一、企業簡介
湖南南車時代電動汽車股份有限公司創立于2007年，現總資產8億元。2012年銷售收入6億元，利稅4000萬元。公司致力于掌握城市客車節能與新能源技術、引領綠色城市客車系統技術變革、專業開發節能環保城市客車。公司先后承擔20多項國家863節能與新能源汽車重大項目的研發課題，擁有近百項獨有的科技成果，是目前國內唯一同時具備電機、電控等電動汽車關鍵零部件和動力總成系統以及整車研發和制造產業化能力的企業。為滿足市場的需要，提高生產能力，2013年，公司投資3億元，擴建整車生產基地、國家級試驗檢測中心以及系統零部件產品生產基地。“十二五”末，公司將具備年產節能與新能源客車3000～5000輛，系統及關鍵零部件20000套的生產能力。
圖1 湖南南車時代電動汽車股份有限公司
二、企業信息化應用總體現狀
公司在謀求快速發展的同時，特別注重“以信息化推動工業化，以工業化促進信息化”經營理念，緊緊圍繞“中央企業信息化管理提升”中提出的信息化“登高計劃”的總體思想，組織公司優質資源和優秀團隊，大力推進信息化建設，以先進的信息化管理平臺助推企業管理快速提升。
結合公司是一家汽車研發、制造、銷售于一體的全產業鏈企業。公司結合精益工廠建設，全面推進適應客車整車生產制造的信息化工程，為公司提供統一、集成、高效的管理平臺。2011年至今，公司實施了ERP、PLM、MES、QMS系統，涵蓋了公司從營銷、財務、計劃、物流、成本、研發、質量等整個業務，拉通了從研發設計、采購生產、過程質量監控、銷售出貨、財務管理等整個業務流程，為縮短產品生命周期、提高生產效率、降低成本、保證質量、滿足交付，建立了一套統一集成、科學高效的信息化管理平臺。
目前公司完成了整體業務流程重建、資源優化和信息整合的工作，解決了公司整體資源計劃運算的問題。部分系統進行了深入的集成，逐步從信息技術向信息管理轉型。依靠現有信息化體系，通過電子看板、異常預警、智能統計等方法，深入挖掘信息資源價值，力求打造國內客車生產制造業標桿，為企業智能數字化工廠建設構建了一整套堅實的信息化管控體系。
三、參評信息化項目詳細情況介紹
為滿足當前小批量、高品質、短交期、定制化的市場需求，適應公司高速發展的戰略要求，南車時代電動通過全面調研和選型，結合多年精益生產成果，引用先進的信息化手段，于2012年7月開始實施“基于RFID MES的數字化精益工廠建設”項目，并于2012年12月成功上線，成為南車株洲研究所第一家以MES系統實現車間工位制即時化管理的精益制造工廠。
此項目以信息化為載體，以精益管理為指導思想，全面覆蓋了從工藝管理、生產計劃、生產訂單管理、物料配送、獲取生產指令、報工、過程檢驗、生產節拍控制、異常管理、設備管理、5S管理。率先在生產車間實現“一卡通”的管理模式：產品跟蹤“一卡通”，從投產到下線，一卡綁定，產品信息刷卡即得；物料配送“一卡通”，刷卡移動揀配，一車一卡，刷卡錄機，刷卡簽收；過程檢驗“一卡通”，上下道工序轉序刷卡互檢，完工時刷卡自檢，質檢員刷卡專檢。無線網絡，掙脫定點定時錄機束縛，隨時隨地即時錄機，減少移動浪費，有力地推動了電動汽車整車生產管理精細化、即時化、信息化、可視化。
1. 項目背景介紹
近年來ERP已作為成熟的應用軟件在各行各業進行廣泛應用，但管理界對ERP在制造業的定位與設計是針對核算與計劃層，而在生產車間現場管理方面卻存在缺陷。所以在2011年，公司成功實施了SAP ERP、WINDCHILL PLM及FRACAS QMS系統，2012年完成了SRM和CRM的推進，形成了多業務板塊信息化管控的前提下。為將ERP計劃有效執行，并及時、客觀地展現生產過程，及時反應車間生產一線的實時動態狀況，則必須有針對于車間班組管理的信息化系統支撐。同時多年來精益生產推進方式和成果亦急需一套信息化系統進行有效的固化。
MES能通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。當工廠發生實時事件時，MES能對此及時做出反應、報告，并用當前的準確數據對它們進行指導和處理；使用當前的和精確的實時數據，指導車間現場活動，并對發生的活動進行響應和匯報，形成對變化條件的迅速響應，并專注于減少無價值活動，驅動有效的廠級操作和過程。
基于此，公司經過充分調研后，于客車行業首次嘗試全面引進了基于RFID技術的MES平臺建設，以實現企業現場基于精益管理的全數字化工廠，通過“一卡通”模式實現無紙化、低成本的實時扁平管理。
公司通過全面調研和選型，結合多年精益生產成果，引用先進的信息化手段，于2012年7月開始實施“基于RFID MES的數字化精益工廠建設”項目，并于2012年12月成功上線，成為南車株洲研究所第一家以MES系統實現車間工位制即時化管理的精益制造工廠。
2. 項目目標與實施原則
根據國資委“十二五”信息化工作指導意見，結合IT技術發展不斷完善、優化信息化總體架構，采用新技術、新應用，以豐富完善信息化建設內容。鞏固信息化建設成果，深入挖掘信息資源價值，以信息化帶動企業管理、技術創新，在“十二五”末企業信息化水平達到國資委保持先進行列。公司在已有的信息化系統支撐下，對業務管理要求越來越精細，越來越透明，期望通過MES系統實現如下目標：
全面掌控：管理層對生產動態的實時性、生產效率、人員績效、產品質量的全面管理等同步管控的需求越來越緊迫；
部門協作：業務過程需連貫與相互稽核，數據實時采集，一處采集多處應用，避免重復錄入；數據反映現狀，支持可視化決策；精準的配送，準確、高效、無紙化，低成本便捷運作。
現場管控：需實現正向管理與反向追溯，對整車或關鍵件進行現場實時管理與事后全面追溯，做到各個物料與工序上信息的全面覆蓋，對裝配現場的每道工序進行操作步驟和用料管理，全面實現標準作業和物料監控。
績效統計：規范現場作業，做到崗位、人員、工作量全面管理，實時了解與統計現場操作人員情況，做到以計件為準，同時實現總時間管理，以增強績效。
變化點管理：根據ERP中BOM和工藝路線標準，設置每批車的裝配工序和用料情況，一旦出現與標準不一致的現象，即需停線處理，待異常解決后再開工。
總體目標就是要以信息化為載體，以精益管理為指導思想，面向整車生產過程的五大車間及各班組，引進MES精益化管理平臺，實施以工位需求與服務為展開點的節拍化管理模式。在車間管理中實現生產過程管理可視化、物料配送精準化、信息傳遞實時化、表單簽收與過程管控電子化，并針對生產作業過程的“七大浪費”進行有效改善和消除。充分滿足當前小批量、高品質、短交期、定制化的市場需求，適應公司高速發展的戰略要求。
實施范圍包含工藝管理、生產計劃、生產訂單管理、物料配送、獲取生產指令、報工、過程檢驗、生產節拍控制、異常管理、設備管理、5S管理等。在生產車間實現“一卡通”的管理模式：產品跟蹤“一卡通”，從投產到下線，一卡綁定，產品信息刷卡即得；物料配送“一卡通”，刷卡移動揀配，一車一卡，刷卡錄機，刷卡簽收；過程檢驗“一卡通”，上下道工序轉序刷卡互檢，完工時刷卡自檢，質檢員刷卡專檢。無線網絡，掙脫定點定時錄機束縛，隨時隨地即時錄機，減少移動浪費，有力地推動了電動汽車整車生產管理精細化、即時化、信息化、可視化。
MES項目被譽為“信息化建設的最后一公里”，它是企業執行層面的管理系統，需要更精細更全面的設計和推進，所以公司采取“總體規劃、分步實施”模式，在2012年實現計劃管理、車間管理、物流管理、工藝管理、異常管理、設備管理、5S管理的內容，2013年完成質量管理、視窗管理、工時績效管理、報表查詢管理。
3. 項目實施與應用情況詳細介紹：
1、基于RFID物聯網技術的整體應用架設：
近年來ERP已作為成熟的應用軟件在各行各業進行廣泛應用，但管理界對ERP在制造業的定位與設計是針對核算與計劃層，而在生產車間現場管理方面卻存在缺陷。為將ERP計劃有效執行，并及時、客觀地展現生產過程，及時反應車間生產一線的實時動態狀況，則必須有針對于車間班組管理的信息化系統支撐。MES能通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。當工廠發生實時事件時，MES能對此及時做出反應、報告，并用當前的準確數據對它們進行指導和處理；使用當前的和精確的實時數據，指導車間現場活動，并對發生的活動進行響應和匯報，形成對變化條件的迅速響應，并專注于減少無價值活動，驅動有效的廠級操作和過程。
為有效的實現精益化工廠建設，則必須實施以工位需求與服務為展開點的節拍化管理模式。基于此，時代電動經過充分調研后，于客車行業首次嘗試全面引進了基于RFID技術的MES平臺建設，以實現企業現場基于精益管理的全數字化工廠，通過“一卡通”模式實現無紙化、低成本的實時扁平管理。
基于MES與ERP的緊密聯系，全面考慮與SAP ERP系統的集成，實現車間數據與企業經營數據的交互。在原信息化架構基礎上，建立全透明的實時工位動作管理體系，以解決離散型企業的現場難規范、精益難落地的難題，在組織架構與管理模式上進行了突破。
在系統建設中，為避免數據孤島，項目系統的對業務過程進行了優化，并與現在系統進行了全面接口，其中很好的解決了四個部分問題：基礎信息系統、車間終端系統、SAP ERP接口管理系統、看板展示系統，接口管理系統從SAP ERP系統中獲取數據，在車間信息管理系統中進行整理，車間信息管理系統將要收集的數據、工序計劃、執行結果通過車間現場的一體機和數據資源終端進行錄入，通過車間無線網絡上傳到MES管理層，管理層可通過集團城域網與ERP系統進行數據交互。整體系統架設圖如下：
圖2 系統實現模型
在硬件和網絡架構方面，結合車間實際的環境，數據收集采用了不易被污染和磨損，且無需直接接觸的RFID（射頻識別技術），通過電子標簽卡和讀卡器組合方式，實現數據收集操作，數據上傳下載則通過車間無線網絡實現。總體實現了RFID技術在制造現場的應用，淘汰了現場各種紙質單據，實施方案見下圖：
圖3 基于RFID技術的數據傳輸模型圖
2、精細化的工位制排程與計劃管理：
為物流同步管理，MES系統中進行了計劃分級管理，編制了月計劃、周計劃、日計劃。月度計劃主要從ERP系統獲取，由生產計劃員定期或根據需要在MES系統中進行周計劃編制和調整，并下達到車間。車間現場管理人員再進行每日計劃的獲取、調整和下達。所有訂單按臺車進行生產過程跟蹤，在“進度查詢”中直接查看每個訂單的“點線圖”和“直方圖”，直觀方便地制定和查詢生產計劃。
為方便生產執行調整，系統預設防災容錯功能，根據需要，直接于MES中生成與下達訂單，并處理相關生產過程。
同時，系統根據生產訂單執行情況來安排投產計劃，將任務直接發放到工序上，員工通過組織關系，獲得工位任務，并進行以工位事項或動作為管理點的全面管理。實現均衡投產，減少在制品的數量。
3．生產任務管控準確靈活
對生產計劃/訂單進行分解細化，設置工單所屬訂單號、產品型號、客戶、數量、批號、BOM，指定的生產線、計劃開始時間、計劃結束時間、規定工藝路線和各工序作業規范，設定校驗、追溯、作業與停線標準。可對車間任務進行合理拆分、合并、掛起、恢復、取消、工序預設停留和直接停留等。支持單任務工藝管理，并可根據業務需要對訂單或任務進行生產優先級設定。
系統提供自動排產功能，并可進行以銷售交期、生產計劃調整。做到了車間生產計劃直接下達到終端，只需選擇自動排產規則，即可自動排產。
基于系統操作盡量簡化的原則，MES系統所有操作以刷卡方式實現。操作工進行工作時，先對設備進行刷卡點檢，并在系統中進行點檢結果錄入操作。然后根據所流轉到本道工序上的車的產品批次卡，在系統中刷卡取生產任務，進行組裝工作。待組裝完成，對本臺車進行刷卡報工，轉到下道工序，同時獲取下一臺車的工作任務。
生產任務管理圖如下：
圖4 生產任務管理
4、生產工藝管理與SAP ERP完全集成
為落實工位制的精益化思想，細化車間管理到工位與人員，結合ERP系統功能，在工藝路線的制定上，對新車型的工藝路線進行了細化。將工藝操作說明內容維護到ERP系統中的長文本字段中，針對原工藝路線中存在分裝情況的工序配置了并行工序，實現同一訂單，組裝和分裝同步進行的生產模式。
MES系統通過接口程序，獲取長文本內容指導車間操作，操作工在MES終端按工序報工。同時兼顧ERP系統的整體性和穩定性，在ERP系統中保持原來的工作中心，增加臨時工單和小件自制訂單用的小件自制工作中心。在MES系統開發圖紙查看鏈接功能，實現操作工直接在現場可以查看電子圖紙。取消紙質圖紙打印和下發的流程。
通過SAP ERP系統接口將物料BOM、工藝路線導入MES系統，之后在MES系統中進行產品資料、零件資料、材料資料的維護，車間現場在系統中直接查看相關的工藝文件、技術標準等。
圖5 生產工藝管理
5、實現車間設備實時量化管理
設備管理是MES系統的一個重點模塊，全面覆蓋了從設備定義、設備點檢、設備保養、設備故障報警、設備維修、記錄查詢等各項功能。并對設備維修成本、維修次數和設備停機時間等數據進行統計分析，提高了設備預防性維護效率，有效地降低了設備故障時間，實現了前期較難落地的TPM管理。MES系統支持各類查詢，對各車間各生產線的設備進行分析，包括顯示不同設備的運轉狀態、產量、合格率、負荷、時間等信息。
系統將設備、工位、產品進行關聯，做到全面一體化管理，讓點檢、保養、維護成為作業監控點，同時可改變設備維護、保養、檢修機制。
通過系統，將操作員、設備管理人員、任務進行全面管理，實時跟蹤。同時可對工裝、量具等管理形成現場全面支撐。
6、全面支撐“自工程品質締結”
為確保產品質量，系統將質量管理執行到工位，做到嚴格的全面實時同步管控，系統可實現的操作包括互檢、自檢、專檢、巡檢和終檢。實現三個層面的控制：第一個層面是操作工在收到上道工序流轉下來的車時，先進行互檢，若發現質量問題可當場退回給上道工序返工，以保證“不收不良品”；第二個層面是自檢和巡檢，即組裝過程中進行質量檢驗，發現問題馬上修正，從而做到“不做不良品”；第三個層面是專檢，在關鍵控制點上設置專檢項，必須通過檢驗并合格，才可以進行轉序，以保證“不交不良品”。而在整車下線后，必須進行整臺車質量問題全面檢驗，方可進行入庫發車。在每臺車下線時，可以對其進行匯總分析生產過程中的質量問題。
通過與工位動作關聯，管理車間質量檢查中的各種數據，生成質量報表，給出質量數據分析報告，對關鍵件或因素，系統生成唯一標識，并對每道工藝參數進行記錄，同時記錄其操作人等信息，完成生產過程追溯。自檢、互檢、抽檢、全檢、巡檢、專檢等檢驗流程所產生的檢驗數據作為歷史記錄進行保存，使質量問題有據可查。依據記錄的質量數據進行數據分析，質量部門通過分析掌握質量問題發生原因、發生幾率，從而提前進行質量預防，控制質量問題發生，事中提高問題處理效率。
7、PDCA的車間異常管控機制
異常是影響客車生產制造一個最為關鍵的因素，所以系統從六個方面進行了分類，包括：物料、設備、質量、工藝、技術、其他，并在每一列下進行了細分。為使各級人員及時響應異常問題，并到現場解決，系統采用四級響應機制。
現場操作工申報故障時，通過手機短信平臺即時發出短信給第一級響應者，即車間主任和生產管理基層人員，要求其在十五分鐘內到現場簽到。否則，短信上發給第一級響應者的直接主管，若短信發出半小時后仍無人簽到，則繼續發部門負責人。而在申報發送短信開始兩小時內仍無人到現場簽到，則短信平臺將發送給異常類型對應的分管領導。
處理人員一旦接到短信提示需在第一時間內趕到現場，并在MES系統中刷卡簽到，啟動處理程序。處理完成后，經現場人員確認后刷卡關閉。全面跟蹤與管理從發生到結束過程，形成一個閉環。系統記錄每一步操作的延續時長，可按異常次數和異常持續時間進行柏拉圖顯示，實時分析異常處理對生產造成的影響。
異常的快速響應和處理，大大的減小因異常導致的生產受阻，從而提高生產效率。同時系統通過對異常收集、分類、解決方案等過程匯總，可歸納與總結出詳細可行的預案，將異常控制逐步轉換為規范，對于不能規范與轉換的，將按規則進行預警。
8、JIT物料配送
為提高效率，在收貨環節，倉管員接到供應商的送貨清單，MES系統通過接口自動生成“來料送檢單”，并通知檢驗人員，質檢員檢驗后刷卡確認，自動過賬到SAP ERP系統。
對于配送類物料的發料，根據生產計劃員下達訂單情況，MES系統通過接口程序自動獲取任務所需配送物料清單，生成生產領料單。倉管員根據生產領料單，揀配物料，并綁定物料卡。配送員將物料車配送到相應工位，工位庫責任人、調度員、操作工等檢查物料與配送員刷卡簽收，簽收完后MES通過接口生成SAP出庫單，完成SAP自動過賬，配送員回收物料卡和周轉車。
對于反沖料和散裝料，車間查看工序庫看板，發現有反沖、散裝料領用需求，則在MES終端上選擇看板、庫位、物料并填寫需求量提交。若為反沖料，則自動生成物料調撥單；若為散裝料，則自動生成發料出庫單，向對應的成本中心發料。
整個MES物流體系，取消紙質的來料報檢、入庫單、生產領料單、調撥單，全部實現電子化表單流轉。簡化人工報檢、打單環節，實現現場操作刷卡即時過賬。此方案優化過程，減少資源浪費，提高了公司物料配送的精準度，加快了物料流轉速度，為提高公司庫存周轉率提供了有力的支撐。物料管理示意圖如下：
圖6 物料管理示意圖
9、車間現場管理即時透明
實現車間生產過程透明化， MES系統實時監控各工單、各產線的投入、產出以及在制品信息，及時了解訂單的執行情況，通過對在制品的實時監控與預警，減少維修和返工的數量，降低成本。
在數據采集上是以工位為單位的生產小組作為生產的采集單位，員工進行的每一項操作都是通過刷RFID卡完成，使生產現場的信息收集、傳遞、處理和反饋做到準確、及時，提高制造管理的透明化和敏捷性。管理者坐在辦公室即可一覽車間生產線即時動態狀況，掌握生產進度、異常情況、設備狀況等信息。車間管理圖如下：
圖7 車間現場管理
4. 效益分析
基于RFID MES實時工位管理的成功應用，為生產制造環節帶來的直接效益如下：
1、生產能力提升100%：日生產能力由3臺提升至6臺；
2、設計生產能力提升150%；
3、生產周期縮短69%：實施前， C/T時間長、異常多，生產周期在45天以上；實施后，生產周期縮短到14天；
4、存貨周轉率提升14%。存貨周轉率從11.4次提升到13次，達到行業先進水平；
5、整車成本降低3%：通過全過程和全員的改善實施，產品成本大幅下降，綜合降本達到3%。如：單車水電、燃氣消耗由2010年 4370 元/臺，下降至2011年2771.40 元/臺，2012年2500 元/臺；返工成本由2011年1142.43 元/臺，下降至2012年 883.76 元/臺，通過精益供應鏈建設，采購成本降低3% ；
6、配送效率提升60%：取消車間紙質單據，應用車間無線網絡和平板機現實移動式即時撿配操作，比原來打領料單撿配節約時間60%；
同時，因取消紙質單據，減少了紙質單據打印和傳遞的浪費，提高了信息傳遞速度，生產柔性和效率得到大幅提升。全面的支撐了公司多品種、小批量、定制化的市場特點。為固化傳承車間管理模式和系統操作方法，項目組系統推進精益人才育成工作，策劃技能人才培養與激勵方案取得良好效果。
南車時代電動通過“基于RFID MES的數字化精益工廠建設”的實施，在2012年末獲得中國南車三星級精益工廠的榮譽，為公司 “十二五”目標的實現打下良好基礎，積累了寶貴經驗，也為的制造企業“兩化融合”提供了可借鑒的實施模式。
以“效率、質量、效益”為目標，實施的“基于RFID MES精益數字化精益工廠”建設，運用及時、準確的采集信息，指導、啟動、響應并記錄管理工廠的生產活動，從而適應對生產條件的變化做出迅速的響應，穩定車間生產節拍，減少資源浪費，提高工廠運作過程的透明度和執行效率。MES有效地改善了及時交付、加快了庫存周轉、提高了生產能力，更重要的是有效控制了產品質量。
以信息化手段通過規范簡捷的操作，正向、主動的實現管理層與業務職能部門對交付、排產、質量、成本、物料消耗、工時與設備產出等事項的實時管控；反向、主動的進行質量與過程追溯、數據分析及預警等管理，變被動為主動，為決策與管理層提供數據依據。改善員工怠工、浪費現象，以實時、準確的數據在高層與基層員工之間搭起一座動態橋梁，彌補ERP系統的不足，以直觀的方式實現高層對企業真正的實時、全面、量化管控，以JIT模式傳遞動態物料需求，向供應鏈要效益。
客車整車生產制造行業已經進入“微利時代”，將面臨越來越激烈的競爭，企業核心競爭力將主要體現的企業的精細化管理上。數字化精益工廠建設，將是電動汽車提升管理，凸顯效益的重要手段，也是一項精益求精的持續化工作，信息化系統也需伴隨企業的快速發展更加智能化。近年來，南車時代電動通過信息化的實施，在2012年末獲得中國南車三星級精益工廠的榮譽，為公司 “十二五”目標的實現打下良好基礎，積累了寶貴經驗，也為的客車制造企業“兩化融合”提供了可借鑒的實施模型。
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