华域汽车作为中国最大的汽车零部件集团，多年前就开始积极并持续推进数字化制造。从总体上看，我们和全球领先的汽车零部件企业在数字化制造阶段并行，在部分领域处于领先地位。

根据相关专业机构的研究，消费端数字化以横向特征为主，而工业端有各种各样的门类，产品和工艺千差万别，呈现以垂直为主的行业特征，各行业推进程度差异大，ICT 行业和汽车行业在工业行业中对于数字化制造的实施处于领先地位。面对这样的背景，华域汽车数字化制造的推进必须在实践和探索中前行。华域汽车的数字化制造着重围绕“四个数字化和三大集成”开展实践和探索，如图 1 所示。

图1 数字化框架

1 四个数字化

在实践和探索数字化的过程中，“研发数字化、装备数字化、生产数字化和管理数字化”是汽车零部件企业实现数字化转型的主要努力方向。

( 1) 研发数字化: 是指围绕开发管理进行设计开发和工艺开发，将知识沉淀在设计仿真系统中，形成研发数据库，更加迅速地响应市场。企业在产品设计中的全过程包括构思、概念设计、布局和总体设计、具体设计、结构装配与校验以及性能分析与设计优化，采用先进的数字化手段( 包括计算机辅助设计、计算机辅助分析和计算机辅助测试) ，在计算机中完成开发设计工作，形成数字模型，并允许进行观察、分析、验证和修改，从而使产品开发的各方面得到客户的认可。并且辅助以周边的项目交付管理、项目质量管理和项目预算管理系统，让研发数据透明、报告更新及时、项目运作顺畅、研发预算清晰、改进目标明确、研发效率提升、研发工作有计划、有跟踪。

( 2) 装备数字化: 是要实现装备的数控化、自动化和网联化。各类精密的数控设备和加工中心通过网络的调配，能大大提高产品的精度和加工装配效率。数控技术通过微处理器对机器进行控制，完成零部件的自动加工。数控装备接收数字化图纸和工艺要求，按照已定的数字模型进行运算，通过传感器实时获得各类参数，对设备运行参数进行修正; 数字摄像头获得零部件实时影像，通过微处理器运用人工智能算法分析捕获零件位置，控制机械装置把待加工零件移动至加工位置。装备数字化还包括各类传感器、工业机器人和AGV，实现工艺、设备、能源实时采集参数，应用3D打印、AI 自学习算法、AＲ 智能穿戴设备等新兴技术，能给企业带来新的动力，促进生产力的提升。

( 3) 生产数字化: 是要以“PLM( 产品生命周期管理系统) 、ERP( 企业资源管理系统) 、WMS( 仓库管理系统) 、MES( 现场生产制造执行系统) 、QMS ( 质量管理系统) 、APS( 高级排产系统) ”等系统形成制造过程的闭环，围绕产品制造过程和供应链过程中的流程管控，最终实现全过程智能化生产。 PLM 系统为上下游提供了产品研发相关基础数据的管理平台。在客户需求发生变化的情况下，企业通过 PLM 平台能及时准确地响应客户要求，管理好产品版本，做好产品开发工作，同时及时把产品相关的配件信息分发给供应商。EＲP 系统把物质、资金和信息等资源集成一体化管理，改善企业业务流程以提高企业核心竞争力。同时，WMS 系统通过入库业务、出库业务及库间调拨等功能，有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程，实现或完善企业的仓储信息管理。MES 系统把 EＲP 系统的生产计划同车间作业现场控制联系起来，向下可以打通底层设备，把生产指令发送到各个生产设备上，向上实时汇总收集生产装备的运行情况，用来跟踪生产进度。QMS 系统则从质量策划、质量控制、质量保证和质量改进等方面来实现，完成质量信息的收集、整理、分析和预测，帮助企业持续改进质量管理。APS 系统是利用先进的算法软件，在考虑企业资源( 主要为物料与产能) 限制条件与生产现场的控制与派工法则下，规划可行的物料需求计划与生产排程计划。可以让规划者快速结合生产信息( 如订单、途程、存货、 BOM 与产能限制等) ，作出平衡企业利益与客户权益的最佳规划和决策，提高了生产效率。

( 4) 管理数字化: 贯穿企业运营场景，以数据辅助管理决策。在班组日常工作中，班组长能快速获得产线当日的生产要求、设备的运行状态和物料的准备情况，在系统的提醒下完成了各项检查工作。在工厂例会上，工厂领导在工厂管理驾驶舱中获得当日关注信息，开始针对提醒的问题进行穿透，最终发现问题发生的根源，并帮助解决问题。企业管理层通过公司的管理驾驶舱发现关键指标的状态和趋势，通过 BI 数据分析为公司决策提供依据。

2 三大集成

在实现“四个数字化”的过程中，要实现“纵向集成、端对端集成和横向集成”，才能构建互联、互通、互动的数字化核心平台。

( 1) 纵向集成: 打通线边设备到数据分析平台，利用 OT、IT 和 DT 技术赋能数字化制造，将不同层面( 如传感器、控制、生产管理、制造和执行及企业计划等) 的信息系统集成到一起，完成企业内部不同信息系统、生产设施的全面集成，建立一个高度集成化的系统，为智能工厂中网络化制造、个性化定制及数字化生产提供支撑。企业运用工业互联网技术实时采集能耗记录和设备运行状态，实现精细化能源、设备全生命周期管理及跨系统数据链路备份。企业全方位部署制造执行系统和质量管理系统等生产系统，实现以工单为中心的制造全过程可视化、原材料到成品完整生产追溯以及工艺质量的监控与分析，提升质量稳定性和生产效率。企业资源管理系统，将计划、采购、生 产、销售及财务成本有机协同，实现业务财务一体化，洞察企业运营状态。通过底层信息的纵向集成，有机衔接各个业务系统，消除信息孤岛，不断提升企业的运营效率，快速支撑和响应业务需求。实现数据驱动业务，提供实时现场可视化、 KPI 数据查询服务及管理驾驶舱，用数据驱动辅助决策。

( 2) 横向集成: 将打通从客户需求到制造再到客户交付的产业链协同工作。比如: 企业的电子信息交互平台 EDI 实时高效地获取客户最新需求计划，并传递至企业资源管理系统，物流人员借助高级排程系统开展计划排程工作，通过实时共享互联信息和系统内嵌的精密算法，大幅提升计划排产的效率和准确程度。由供应商 EDI 系统快速准确地进行物料的采购与拉动。AGV、立体库和上下料机器人协同工作，实现厂内物流智能配送，大幅提高物流运作效率。通过 APS 与 MES 等系统的信息实时交互与动态匹配，全面提升生产计划执行准确性。运输管理系统 TMS 实时监控物料流动状态，保证货物安全准时交付。结合数据仓库系统对大数据进行即时运算、实时分析与动态调整，形成一条横向集成的智能化产业链。

( 3) 端到端集成: 是为了实现研发、生产、服务等产品全生命周期的所有工程活动，将全价值链上的客户需求进行集成。通过打通客户需求输入、设计研发、工艺开发、样件试制和客户交付，不断地进行产品迭代以满足客户需求。根据客户输入，通过数字化工程平台，为用户提供高效优选的工程开发方案。打造协同化开发、系统化方案、智能化选型及数字化设计的快速高效准确的研发平台。共享工程开发数据，建立完整的仿真体系，通过结构化数据，配合电子试验室平台，进行数据积累和算法沉淀，提高零件试验效率和可靠度。通过不断对比、优化及完善，提供用户满意的新一代产品和工程服务。

通过这 3 个方向上的集成，将全面完成企业内( 信息化系统及生产设备) 、企业间和生态圈的集成及协同，实现灵活的、个性化的、高效的、社会化的、智能的生产，从而赢得行业中的领先地位。

3 指南引领，资源库支撑

大型集团推进数字化制造需要建立评价指南，如图 2 所示。

图2 数字化评价指南

通过评价寻找差距，明确方向，制定计划，推进落实。数字化制造推进是一项重大的系统工程，实施过程中会遇到各种各样的问题。数字化制造框架和评价指南明确了要“做什么”; “资源库”、“案例库”和“人才库”帮助解决“如何做”的问题。华域汽车针对框架和指南中的管理驾驶舱/BI、智能质量检测、预测性设备维护、高级辅助排产、EDI、MES、QMS、EAM、EMS、ＲPA、 SCM、数字孪生、数据治理、信息安全及智能仓库等各方面，全方位根据企业成功的实施经验，建立共享案例库和优质合作伙伴资源库，同时建立各领域内部专家库，充分发挥大集团的优势。

4 效益体现

通过“数字化制造”的实践，企业在各个方面得到了提升:

 ( 1) 在研发数字化方面，产品数据的上下游被打通，数据被有效地管理起来，降低了交流成本，提高了开发效率。

( 2) 在装备数字化方面，通过全自动生产线精确追溯、数字孪生，提升自动化程度，减少现场人员; 通过电子化测量工具，实现过程质量 100% 监 控，同时又降低了作业负荷; 通过机器人自动上下料提升生产线自动化程度，可使应用区域物流人员人数下降; 通过厂内智能物流配送 AGV、立体库和下线机器人联动，系统自动规划行驶路线，达成配送路线最优化，提升运输效率，减少仓储面积。

( 3) 在生产数字化方面，通过制造执行系统MES 实现无纸化报交，账料一致，数字化物料拉动，绑定物料信息，工艺数据对接，帮助现场高效决策，提升效率; 通过质量管理系统，运用大数据分析提升产品合格率，降低报废成本，大大降低了内部损失; 通过运输管理系统实现各个运输供应商系统化管理，便于数据的收集和分析，实现运输路线和效率的优化，可以降低整体运输成本; 通过仓储管理系统实现库存和仓储过程的高度透明，优化库存计划和操作执行，提高仓库整体运营效率，降低运营成本。

 ( 4) 在管理数字化方面，通过管理驾驶舱三层次报表快速聚焦问题，多维度分析路径企业、工厂和班组，实现了“精准、实时、透明、高效“的管理。综上所述，企业依托智能制造大数据，不断提升企业运营效率、打通信息孤岛、实现产业链协同。在数字化标杆工厂基本建成后，将使工厂总能耗下降、降低内部报废率损失、减少库存金额、提升设备综合效率，通过模块化建模，提高设计效率，数字化制造推进预计将带来巨大的经济效益。

5 结语

“数字化制造”的实践和探索是一个长期工作，除了制定好数字化目标，搭建好数字化框架，还要有合适的策略和规划才能推进成功。华域汽车按照“战略导向，滚动规划; 标杆先行，重点突破; 分类分级，复制推广; 循序快进，注重实效”的策略推进数字化制造建设，并取得了阶段性成效。2020 年有2家下属工厂入选上海市首批 20家智能工厂，2 家工厂入选 E-works 中国标杆智能工厂百强榜。本文所述的实践和探索，希望能为正在起步或具备一定基础的汽车零部件集团企业实施数字化制造提供启发。

原文刊载于《上海汽车》 2021年第6期  作者：华域汽车系统股份有限公司 许林华 张毅杰

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