濰柴動力-搭建基于智能制造基礎的系統(tǒng)平臺

1、 濰柴動力：搭建基于智能制造基礎的系統(tǒng)平臺 1企業(yè)簡介濰柴動力股份有限公司成立于2002年，始終堅持產品經營、資本運營雙輪驅動的運營策略，致力于打造最具品質、技術和成本三大核心競爭力的產品，成功構筑起了動力總成（發(fā)動機、變速箱、車橋、液壓）、整車整機、智能物流等產業(yè)板塊協(xié)同發(fā)展的格局，擁有“濰柴動力發(fā)動機”、“法士特變速器”、“漢德車橋”、“陜汽重卡”和“林德液壓”等產品和品牌。2018年，企業(yè)實現營業(yè)收入1592.56億元，凈利潤86.58億元，公司員工17000人。2019年，公司獲得“十大年度榜樣品牌”、“中國企業(yè)500強”第60位。濰柴擁有內燃機可靠性國家重點實驗室、國家商用汽車動力系

2、統(tǒng)總成工程技術研究中心、國家商用汽車及工程機械新能源動力系統(tǒng)產業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟、國家專業(yè)化眾創(chuàng)空間等研發(fā)平臺，設有“院士工作站”“博士后工作站”等研究基地，建有國家智能制造示范基地。面向未來，濰柴發(fā)布2020-2030戰(zhàn)略，到2020年傳統(tǒng)業(yè)務要超越世界一流水平，到2030年新能源業(yè)務要引領全球行業(yè)發(fā)展，打造受人尊敬的工業(yè)裝備跨國集團。圖1 濰柴動力股份有限公司2企業(yè)智能制造現狀濰柴從2003開始，進行大規(guī)模信息化建設，建成了“6+N+X”的信息化體系架構：第一，建成了ERP、PLM、SRM等6大業(yè)務運營平臺，支撐了產品全生命周期的精益化管理和全球研發(fā)協(xié)同。第二，建成了BI、合并報表等N個支撐平

3、臺，實現了財務和運營數據的及時獲取，為企業(yè)的科學、快速決策提供了數據支撐。第三，建成了企業(yè)的數據總線、核心網絡等X個基礎設施，在全球搭建了數據的高速通道，實現了核心業(yè)務數據的集中存儲、傳遞和分析。1.生產制造業(yè)務域生產制造業(yè)務域以自主開發(fā)的MES系統(tǒng)為核心，強化可視化管理和移動端的應用，與大數據平臺進行數據的實時傳輸和存儲，及時為生產現場提供決策支持。建設的系統(tǒng)包括：企業(yè)資源管理系統(tǒng)（ERP）、生產制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、倉儲管理系統(tǒng)（WMS）、企業(yè)資產管理系統(tǒng)（EAM）、濰柴質量系統(tǒng)（WQM）等，具體如圖2所示。圖2 生產制造業(yè)務域智能制造架構應用效果：1）建成功能模塊化、現場高可視化、管理

4、高移動化、平臺建設云化的制造管理智能平臺，成為行業(yè)領先產品實踐；2）濰柴大數據平臺互聯、采集、分析、應用生產過程數據，實現設備部件壽命預測；3）建立全智能、自動化的現代物流倉儲系統(tǒng)，保持高效率和可靠的物流運作。2.設計研發(fā)業(yè)務域設計研發(fā)業(yè)務域以PDM為核心，實現了研發(fā)業(yè)務域項目管理、產品全生命周期管理和產品數據管理。建設的系統(tǒng)包括：產品數據管理系統(tǒng)（PDM）、濰柴智能化快速設計系統(tǒng)（IRDS）、產品應用開發(fā)系統(tǒng)（PADS）、供應商協(xié)同設計系統(tǒng)（SCD）、仿真數據管理系統(tǒng)（SDM）、試驗導航管理系統(tǒng)（WETP）、工藝管理平臺（WPM）、智能標定系統(tǒng)（WICS）。應用效果：1）實現“客戶洞察產品設

5、計產品仿真產品標定產品試驗”過程數據貫通；2）搭建全球云設計平臺，實現六國十二地協(xié)同研發(fā)，實現研發(fā)共同體企業(yè)降本增效；3）打造智慧云平臺，實現產品運行數據實時采集分析，為產品全生命周期研發(fā)提供數據支持。圖3 研發(fā)設計業(yè)務域智能制造架構3. 銷售服務業(yè)務域銷售服務業(yè)務域從終端用戶的體驗出發(fā)，搭建的系統(tǒng)與MES、WMS等系統(tǒng)進行無縫集成，同時通過APP和微信公眾號等方式實時服務客戶，覆蓋了終端客戶300萬人、服務站5000家以上。建設的系統(tǒng)包括：客戶交互中心、備品業(yè)務平臺（SSP）、服務系統(tǒng)和客戶服務系統(tǒng)（CRM）。應用效果：1）發(fā)動機交付過程全程跟蹤，實現需求、發(fā)貨、訂單、開票、銷售全業(yè)務流程管

6、理，實現需求到入庫全過程追蹤；2）建立360客戶畫像，實現客戶基本信息、營銷銷售信息集中展示，助力精準營銷；3）通過移動APP實現維修人員過程跟蹤，如派工軌跡記錄、現場拍照、一鍵報單。圖4 銷售服務業(yè)務域智能制造架構3項目詳細情況1. 項目背景介紹2011年，在濰柴二號工廠總裝二車間搭建了藍擎二期裝配線線體服務器控制系統(tǒng)，主要負責裝配線各現場工位的實時監(jiān)控、信息通訊以及過程數據的傳輸和存儲。系統(tǒng)上線后，出現以下問題：第一，控制系統(tǒng)軟件經常提示OPC連接錯誤，導致無法與線體PLC進行通訊。第二，系統(tǒng)軟件無源代碼，無法移植到新硬件服務器運行。第三，硬件老化，主板、內存等為一體式設計，故障后無法更換

7、，主板已經停產。隨著濰柴智能制造的發(fā)展，MES系統(tǒng)與底層設備之間的通訊是必然需求。通過項目的實施，主要完成以下目標：第一，完成二號工廠藍擎二期裝配線系統(tǒng)生產過程數據的實時采集，并確保數據采集的準確性、及時性以及數據傳輸的穩(wěn)定性；第二，對二號工廠藍擎二期裝配線設備進行數據采集，并按照業(yè)務需求實現生產過程的實時可視化展示，確保數據的完整真實性；第三，SCADA服務端系統(tǒng)，采用全新的OPC UA冗余架構，實現OPC服務器的一主一備，雙機冗余切換；第四，替換產線原有5套單工位所帶的現場應用及4套現場自動工位上位機程序，并基于現場的業(yè)務需求，并對4套自動工位增加手自動切換功能，實現上位機宕機不影響現場設

8、備的功能。根據對二號廠的現場調研，并結合公司智能制造規(guī)劃需求，決定采用個性定制化的方式，開發(fā)一套與濰柴MES系統(tǒng)融合集成、不僅適合于當前需求而且具有高度擴展性的數據采集與監(jiān)視控制（SCADA）系統(tǒng)。2. 項目實施與應用情況詳細介紹1） 濰柴智能工廠架構濰柴智能工廠總體架構包括五個層次，如圖5所示。終端層包括生產設備、物料、產品、運輸工具和人員等，實現終端的數據采集；傳輸層包括工業(yè)控制網絡、監(jiān)控網絡、管理網絡和服務網絡等，實現數據的傳輸；平臺層通過對數據的處理，形成設計數據、運行數據、維保數據、客戶數據等數據庫；應用層針對產品全生命周期和運營管理，形成了PDM、WPM、ERP、MES、QMS和C

9、RM六大信息化平臺；決策支撐層通過BI、手機端等系統(tǒng)和工具，實現智能決策和全球運營。SCADA項目的實施，涉及到圖5中五大層次的紅色部分。圖5 濰柴智能工廠架構2）SCADA功能模塊（1）采集展示服務端數據采集服務主要實現對二號工廠藍擎裝配生產二線從上線工位到下線工位的工位狀態(tài)信息、生產過程數據、過程檢測數據、設備報警數據進行采集；并為現場MES提供OPC UA服務。本部分包括以下功能：基礎信息配置功能：OPCUA SERVER地址配置；遠程ORACLE、本機ORACLE信息配置；消息隊列信息配置；PLC點址信息維護及定時備份配置；發(fā)動機系列信息配置；數據更新配置。OPCUA SERVER冗余

10、：OPCUA SERVER采用冗余架構，實現Server雙機熱備，一旦某一Server宕機，可實現自動切換功能。數據采集服務主備切換：數據采集服務采用主-備方式，一旦數據采集服務主服務器宕機，系統(tǒng)自動切換為備用服務器；主服務器恢復后，系統(tǒng)再切換為主服務器。手動切換OPCUA SERVER：當OPCUA SERVER冗余管理服務器宕機時，數據采集服務可通過托盤右鍵菜單選擇某個可用OPCUA SERVER進行切換。PLC點址數據表定時備份至遠程數據庫：數據采集服務可定時將PLC點址數據表備份到遠程數據庫，當本地數據庫宕機時，數據采集服務可自動切換到遠程數據庫。實時數據采集：數據采集服務通過訂閱PL

11、C點址，對工位狀態(tài)信息、發(fā)動機位置信息、設備實時狀態(tài)、設備報警信息、發(fā)動機在線狀態(tài)信息、測量數據、工位PLC與服務端連接狀態(tài)進行數據采集，并通過消息隊列發(fā)送給SCADA應用。業(yè)務數據存儲：數據采集服務訂閱發(fā)動機上線、下線及無載碼體的工位的PLC點址，根據發(fā)動機在線狀態(tài)信息、測量數據的變化。守護程序：對數據采集服務端進行保護，當數據采集服務端異常，守護程序會自動將采集服務恢復正常運行。開機自啟動：OPC UA SERVER、數據采集服務端支持開機自啟動。訂貨號與發(fā)動機機型對應基礎數據：定時或選擇“數據更新”菜單，從MES數據庫中獲取發(fā)動機機型、訂貨號、發(fā)動機系列的對應關系數據，寫入本地Oracl

12、e數據表“訂貨號與機型對應關系表”中。缸體機號與發(fā)動機系列對應基礎數據：定時或選擇“數據更新”菜單，從MES數據庫中獲取缸體機號、發(fā)動機系列的對應關系數據，寫入本地Oracle數據表“缸體機號與發(fā)動機系列對應關系表”中。發(fā)動機系列與測量數據合格范圍基礎數據：定時或選擇“數據更新”菜單，從MES數據庫中獲取發(fā)動機系列、測量數據合格范圍的對應關系數據，寫入本地Oracle數據表“發(fā)動機系列與測量數據合格范圍對應關系表”中。采集服務報警燈提醒：采集服務端運行時，對本地Oracle數據庫、OPCUA SERVER服務、采集服務進行監(jiān)控，將報警數據寫入PLC對應的報警點址。（2）單工位應用一線上線應用通

13、過本地OPC SERVER與工位PLC進行通信，采用服務端本地ORACLE數據庫，用來存儲一線上線應用的訂貨號與發(fā)動機機型對應關系數據及發(fā)動機上線記錄數據。本部分包括以下功能：條碼掃描解析數據：主界面上顯示條形碼數據文本框，用于接收USB掃碼槍掃描的數據并解析，將發(fā)動機編號、訂貨號賦值給主界面中的發(fā)動機編號文本框、訂貨號文本框，自動狀態(tài)下：根據訂貨號從服務端本地ORACLE數據庫獲取發(fā)動機機型、發(fā)動機系列，手動狀態(tài)下：手動輸入發(fā)動機機型、及發(fā)動機系列。工位信息展示：顯示通訊狀態(tài)、工件到位、掃描條碼、獲取數據、上線完成的狀態(tài)、當天發(fā)動機上線臺數及最近一次發(fā)動機上線時間。發(fā)動機上線：將發(fā)動機ID、

14、訂貨號、發(fā)動機機型、發(fā)動機系列、掃描完成數據寫入工位PLC，并將發(fā)動機上線數據寫入本地SQLITE數據表。參數設置：配置本地SQLITE、服務端本地ORACLE數據庫連接信息及本地OPC SERVER連接信息。（3）自動工位應用自動壓裝氣缸套檢測設備主要實現缸套的自動壓裝，自動壓裝動作完成后，基于Orbit傳感器測量技術，實現對缸套凸出量的在線測量，并基于工藝設定要求，自動判斷測量結果是否合格，若測量不合格，則提示報警，由人工干預處理后重新測量。系統(tǒng)初始化：初始化界面元素、本地數據庫連接、以及OPC服務連接。參數設置：配置服務端ORACLE、本地SQLITE數據庫連接信息、本機OPC SERV

15、ER連接信息、新增數據更新完成接口配置。工位信息展示：根據監(jiān)控PLC點址，顯示測量傳感器報警信息、工位信息、合格范圍、系統(tǒng)運行狀態(tài)信息。傳感器手動測試：獲取傳感器連接狀態(tài)及測量數值范圍。軟件設置：傳感器地址配置及機型數據合格參數配置。歷史數據查詢：根據數據查詢條件查詢本地SQLITE數據庫中的測量歷史數據。發(fā)動機機型與缸體機號、測量數據合格范圍對應關系同步：定時或選擇“數據更新”菜單，從服務器ORACLE數據庫獲取發(fā)動機機型與缸體機號、發(fā)動機系列與測量數據合格范圍對應關系數據，更新到本地SQLITE數據表中，增加數據更新成功后，調用數據更新完成接口，將數據更新的狀態(tài)更新到可視化應用數據庫中。固

16、定式掃描槍串口數據通訊：監(jiān)控工件到位信號，當工件到位時，通過串口向掃描槍發(fā)送掃描二維碼指令，掃描槍掃描后，返回掃描的缸體機編號，并將數據寫入缸體機編號點址中。手自動切換：在工位上增加手自動切換鑰匙旋鈕及傳感器故障屏蔽旋鈕，通過修改下位PLC程序，實現工控機宕機或傳感器故障時，檢測設備正常運行，不影響產線生產。3）SCADA集成架構SCADA系統(tǒng)主要與MES系統(tǒng)、Weitalk系統(tǒng)和WPS系統(tǒng)實現集成，具體包括：1）MES系統(tǒng)。本系統(tǒng)與MES系統(tǒng)采用中間庫方式對接MES系統(tǒng)的生產信息，包括當日計劃產量、當日實際上線、當日實際下線、當月累計、產量趨勢圖、產品在線時間、小時產出、當前在線發(fā)動機臺數等。2）Weitalk系統(tǒng)。本系統(tǒng)與Weitalk系統(tǒng)使用http協(xié)議通訊，向weitalk發(fā)送報警信息。3）WPS系統(tǒng)。本系統(tǒng)與WPS系統(tǒng)采用中間庫的方式對接WPS系統(tǒng)中的設備信息，包括故障次數、故障停機時間、設備可動率、設備可動率趨勢圖等。4取得收益通過系統(tǒng)的實施，實現的總體收益和提升的業(yè)務場景如下：1）項目總體收益代替設備原有SCADA系統(tǒng)，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，保證生產正常運行。確保現場過程數據采集完整率不