中的自动化和智能化问题[7].

2 客户需求快速响应系统的设计

2.1 企业数字化决策

企业进行数字化转型的重点是提高企业数据的综合运用能力.实施数字化转型的本质是以客户需求为导向,优化企业核心业务流程,实现管理流程化、数据标准化、生产透明化、核算精细化和决策数字化.企业通过对设计能力、生产能力、管理能力、社会综合供应链保障和财务资金保障等的综合分析,增强数字化的决策能力,提高企业响应客户需求的能力.

对企业内、外部数据进行分析、挖掘、预测和推演,提升企业运营决策力和洞察力,是实现企业数字化运营的重要意义[4].

2.2 建立客户关系的快速响应系统

企业建立从订单管理环节(订单下发、客户管理和合同管理)、研发设计环节(产品研发、机械设计、电气设计、工艺设计和项目管理)、物料供应环节(根据客户订单信息形成物料需求计划单、供应商备货及交货)到生产制造环节(企业按照订单要求组织安排生产,进行过程管理、质量管理、设备管理、物料配送及发货管理等)的一体化快速响应系统,实现对客户需求的快速响应.

通过对CRM(客户关系管理系统)、ERP、OA、SRM(供应商关系管理系统)、PLM、MES、QMS(质量管理系统)、WMS(智能仓储系统)、BI(决策分析)等系统的高度集成和不断优化,将销售、采购、研发、生产、仓储、物流、运营、服务等环节进行有机管控[5],可以更好地提高企业一体化管理水平,降低运营成本,提高客户满意度.

2.3 建立企业产品的快速研发能力

面对客户的不同需求,企业的产品要随之进行不断修订和设计,传统的生产方式已经无法适应新的变化和要求,必须采用新的研发管理方法来应对挑战.

建立研发平台.企业通过PLM集成 CAXA 3D、CAPP、ALTIUM等设计软件来进行产品研发、产品设计(机械设计、电气设计、工艺设计)、产品分析、项目管理等,并将BOM(物料清单)、图纸信息、技术文件和工艺路线通过PLM传递给ERP和MES,用于指导生产制造过程,提高企业产品的模块化、集成化、智能化水平,缩短研发周期,提高研发设计效率和准确率.

充分利用PLM中设计云平台的优势,做好技术数据积累和利用,建立产品设计平台,进一步强化标准化、模块化和通用化设计,提高设计效率和质量.

2.4 建立MES快速响应客户需求

生产制造环节是企业能够快速响应客户需求的重要基础[8],建立智能生产系统MES是企业数字化转型的前期工作.中小型机械制造企业的MES建设应从以下几个方面进行:

2.4.1 MES工作原理 该系统是生产管理中的重要执行环节.由ERP下达的生产计划指令,通过ERP中的MRP(物料需求计划)运行模块生成生产计划需求,再由ERP自动接口传输给MES,形成车间计划和工序生产计划,继而进行生产调度和组织生产,实现产品生产全过程管理.集成QMS和检测设备等到MES,实现对产品生产全过程的质量管控;通过WMS实现零件收货、产品入库等管理[9].

通过PLM将产品设计要求以及工艺文件等传输至ERP,然后下发至MES.PLM是生产制造过程的技术支撑,通过它实现生产过程的技术管理.同时,该系统实时将各种生产过程的信息直接反馈给ERP中的MRP模块,优化生产计划.

图2 MES架构图

该系统还可以依据生产计划调整制造资源和协调生产负荷,利用排产算法为新订单自动安排生产计划,辅助决策者调配制造资源,确保产品及时交付,达到快速响应客户需求的目标.MES的三层软件架构示意图如图2所示.

2.4.2 车间设备 车间布局按工艺流程最优路线布置,减少物料流转时间.生产设备尽量采用智能化水平高的机器[10].

通过收集设备的标准技术节拍、产出数据、不合格品数据、停机数据、换型数据、班次数据和计划停机数据等,计算出OEE(设备综合效率)的结果.通过设备互联采集OT(运营技术)数据,实时监控设备关键参数和工艺参数,实现基于数据的故障分析与远程诊断,根据OEE计算结果对车间的设备进行优化和管理.

2.4.3 生产制造过程监控 通过对产品生产过程的监控,及时调整优化生产节奏,提高生产效率.如AI智能摄像头能够自动实时感知现场与标准的偏差,实时反馈问题并及时推送问题给指定管理人员,使之快速对偏差进行纠正,以符合既定标准.

通过PLM实现产品技术文档、加工工艺的数字化管控,实现设备在生产过程、加工工艺参数和质量标准上的统一管理;通过ERP将前端技术数据传递给下游,实现技术与生产的一体化管理;通过OA、CRM、ERP、MES、SRM及WMS的有机结合,实现订单允诺、订单齐套、精确排产、管控物料需求、生产执行、智能调度、生产配料和完工入库的协同作业.

实时监控生产计划的完成情况,通过设备互联及时获取加工过程中的质量数据,完成现场数据的收集工作.

2.5 信息数据的集成应用

为了快速响应客户需求,建立了客户关系快速响应系统、产品研发系统和智能生产系统,通过业务系统间的相互集成,建立完整的可追溯体系,实现全流程的业务协同和数据共享.图3是某机械制造企业的物料采购信息系统集成图.

通过信息的系统集成,能迅速为客户提供产品研发、生产制造以及质量保证体系等全过程的数据.

企业接入工业物联码云平台[11],实现产品数据和服务数据上传到公有云.用物联码标刻产品的二维码标牌,建立产品档案库,客户扫码即可查看产品的电子说明书.企业售后服务人员通过售后服务APP进行任务派工并派人处理产品问题,同时,报修信息和维修过程都可以通过售后服务APP实现过程控制和跟踪.

图3 某机械制造企业物料采购信息系统集成图

企业通过对大数据的分析,预测客户的订货需求,提前做好服务工作.同时,企业也可以根据这些数据,及时通知客户对产品进行维护,继续做好售后服务工作.

3 快速响应客户需求过程中要注意的事项

为确保快速响应客户需求而进行的数字化转型工作能够顺利实施,还必须注意网络安全和数据安全等问题[12],要通过持续不断的改进来推进数字化转型.

3.1 确保网络安全

数字化建设的基础是工业互联网[11].在建立企业网络平台时,要严格通过物理方法或其他手段将内外网分开运行,防止网络受到攻击和黑客入侵.在网络边界部署防火墙、入侵检测防御系统和上网行为审计系统,提高抗DDOS(分布式阻断服务)攻击、数据泄密防护和防病毒网关能力.在内网的维护过程中,要对客户端输入信息进行严密把控,防止带毒数据进入系统.

3.2 建立数据安全预案

确保企业数据安全.首先,在管理方面建立数据安全保护的各种预案[12];其次,制定切实有效的措施,应对企业数据中心机房防火、防雷和防盗等方面的问题;再次,建立数据泄密后的企业应急预案,明确企业员工的权责,分级别授予系统权限,确保企业数据的精准使用和安全使用.

4 某企业基于客户需求快速响应的数字化转型案例

YZ公司是国内生产执行机构的专业厂家,产品种类繁多,客户需求多样.为了满足客户的需求,企业在十多年前就采用了多种专业产品设计软件、资源信息管理系统以及智能办公系统.之前企业同时运行了9个独立的信息化管理软件,由于没有建立数据平台,各个系统彼此独立,企业信息化的优势没有得到真正的发挥.

随着对数字化建设认识的进一步加深,该企业建立了数字化转型实施计划,启动了数字化转型的三步走战略.第一阶段为整体规划、平台筑基、轻量透明阶段,主要以数字规划为核心,以轻量透明化工厂建设为抓手,以产品全生命周期数据为载体,建立客户关系快速响应系统、企业快速产品研发系统、智能生产系统,夯实数字化转型基础;第二阶段为数据集成和整合阶段,将各个信息系统拓展到整个公司的生产环节,建立数字化转型数据底座,将企业使用的各种软件和IOT(物联网)全面打通,自下而上地进行反馈;第三阶段为智能决策、全面赋能阶段,主要是建立基于数据和机理模型比对来实现柔性化的高效生产和智能决策,提升客户服务敏捷化.图4为某企业数字化转型“3116”战略示意图.

图4 某企业数字化转型“3116”战略

该企业的数字化转型“3116”战略就是以“产品数字化、业务数字化、管理数字化”3个为重点,搭建1个工业互联网+数据平台组成的数据底座,建立1套依托PLM的项目管理、设计管理和工艺管理等的研发系统,最终实现企业的客户体验、智慧运营、产品创新、组织应变、生态协同、数据治理的6大核心能力的全面提升.

通过数字化转型的实施,该企业的正常产品生产周期缩短到原来的一半时间,产品不合格率降低70%,产能提高50%,综合客户响应效率提高30%,最大限度地满足了客户的需求,企业经济效益得到了显著提高.

5 结束语

虽然中小型企业相比大型企业存在资金量小、信息化人才不足等不利因素,但也有其独到的优势,企业可以更加灵活地面对市场、面对客户,资金使用和新技术应用更加便捷,企业实施数字化转型也更加方便.

当然,由于各个企业信息化程度和水平的不同,企业实施数字化转型也不可千篇一律.企业必须根据自身实际,坚持效率为先的原则,不能片面追求大而全的设计理念,要按照条件许可、逐步实施的原则,做好一个模块,完善一个模块,在大框架搭好的前提下分步进行.同时,企业还要对已经实施的项目进行不断优化和持续改进.总之,适合企业特点的数字化转型才是最科学的,以快速响应客户需求为出发点的目标才是最有效的.