一、項(xiàng)目簡介

廈門某半導(dǎo)體企業(yè)是具有國際影響力的全色系超高亮度發(fā)光二極管外延及芯片生產(chǎn)廠商，總部坐落于美麗的廈門，產(chǎn)業(yè)化基地分布在廈門、天津、蕪湖、泉州等多個(gè)地區(qū)，是國家發(fā)改委批準(zhǔn)的“國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程”企業(yè)、國家科技部認(rèn)定的“半導(dǎo)體照明工程龍頭企業(yè)”，承擔(dān)國家“863”、“973”計(jì)劃等多項(xiàng)重大課題，并擁有國家級博士后科研工作站及國家級企業(yè)技術(shù)中心。

該企業(yè)主要從事全色系超高亮度LED外延片、芯片、化合物太陽能電池及Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體等的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，產(chǎn)品性能指標(biāo)居國際先進(jìn)水平。目前擁有10000級到100級的現(xiàn)代化潔凈廠房，上萬臺（套）國際最先進(jìn)的外延生長和芯片制造等設(shè)備。公司憑借強(qiáng)大的企業(yè)實(shí)力，實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)外延片2400萬片、芯片3000億粒的生產(chǎn)規(guī)模，占到國內(nèi)總產(chǎn)能的58%以上。2014年，公司進(jìn)一步擴(kuò)大和延伸LED產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，在廈門投資新建的LED產(chǎn)業(yè)基地和通訊微電子器件項(xiàng)目，使公司的生產(chǎn)規(guī)模直接邁入國際頂尖行列，并成為國際上具備規(guī)?；a(chǎn)、研發(fā)化合物半導(dǎo)體芯片能力的企業(yè)。

為適應(yīng)公司快速發(fā)展和打造LED芯片產(chǎn)業(yè)龍頭和智能化標(biāo)桿，公司啟動了數(shù)字化工廠戰(zhàn)略，并選擇了北京天拓四方科技有限公司作為數(shù)字化工廠整體解決方案戰(zhàn)略合作伙伴，共同推進(jìn)戰(zhàn)略落地，以數(shù)字化工廠業(yè)務(wù)咨詢?yōu)榛A(chǔ)，以產(chǎn)品研發(fā)和芯片制造業(yè)務(wù)主線，以信息集成為技術(shù)手段，建設(shè)支撐產(chǎn)品生命周期全過程的數(shù)字化統(tǒng)一平臺，實(shí)現(xiàn)研發(fā)過程中管理信息、需求信息、研發(fā)信息、制程信息、資源信息、制造信息、質(zhì)量信息等基于標(biāo)準(zhǔn)化的有效整合和管理，在數(shù)字化統(tǒng)一平臺上，建立全球研發(fā)協(xié)同體系、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全球研發(fā)和制造的高效運(yùn)行模式，有效提升企業(yè)的管理能力、研發(fā)能力、制程能力、制造能力、協(xié)同效率和快速反應(yīng)能力，增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力。

二、項(xiàng)目實(shí)施方案：
在客戶現(xiàn)行信息技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以業(yè)務(wù)發(fā)展需求為導(dǎo)向，遵循基本原則：“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一組織、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一管理”，簡稱“五統(tǒng)一原則”，針對客戶戰(zhàn)略，此項(xiàng)目遵循如下實(shí)施原則：
? 業(yè)務(wù)牽引，需求驅(qū)動：數(shù)字化工廠建設(shè)將以工廠業(yè)務(wù)需求為發(fā)啟，通過工程化的推進(jìn)管理模式，分階段推進(jìn)數(shù)字化工廠建設(shè)。在推進(jìn)過程中，特別要重視需求調(diào)研和需求分析，只有完整準(zhǔn)確的需求調(diào)研才能做好數(shù)字化工廠建設(shè)。
? 統(tǒng)籌規(guī)劃，突出重點(diǎn)：數(shù)字化工廠建設(shè)涉及的業(yè)務(wù)面廣而復(fù)雜，而資源是有限的。在推進(jìn)數(shù)字化工廠建設(shè)過程中，需要在一定時(shí)期內(nèi)以有限的資源，根據(jù)統(tǒng)籌規(guī)劃和數(shù)字化工廠規(guī)劃，確保以科研生產(chǎn)管理平臺為重點(diǎn)的管理信息化建設(shè)落實(shí)。
? 注重協(xié)同，加強(qiáng)集成：在建設(shè)數(shù)字化工廠前應(yīng)該充分考慮各系統(tǒng)之間的集成，統(tǒng)一數(shù)據(jù)源。同時(shí)在數(shù)據(jù)共享的情況下注重各部門各業(yè)務(wù)的協(xié)同。
? 完善基礎(chǔ)，深化應(yīng)用：在完善網(wǎng)絡(luò)與硬件基礎(chǔ)的同時(shí)，通過數(shù)據(jù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)配合、制度約束的方式構(gòu)建扎實(shí)的數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上開展深化應(yīng)用工作，分析評估基于數(shù)字化工廠的科研生產(chǎn)管理，從而解決瓶頸問題、優(yōu)化流程。
該數(shù)字化工廠項(xiàng)目實(shí)施方案包括數(shù)字化頂層設(shè)計(jì)、數(shù)字化研發(fā)、數(shù)字化制造管理和EAP機(jī)臺自動化及落地實(shí)施。
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圖1 項(xiàng)目實(shí)施方案及框架

? 數(shù)字化頂層設(shè)計(jì)：天拓四方對客戶當(dāng)前業(yè)務(wù)模式、業(yè)務(wù)流程、管理瓶頸及信息化現(xiàn)狀進(jìn)行綜合診斷和優(yōu)化，同時(shí)結(jié)合行業(yè)內(nèi)標(biāo)桿企業(yè)智能制造最佳實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采取頂層設(shè)計(jì)與咨詢?分模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)?分階段實(shí)現(xiàn)?持續(xù)性變革管理，這一標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，實(shí)現(xiàn)客戶數(shù)字化工廠的頂層咨詢規(guī)劃與落地。

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圖2 數(shù)字化工廠項(xiàng)目咨詢方法

?數(shù)字化核心解決方案：客戶數(shù)字化解決方案由數(shù)字化研發(fā)、數(shù)字化制造運(yùn)營管理和EAP組成。首先通過PLM建立全球協(xié)同研發(fā)平臺，實(shí)現(xiàn)LED芯片研發(fā)創(chuàng)新，然后MES構(gòu)建企業(yè)級的芯片制造管理平臺，通過這一層的MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的自動/柔性化生產(chǎn)線和的PLM和ERP連接和貫通，最后通過機(jī)臺連線自動化（EAP）建立工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集及生產(chǎn)線自動化。

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圖3 數(shù)字化實(shí)施方案

三、技術(shù)路線：

基于客戶構(gòu)建智能工廠的長遠(yuǎn)愿景，參考國際標(biāo)準(zhǔn)ISA-95對企業(yè)架構(gòu)層級定義，客戶數(shù)字化工廠項(xiàng)目將全面構(gòu)建各個(gè)層級的能力，分層次打造全新的數(shù)字化工廠。客戶數(shù)字化工廠將通過制造評估和工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)營管理、全集成自動化控制以及生產(chǎn)線的構(gòu)造，開展業(yè)務(wù)活動并協(xié)同工作。

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圖4 數(shù)字化技術(shù)架構(gòu)

（1）企業(yè)層 & 管理層：主要是產(chǎn)品研發(fā)PLM和企業(yè)管理ERP層面。尤其是應(yīng)用PLM中的數(shù)字化制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工廠的數(shù)字化建模和仿真分析，并基于虛擬工廠展現(xiàn)和操控生產(chǎn)。為數(shù)字化工廠奠定基礎(chǔ)，通過產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字制造和虛擬制造實(shí)現(xiàn)工程信息化，通過ERP和綜合管理平臺打造管理信息數(shù)字化。車間層的技術(shù)與生產(chǎn)管控方面，通過工藝評估、工藝設(shè)計(jì)及仿真實(shí)現(xiàn)工廠的指導(dǎo)思想的數(shù)字化，通過工廠規(guī)劃建立支撐車間優(yōu)化和產(chǎn)線優(yōu)化，通過生產(chǎn)運(yùn)營管理，達(dá)到實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)訂單、在制品、質(zhì)量、設(shè)備利用率、物料等全方位管控。

（2）操作層：主要是執(zhí)行和發(fā)布各種生產(chǎn)指令；實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、工藝、設(shè)備、測量儀器等各種數(shù)據(jù)的傳遞和采集。
（3）控制層 & 現(xiàn)場層：主要是接收操作層的指令，來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場層的各種硬件的自動化控制和驅(qū)動，確保其準(zhǔn)確執(zhí)行。現(xiàn)場部分主要是生產(chǎn)線現(xiàn)場的各種設(shè)備、工裝、工具、測量儀器和物流設(shè)施等各方面的內(nèi)容。

四、項(xiàng)目成果：
此項(xiàng)目取得了以下八大成果：

五、幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)了：
（1）優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，提升業(yè)務(wù)效率：實(shí)現(xiàn)研發(fā)和制造業(yè)務(wù)一體化、生產(chǎn)過程透明化，具有全球協(xié)同研發(fā)、制程設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化、車間排產(chǎn)動態(tài)化、生產(chǎn)反饋實(shí)時(shí)化的支撐能力，實(shí)現(xiàn)知識管理，累積產(chǎn)品設(shè)計(jì)訣竅，提高知識重用率，支撐形成精益文化。
（2）通過全球協(xié)同研發(fā)平臺，提升產(chǎn)品創(chuàng)新管理能力：對以項(xiàng)目計(jì)劃為主線、產(chǎn)品為核心，建立可視化的數(shù)字化協(xié)同研發(fā)環(huán)境。實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、器件采購、工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備和生產(chǎn)執(zhí)行進(jìn)行管理，包括多項(xiàng)目計(jì)劃的管理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)度、物資采購進(jìn)度、工藝準(zhǔn)備進(jìn)度、生產(chǎn)準(zhǔn)備進(jìn)度和生產(chǎn)進(jìn)度的可視化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)管理、集中反饋、統(tǒng)一決策的科研管理信息流處理機(jī)制，為企業(yè)決策支持服務(wù)，有效處理多項(xiàng)目管理能力。
（3）通過精細(xì)化的車間現(xiàn)場管理環(huán)境，提升數(shù)字化車間執(zhí)行能力：建立數(shù)字化制造現(xiàn)場管理平臺，構(gòu)建車間資源、計(jì)劃、執(zhí)行、控制全面管理和控制的精細(xì)化和可視化的車間現(xiàn)場管理和監(jiān)控環(huán)境。實(shí)現(xiàn)包括車間生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過程監(jiān)控、質(zhì)量管理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析、工具工裝管理、車間數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)過程管理、看板管理、統(tǒng)計(jì)分析、產(chǎn)品追溯管理、生產(chǎn)經(jīng)營與績效管理、報(bào)表管理等內(nèi)容管理。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控與優(yōu)化、完善制造資源分配、提高資源利用率、優(yōu)化配置以及與其他系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞，達(dá)到生產(chǎn)前規(guī)劃、生產(chǎn)中監(jiān)控、生產(chǎn)后追蹤的全方位支撐，提升研究所的數(shù)字化制造能力。

六、實(shí)施成效及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：
項(xiàng)目為企業(yè)帶來了如下具體指標(biāo)的優(yōu)化。

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七、數(shù)字化工廠項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：
（1）重視數(shù)字化工廠頂層設(shè)計(jì)與規(guī)劃：由專業(yè)的方案顧問梳理與規(guī)劃頂層架構(gòu)。
（2）夯實(shí)數(shù)字化企業(yè)平臺：一方面進(jìn)行端到端價(jià)值鏈整合（整合PLM、ERP、MES和CRM系統(tǒng)，厘清產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈實(shí)施PLM系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)和開發(fā)；另一方面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路化的縱向集成，打造數(shù)字化工廠（實(shí)施MES/WMS系統(tǒng)，建立工業(yè)4.0的核心系統(tǒng)與框架，打通SCADA、EAP、WCS與MES、WMS的整合，提升工廠的自動化運(yùn)作程度）。
（3）完善決策與計(jì)劃平臺：監(jiān)控/報(bào)表/看板體系完善與移動化應(yīng)用、大數(shù)據(jù)平臺建立與整合、先進(jìn)產(chǎn)能計(jì)劃與線上排程規(guī)劃等。
（4）項(xiàng)目持續(xù)升級及優(yōu)化：智能工廠不是目的，其目的為提升產(chǎn)品競爭力與質(zhì)量智能工廠，無法一蹴而就，需要企業(yè)長期的努力與變革。