一、企業簡介
北京印鈔有限公司是隸屬于中國印鈔造幣總公司的國家大型骨干印鈔企業，始建于1908年，是中國近代第一家采用鋼版雕刻凹印工藝印制鈔票的官辦印鈔企業，也是中國最早采用鋼版雕刻凹印工藝印制郵票的企業。在一個世紀的發展歷程中，公司始終潛心于印鈔技術、工藝的發展進步。新中國成立后，在中國人民銀行、中國印鈔造幣總公司的領導下，先后參與了第一至五套人民幣、中銀港鈔、澳鈔和第一張人民幣塑料鈔——迎接新世紀紀念鈔的設計與印制任務，承印了第29屆奧運會奧運紀念鈔、澳門生肖賀歲紀念鈔等產品，為十多個國家和地區設計印制過鈔票和有價證券。作為我國歷史最長、規模最大的印鈔企業，已經成為具有設計和印制貨幣、增值稅專用發票、支票等有價證券及油墨制作、票證號碼機制造、安全印務等綜合生產能力的國家大型骨干印鈔企業。
圖1 北京印鈔有限公司
二、企業信息化應用總體現狀
目前，企業的信息化應用覆蓋了公司生產經營管理的各個方面，使用的主要信息系統有Oracle ERP系統、MES系統、OA與郵件系統、物料條碼系統等。其中Oracle ERP系統：2002年10月上線一期包括總賬、資產、應收、應付、現金、采購、庫存、銷售八個模塊，2004年12月上線二期繼續實施ERP生產制造模塊，并通過與自行開發的生產調度、車間信息采集系統及在制品立體庫管理、物料條碼管理系統的集成，實現了計劃、生產、物流、財務管理的有效集成。2014年3月對Oracle ERP系統進行了軟硬件升級，進一步加強和優化了ERP與MES、物料條碼配送系統的集成。MES系統：基于WonderWare MES技術平臺開發實施符合印鈔生產特點的MES系統，主要包括詳細排產、生產調度、生產執行、產品規范、生產資源、數據采集、性能分析、質量檢驗、生產消耗、設備運維、生產監視、生產績效等功能，于2010年11月和2012年1月分兩期完成基于在制品立體庫和平面庫的上線。
三、參評信息化項目詳細情況介紹
1. 項目背景介紹
1）滿足國家貨幣發行的新要求。利用信息化手段提高印鈔柔性生產水平，提高企業生產效率、改善產品質量、降低生產消耗，強化印鈔生產管理。
2）支撐企業發展戰略和精準化管理要求。現代企業制度改革，提出 “信息化指揮、自動化生產、智能化控制、自主化管理”的企業信息化發展戰略，結合印鈔工藝優化與流程再造項目和生產機臺自主化管理績效評價項目實施，迫切需要與之相配套的信息化平臺提供技術支撐。
3）解決企業生產領域管理中實際存在三方面問題：一是由于生產數據及信息沒有有效的方式進行積累和科學的方法進行分析，導致企業的生產組織平均主義，任務分配和獎勵機制不科學；二是由于以報表、報告為主的傳統信息匯總方式使信息的交互滯后而不準確，生產各環節的情況難以全面掌握，致使管理以粗放為主，生產計劃不精準，信息反饋不及時、生產協同困難，產能提升存在瓶頸；三是由于生產的績效目標不能分解傳遞到企業生產的最基本細胞——機臺，生產機臺的指標完成情況也不能及時得到反饋，相應的激勵自然與機臺的業績脫節，因而機臺人員的主動性不強，生產能力不能有效發揮。借助MES實施正好是治愈這些問題的一劑良藥。
4）整合提升原有信息化系統。采用國際通用MES平臺，改造提升原有生產管理系統，增加適應于車間管理人員的工作界面，引入工控采集數據，模型化工藝設置，全面物料的批次管理與數字管理，擴充人員管理、設備管理、安全管理等信息采集。
2. 項目目標與實施原則
1）以MES理論為指導，以實現生產精準化、機臺自主化、業務標準化管理為目標，充分吸收原生產管理系統的成功經驗，引進現代生產管理理論與運作模式，完成北鈔MES總體設計方案。
2）建立公司統一的MES平臺，實現MES與ERP、在制品立體庫、物料條碼、機檢核查等系統的集成，實現生產設備數據的自動采集，實現實時數據庫與關系型數據庫的集成。
3）通過統一的MES平臺，支持企業兩個生產區域即西區（在制品立體庫管理）和東區（在制品平面庫管理）兩種生產組織模式，及時掌控生產、質量、物資、設備、人力、數管等專業現場情況，實現機臺自主化管理和生產精準化管理目標。
3. 項目實施與應用情況詳細介紹
1）總體架構
（1）功能架構
參照MESA MES功能模型，結合印鈔生產實際需求，北鈔MES功能如圖2、3所示。
圖2 北鈔MES功能圖
圖3 北鈔MES功能地圖
（2）軟件架構
根據《北鈔制造執行系統（MES）規劃》要求，北鈔MES軟件架構如圖4所示，包括如下模塊：
圖4 北鈔MES軟件架構圖
A、實時數據采集及管理組件。該組件提升系統實時性及快速反應能力，實現：存儲、管理生產現場數據，包括產量、質檢數據、物料數據等；內置實時規則引擎，實時進行數據過濾、分析、統計，以及報警等邏輯的推理；內置點表管理、通過組態的方法建立工廠邏輯映像，將物理測點與系統點表進行對應，并可進行在線擴展；采用規范的數采接口及信息發布接口，使得系統與過程控制系統、其它應用系統之間的耦合度降低；具備長周期歷史壓縮存儲能力。
B、建模組件。該組件建立、維護生產模型，提升系統對業務的適應性，實現：建立設備層次模型，形成現實物理對象在系統中的映射；各級設備對象中，建立對象操作模型，用于指導生產調度、生產跟蹤、質量檢驗等業務活動。
C、業務功能服務組件。采用業務邏輯層與表現層分離的模式實現本組件。
D、用戶界面。方便用戶操作，各功能界面集成起來，形成一體化用戶界面。根據用戶操作特性的不同，用戶界面可分為機臺操作界面、職能管理級操作界面、領導查詢操作界面。鑒于MES是面向實時性較強的生產管理業務，同時支持較大范圍的信息發布與查詢，采用C/S結構與B/S結構相結合的模式。
E、應用集成組件。通過應用集成組件，實現系統對外開放性,與企業其它信息系統實現松耦合集成。
（3）硬件架構
北鈔MES的硬件架構如圖5所示。
圖5 北鈔MES的硬件架構圖
2）WonderWare MES平臺應用
北鈔MES采用的WonderWare MES平臺軟件包括：
(1)Operations：計劃調度、工藝管理、現場機臺終端、庫存管理及系統的主要基礎數據，全部基于該平臺。
(2)SystemPlatform：作為一個數據采集的平臺，對所有工控設備以及業務數據進行采集的配置及腳本的編寫，是數據展現的基礎。
(3)InSQL：是歷史數據的歸檔軟件，通過其獨特的壓縮算法，能夠將大量的實時數據壓縮歸檔，并提供有效的查詢方式。
(4)InTouch：WonderWare平臺中最主要的數據展現工具，它能夠將SystemPlatform中配置的實時數據、關系數據庫的業務數據、InSQL中的歷史數據，以圖文并茂的組態形式展現，生動、形象、直觀。
3）關鍵業務與技術解決方案
（1）計劃與調度支撐體系
北鈔MES的計劃與調度功能實現包括：
A、接收ERP的月度工序計劃；
B、分解月度工序計劃生成機臺日計劃；
C、創建、分解、下達離散計劃；
D、根據機臺日計劃生成生產作業（生產工單）；
E、通過生產工單的產品狀態、工藝狀態變化來驅動工藝流轉，并記錄相關信息；
F、生產過程中提供庫存信息和產量信息來輔助計劃調度人員；
G、將生產反饋信息發送給ERP系統,從而形成信息閉環。
通過MES的計劃調度功能，管理人員可以制訂計劃、了解計劃執行情況、預估計劃的合理性，為實現準確有效的計劃調度提供技術支持。
（2）動態多工藝技術支持
根據印鈔工藝要求，產品在加工中通常情況下，會出現變換選擇后續工藝的情況。動態多工藝的技術是基于WonderWare平臺，設計以產品等級（Grade）來標識不同工藝下的產成品，用不同的BOM版本來支持不同的產品等級（Grade），而在生產工序（Process）配置可以支持多個BOM，這樣在生產計劃中可以根據產品等級（Grade）來支持不同工藝路線，而調整配送件和裝配件的產品等級（Grade）可以實現動態多工藝的業務要求。
（3）全面的生產過程管理
基于統一的MES平臺，實現印鈔生產全過程的橫向集成，涵蓋從白紙投入到成品裝箱及其相關人、機、料、法等環節，相較針對單一專業實現單一功能的信息系統，集成范圍更寬，功能更強大，從而更充分發揮MES的綜合分析與控制作用。
（4）最小化機臺操作支持
MES包括印鈔生產過程中各個專業管理的業務，這些業務都需要機臺人員的操作予以支持，而大量的操作會與機臺正常生產產生矛盾。為此，MES中綜合利用如下方式來支持機臺便捷操作：
A、利用MES平臺中工單狀態周期，與電子標簽應用相結合，在工單節點上讀取電子標簽驅動工單的狀態變化。
B、根據當前的機臺人員電子身份信息，自動控制操作人員的信息采集權限。
C、通過與其他系統集成，減少在不同系統的重復信息錄入。
D、通過系統的支持，讓機臺人員盡可能在恰當的時機做合適的操作，減少無效信息錄入并充分利用系統的自動化信息，使數據采集更為準確。
（5）綜合信息分析與展示
MES匯集包括計劃、工單、庫存、設備、質量等各方面數據，以圖表的形式展現給生產管理人員，提高生產透明度，為生產管理人員提供管理支持是本項目的重點
A、可視化調度員工作臺
顯示調度員所管轄機臺和班組的設備運行狀態、當日計劃信息、立庫呼叫情況、機臺物料存量、機臺請求、工單異常記錄等，幫助調度人員做出及時有效的決定，支持調度人員合理安排計劃執行，調度員在該界面中可根據權限進行日計劃的調整以及對已產生的工單重新分配機臺等操作。
B、生產監視
生產監視模塊提供一個集成的信息展示平臺，將生產相關的關鍵信息，如設備狀態、工藝狀態、物料狀態、生產工單、產量、消耗等以直觀、可視化的形式表現出來。為管理人員提供實時直觀的生產信息，讓管理人員了解設備、物料、庫存和計劃等綜合的生產信息，掌握當前的生產執行情況。
C、指標統計和分析
MES指標統計和分析，基于各功能模塊收集的物耗、成本、質量、生產、設備等信息記錄，能在某時間跨度內提供績效指標的展示，方便管理人員在生產過程中及時地發現并解決問題，保證日常的生產工作，從而進一步提高企業的生產管理水平。
D、生產跟蹤
通過各專業數據的收集，以車號、工單為線索，能夠查詢每車在各工序的生產、質量、物耗、設備等情況，同時還能就產品加工過程中的特殊事務、兌換、拼數發生的車號轉換進行追溯。
4）集成方案的設計
用來采集印鈔生產全過程的各種數據和狀態信息。MES定位在ERP與控制層之間的一個中間層，實現在ERP和控制層之間傳遞信息的作用。MES作為橋梁，將ERP與底層控制系統有機銜接，實現管理信息化和生產自動化的融合。
北鈔MES與其它相關系統集成的信息流程如圖6所示。
圖6 北鈔MES集成體系架構邏輯圖
北鈔MES與相關應用系統集成的具體思路為：
（1）全面分析MES與ERP系統、物料條碼系統、立庫系統的交互數據，確定集成采用的技術；
（2）全面梳理ERP系統、物料條碼系統、立庫系統接口表、當前接口流程，明確在不改變當前系統運行的基礎上的接口規范。
4. 效益分析
1）經濟效益
A、項目實施后促進庫存大幅下降，減少資金占壓顯著。MES自動采集生產現場的各種數據，使整個生產過程透明化，計劃完成情況、在制品庫存情況實時可知，有力地支撐了計劃調度人員對生產的均衡化管理和在制品庫存的合理控制。以在制品立體庫為例，MES上線以來，立體庫在制品庫存占庫率由過去長期在96%以上逐步穩定在80%左右，在制品庫存資金節約顯著。據核算，2011年至2013年公司累計節約在制品庫存資金7727.54萬元。
B、項目實施后促進了營運費用降低，加班工時減少顯著。MES投入使用后，促進了公司各類營運費用的顯著降低，其中制作部加班工時大幅降低，2011年至2013年公司各工序加班工資累計減少148.12萬元。
C、項目實施后促進有效產出提升，產品作廢明顯降低。北鈔MES的應用有力地促進了北鈔各品種有效產出的逐年大幅提升，增加了生產質量的透明度，促進了生產質量的提高，有效地縮短了作廢反饋時間，產品作廢顯著下降，2011年至2013年因作廢下降節約成本約426.91萬元。
2）社會效益
A、企業從2004年自主研制生產管理系統到2012年再次在印鈔行業率先建設基于國際先進MES軟件平臺的印鈔MES，為MES在行業生產領域的應用進行了再一次的成功嘗試。為總公司于2011年3月啟動的行業MES預研項目做出了積極貢獻，提供了成功的印鈔MES案例。
B、新一代MES自投入使用以來，經受住了時間的考驗，其生產效率效果的快速提升、生產管理水平的迅速提高和企業經營績效的大幅改進有目共睹，其實際應用效果獲得了企業、行業的高度認可，增強了行業對MES應用的信心和動力，帶動了MES在行業的推廣應用。
C、通過對已經實施的MES的功能、技術等進行歸納、整理和泛化，形成了印鈔MES規范和印鈔MES數據采集規范。這兩個規范在符合企業對MES需求的基礎上，也兼顧我國印鈔企業的共同要求，可供行業實施和推廣MES的企業參考和借鑒。
D、通過建立公司統一的基于MES的生產精準化管理平臺，消除了生產領域的信息孤島和信息煙囪，取消了生產管理的各種紙質原始記錄和手工報表臺賬，實現了生產相關信息的全面共享。
E、項目的實施帶動和加速了生產領域智能化控制及自動化生產的步伐，MES和立體庫系統、AGV小車有機結合，實現了在制品物流的自動化配送和智能化控制；MES和大張噴識碼系統、自動抽樣機構有機結合，正將單機在制品在線清數拓展到產品線在線清數，大大減少甚至取消產品過數，省人省地省設備；MES和機檢核查系統有機結合，可實現工藝的動態調整和生產的靈活組織；MES使一個個單機質檢系統聯合形成為一個有機整體，推進了質量和工藝的自動化、智能化；各種設備工控自動化、智能化系統也因MES平臺的建立有了更寬廣的應用空間，促使了自身不斷發展。
F、MES的應用已經在生產管理的各個方面形成了良好的信息化應用生態，生產調度通過實時庫存查詢及時平衡著在制品庫存；制作部第一時間通過機臺原始記錄全面掌握機臺生產情況，機臺留言真實紀錄了生產中的各種動態；質量作廢和物料消耗數據不在只是管理部門關注的指標，從機長到制作部主任，從職能人員到公司領導，全都一目了然；管理人員日常的一些工作被系統替代，如何適用信息化潮流，人們已經開始思考和行動；數據真正成為了資源，人們已經開始適應信息化環境下的工作，思維習慣和思想觀念有了很大變化和進步。
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