一、企业简介
湖南南车时代电动汽车股份有限公司创立于2007年，现总资产8亿元。2012年销售收入6亿元，利税4000万元。公司致力于掌握城市客车节能与新能源技术、引领绿色城市客车系统技术变革、专业开发节能环保城市客车。公司先后承担20多项国家863节能与新能源汽车重大项目的研发课题，拥有近百项独有的科技成果，是目前国内唯一同时具备电机、电控等电动汽车关键零部件和动力总成系统以及整车研发和制造产业化能力的企业。为满足市场的需要，提高生产能力，2013年，公司投资3亿元，扩建整车生产基地、国家级试验检测中心以及系统零部件产品生产基地。“十二五”末，公司将具备年产节能与新能源客车3000～5000辆，系统及关键零部件20000套的生产能力。
图1 湖南南车时代电动汽车股份有限公司
二、企业信息化应用总体现状
公司在谋求快速发展的同时，特别注重“以信息化推动工业化，以工业化促进信息化”经营理念，紧紧围绕“中央企业信息化管理提升”中提出的信息化“登高计划”的总体思想，组织公司优质资源和优秀团队，大力推进信息化建设，以先进的信息化管理平台助推企业管理快速提升。
结合公司是一家汽车研发、制造、销售于一体的全产业链企业。公司结合精益工厂建设，全面推进适应客车整车生产制造的信息化工程，为公司提供统一、集成、高效的管理平台。2011年至今，公司实施了ERP、PLM、MES、QMS系统，涵盖了公司从营销、财务、计划、物流、成本、研发、质量等整个业务，拉通了从研发设计、采购生产、过程质量监控、销售出货、财务管理等整个业务流程，为缩短产品生命周期、提高生产效率、降低成本、保证质量、满足交付，建立了一套统一集成、科学高效的信息化管理平台。
目前公司完成了整体业务流程重建、资源优化和信息整合的工作，解决了公司整体资源计划运算的问题。部分系统进行了深入的集成，逐步从信息技术向信息管理转型。依靠现有信息化体系，通过电子看板、异常预警、智能统计等方法，深入挖掘信息资源价值，力求打造国内客车生产制造业标杆，为企业智能数字化工厂建设构建了一整套坚实的信息化管控体系。
三、参评信息化项目详细情况介绍
为满足当前小批量、高品质、短交期、定制化的市场需求，适应公司高速发展的战略要求，南车时代电动通过全面调研和选型，结合多年精益生产成果，引用先进的信息化手段，于2012年7月开始实施“基于RFID MES的数字化精益工厂建设”项目，并于2012年12月成功上线，成为南车株洲研究所第一家以MES系统实现车间工位制即时化管理的精益制造工厂。
此项目以信息化为载体，以精益管理为指导思想，全面覆盖了从工艺管理、生产计划、生产订单管理、物料配送、获取生产指令、报工、过程检验、生产节拍控制、异常管理、设备管理、5S管理。率先在生产车间实现“一卡通”的管理模式：产品跟踪“一卡通”，从投产到下线，一卡绑定，产品信息刷卡即得；物料配送“一卡通”，刷卡移动拣配，一车一卡，刷卡录机，刷卡签收；过程检验“一卡通”，上下道工序转序刷卡互检，完工时刷卡自检，质检员刷卡专检。无线网络，挣脱定点定时录机束缚，随时随地即时录机，减少移动浪费，有力地推动了电动汽车整车生产管理精细化、即时化、信息化、可视化。
1. 项目背景介绍
近年来ERP已作为成熟的应用软件在各行各业进行广泛应用，但管理界对ERP在制造业的定位与设计是针对核算与计划层，而在生产车间现场管理方面却存在缺陷。所以在2011年，公司成功实施了SAP ERP、WINDCHILL PLM及FRACAS QMS系统，2012年完成了SRM和CRM的推进，形成了多业务板块信息化管控的前提下。为将ERP计划有效执行，并及时、客观地展现生产过程，及时反应车间生产一线的实时动态状况，则必须有针对于车间班组管理的信息化系统支撑。同时多年来精益生产推进方式和成果亦急需一套信息化系统进行有效的固化。
MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理；使用当前的和精确的实时数据，指导车间现场活动，并对发生的活动进行响应和汇报，形成对变化条件的迅速响应，并专注于减少无价值活动，驱动有效的厂级操作和过程。
基于此，公司经过充分调研后，于客车行业首次尝试全面引进了基于RFID技术的MES平台建设，以实现企业现场基于精益管理的全数字化工厂，通过“一卡通”模式实现无纸化、低成本的实时扁平管理。
公司通过全面调研和选型，结合多年精益生产成果，引用先进的信息化手段，于2012年7月开始实施“基于RFID MES的数字化精益工厂建设”项目，并于2012年12月成功上线，成为南车株洲研究所第一家以MES系统实现车间工位制即时化管理的精益制造工厂。
2. 项目目标与实施原则
根据国资委“十二五”信息化工作指导意见，结合IT技术发展不断完善、优化信息化总体架构，采用新技术、新应用，以丰富完善信息化建设内容。巩固信息化建设成果，深入挖掘信息资源价值，以信息化带动企业管理、技术创新，在“十二五”末企业信息化水平达到国资委保持先进行列。公司在已有的信息化系统支撑下，对业务管理要求越来越精细，越来越透明，期望通过MES系统实现如下目标：
全面掌控：管理层对生产动态的实时性、生产效率、人员绩效、产品质量的全面管理等同步管控的需求越来越紧迫；
部门协作：业务过程需连贯与相互稽核，数据实时采集，一处采集多处应用，避免重复录入；数据反映现状，支持可视化决策；精准的配送，准确、高效、无纸化，低成本便捷运作。
现场管控：需实现正向管理与反向追溯，对整车或关键件进行现场实时管理与事后全面追溯，做到各个物料与工序上信息的全面覆盖，对装配现场的每道工序进行操作步骤和用料管理，全面实现标准作业和物料监控。
绩效统计：规范现场作业，做到岗位、人员、工作量全面管理，实时了解与统计现场操作人员情况，做到以计件为准，同时实现总时间管理，以增强绩效。
变化点管理：根据ERP中BOM和工艺路线标准，设置每批车的装配工序和用料情况，一旦出现与标准不一致的现象，即需停线处理，待异常解决后再开工。
总体目标就是要以信息化为载体，以精益管理为指导思想，面向整车生产过程的五大车间及各班组，引进MES精益化管理平台，实施以工位需求与服务为展开点的节拍化管理模式。在车间管理中实现生产过程管理可视化、物料配送精准化、信息传递实时化、表单签收与过程管控电子化，并针对生产作业过程的“七大浪费”进行有效改善和消除。充分满足当前小批量、高品质、短交期、定制化的市场需求，适应公司高速发展的战略要求。
实施范围包含工艺管理、生产计划、生产订单管理、物料配送、获取生产指令、报工、过程检验、生产节拍控制、异常管理、设备管理、5S管理等。在生产车间实现“一卡通”的管理模式：产品跟踪“一卡通”，从投产到下线，一卡绑定，产品信息刷卡即得；物料配送“一卡通”，刷卡移动拣配，一车一卡，刷卡录机，刷卡签收；过程检验“一卡通”，上下道工序转序刷卡互检，完工时刷卡自检，质检员刷卡专检。无线网络，挣脱定点定时录机束缚，随时随地即时录机，减少移动浪费，有力地推动了电动汽车整车生产管理精细化、即时化、信息化、可视化。
MES项目被誉为“信息化建设的最后一公里”，它是企业执行层面的管理系统，需要更精细更全面的设计和推进，所以公司采取“总体规划、分步实施”模式，在2012年实现计划管理、车间管理、物流管理、工艺管理、异常管理、设备管理、5S管理的内容，2013年完成质量管理、视窗管理、工时绩效管理、报表查询管理。
3. 项目实施与应用情况详细介绍：
1、基于RFID物联网技术的整体应用架设：
近年来ERP已作为成熟的应用软件在各行各业进行广泛应用，但管理界对ERP在制造业的定位与设计是针对核算与计划层，而在生产车间现场管理方面却存在缺陷。为将ERP计划有效执行，并及时、客观地展现生产过程，及时反应车间生产一线的实时动态状况，则必须有针对于车间班组管理的信息化系统支撑。MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理；使用当前的和精确的实时数据，指导车间现场活动，并对发生的活动进行响应和汇报，形成对变化条件的迅速响应，并专注于减少无价值活动，驱动有效的厂级操作和过程。
为有效的实现精益化工厂建设，则必须实施以工位需求与服务为展开点的节拍化管理模式。基于此，时代电动经过充分调研后，于客车行业首次尝试全面引进了基于RFID技术的MES平台建设，以实现企业现场基于精益管理的全数字化工厂，通过“一卡通”模式实现无纸化、低成本的实时扁平管理。
基于MES与ERP的紧密联系，全面考虑与SAP ERP系统的集成，实现车间数据与企业经营数据的交互。在原信息化架构基础上，建立全透明的实时工位动作管理体系，以解决离散型企业的现场难规范、精益难落地的难题，在组织架构与管理模式上进行了突破。
在系统建设中，为避免数据孤岛，项目系统的对业务过程进行了优化，并与现在系统进行了全面接口，其中很好的解决了四个部分问题：基础信息系统、车间终端系统、SAP ERP接口管理系统、看板展示系统，接口管理系统从SAP ERP系统中获取数据，在车间信息管理系统中进行整理，车间信息管理系统将要收集的数据、工序计划、执行结果通过车间现场的一体机和数据资源终端进行录入，通过车间无线网络上传到MES管理层，管理层可通过集团城域网与ERP系统进行数据交互。整体系统架设图如下：
图2 系统实现模型
在硬件和网络架构方面，结合车间实际的环境，数据收集采用了不易被污染和磨损，且无需直接接触的RFID（射频识别技术），通过电子标签卡和读卡器组合方式，实现数据收集操作，数据上传下载则通过车间无线网络实现。总体实现了RFID技术在制造现场的应用，淘汰了现场各种纸质单据，实施方案见下图：
图3 基于RFID技术的数据传输模型图
2、精细化的工位制排程与计划管理：
为物流同步管理，MES系统中进行了计划分级管理，编制了月计划、周计划、日计划。月度计划主要从ERP系统获取，由生产计划员定期或根据需要在MES系统中进行周计划编制和调整，并下达到车间。车间现场管理人员再进行每日计划的获取、调整和下达。所有订单按台车进行生产过程跟踪，在“进度查询”中直接查看每个订单的“点线图”和“直方图”，直观方便地制定和查询生产计划。
为方便生产执行调整，系统预设防灾容错功能，根据需要，直接于MES中生成与下达订单，并处理相关生产过程。
同时，系统根据生产订单执行情况来安排投产计划，将任务直接发放到工序上，员工通过组织关系，获得工位任务，并进行以工位事项或动作为管理点的全面管理。实现均衡投产，减少在制品的数量。
3．生产任务管控准确灵活
对生产计划/订单进行分解细化，设置工单所属订单号、产品型号、客户、数量、批号、BOM，指定的生产线、计划开始时间、计划结束时间、规定工艺路线和各工序作业规范，设定校验、追溯、作业与停线标准。可对车间任务进行合理拆分、合并、挂起、恢复、取消、工序预设停留和直接停留等。支持单任务工艺管理，并可根据业务需要对订单或任务进行生产优先级设定。
系统提供自动排产功能，并可进行以销售交期、生产计划调整。做到了车间生产计划直接下达到终端，只需选择自动排产规则，即可自动排产。
基于系统操作尽量简化的原则，MES系统所有操作以刷卡方式实现。操作工进行工作时，先对设备进行刷卡点检，并在系统中进行点检结果录入操作。然后根据所流转到本道工序上的车的产品批次卡，在系统中刷卡取生产任务，进行组装工作。待组装完成，对本台车进行刷卡报工，转到下道工序，同时获取下一台车的工作任务。
生产任务管理图如下：
图4 生产任务管理
4、生产工艺管理与SAP ERP完全集成
为落实工位制的精益化思想，细化车间管理到工位与人员，结合ERP系统功能，在工艺路线的制定上，对新车型的工艺路线进行了细化。将工艺操作说明内容维护到ERP系统中的长文本字段中，针对原工艺路线中存在分装情况的工序配置了并行工序，实现同一订单，组装和分装同步进行的生产模式。
MES系统通过接口程序，获取长文本内容指导车间操作，操作工在MES终端按工序报工。同时兼顾ERP系统的整体性和稳定性，在ERP系统中保持原来的工作中心，增加临时工单和小件自制订单用的小件自制工作中心。在MES系统开发图纸查看链接功能，实现操作工直接在现场可以查看电子图纸。取消纸质图纸打印和下发的流程。
通过SAP ERP系统接口将物料BOM、工艺路线导入MES系统，之后在MES系统中进行产品资料、零件资料、材料资料的维护，车间现场在系统中直接查看相关的工艺文件、技术标准等。
图5 生产工艺管理
5、实现车间设备实时量化管理
设备管理是MES系统的一个重点模块，全面覆盖了从设备定义、设备点检、设备保养、设备故障报警、设备维修、记录查询等各项功能。并对设备维修成本、维修次数和设备停机时间等数据进行统计分析，提高了设备预防性维护效率，有效地降低了设备故障时间，实现了前期较难落地的TPM管理。MES系统支持各类查询，对各车间各生产线的设备进行分析，包括显示不同设备的运转状态、产量、合格率、负荷、时间等信息。
系统将设备、工位、产品进行关联，做到全面一体化管理，让点检、保养、维护成为作业监控点，同时可改变设备维护、保养、检修机制。
通过系统，将操作员、设备管理人员、任务进行全面管理，实时跟踪。同时可对工装、量具等管理形成现场全面支撑。
6、全面支撑“自工程品质缔结”
为确保产品质量，系统将质量管理执行到工位，做到严格的全面实时同步管控，系统可实现的操作包括互检、自检、专检、巡检和终检。实现三个层面的控制：第一个层面是操作工在收到上道工序流转下来的车时，先进行互检，若发现质量问题可当场退回给上道工序返工，以保证“不收不良品”；第二个层面是自检和巡检，即组装过程中进行质量检验，发现问题马上修正，从而做到“不做不良品”；第三个层面是专检，在关键控制点上设置专检项，必须通过检验并合格，才可以进行转序，以保证“不交不良品”。而在整车下线后，必须进行整台车质量问题全面检验，方可进行入库发车。在每台车下线时，可以对其进行汇总分析生产过程中的质量问题。
通过与工位动作关联，管理车间质量检查中的各种数据，生成质量报表，给出质量数据分析报告，对关键件或因素，系统生成唯一标识，并对每道工艺参数进行记录，同时记录其操作人等信息，完成生产过程追溯。自检、互检、抽检、全检、巡检、专检等检验流程所产生的检验数据作为历史记录进行保存，使质量问题有据可查。依据记录的质量数据进行数据分析，质量部门通过分析掌握质量问题发生原因、发生几率，从而提前进行质量预防，控制质量问题发生，事中提高问题处理效率。
7、PDCA的车间异常管控机制
异常是影响客车生产制造一个最为关键的因素，所以系统从六个方面进行了分类，包括：物料、设备、质量、工艺、技术、其他，并在每一列下进行了细分。为使各级人员及时响应异常问题，并到现场解决，系统采用四级响应机制。
现场操作工申报故障时，通过手机短信平台即时发出短信给第一级响应者，即车间主任和生产管理基层人员，要求其在十五分钟内到现场签到。否则，短信上发给第一级响应者的直接主管，若短信发出半小时后仍无人签到，则继续发部门负责人。而在申报发送短信开始两小时内仍无人到现场签到，则短信平台将发送给异常类型对应的分管领导。
处理人员一旦接到短信提示需在第一时间内赶到现场，并在MES系统中刷卡签到，启动处理程序。处理完成后，经现场人员确认后刷卡关闭。全面跟踪与管理从发生到结束过程，形成一个闭环。系统记录每一步操作的延续时长，可按异常次数和异常持续时间进行柏拉图显示，实时分析异常处理对生产造成的影响。
异常的快速响应和处理，大大的减小因异常导致的生产受阻，从而提高生产效率。同时系统通过对异常收集、分类、解决方案等过程汇总，可归纳与总结出详细可行的预案，将异常控制逐步转换为规范，对于不能规范与转换的，将按规则进行预警。
8、JIT物料配送
为提高效率，在收货环节，仓管员接到供应商的送货清单，MES系统通过接口自动生成“来料送检单”，并通知检验人员，质检员检验后刷卡确认，自动过账到SAP ERP系统。
对于配送类物料的发料，根据生产计划员下达订单情况，MES系统通过接口程序自动获取任务所需配送物料清单，生成生产领料单。仓管员根据生产领料单，拣配物料，并绑定物料卡。配送员将物料车配送到相应工位，工位库责任人、调度员、操作工等检查物料与配送员刷卡签收，签收完后MES通过接口生成SAP出库单，完成SAP自动过账，配送员回收物料卡和周转车。
对于反冲料和散装料，车间查看工序库看板，发现有反冲、散装料领用需求，则在MES终端上选择看板、库位、物料并填写需求量提交。若为反冲料，则自动生成物料调拨单；若为散装料，则自动生成发料出库单，向对应的成本中心发料。
整个MES物流体系，取消纸质的来料报检、入库单、生产领料单、调拨单，全部实现电子化表单流转。简化人工报检、打单环节，实现现场操作刷卡即时过账。此方案优化过程，减少资源浪费，提高了公司物料配送的精准度，加快了物料流转速度，为提高公司库存周转率提供了有力的支撑。物料管理示意图如下：
图6 物料管理示意图
9、车间现场管理即时透明
实现车间生产过程透明化， MES系统实时监控各工单、各产线的投入、产出以及在制品信息，及时了解订单的执行情况，通过对在制品的实时监控与预警，减少维修和返工的数量，降低成本。
在数据采集上是以工位为单位的生产小组作为生产的采集单位，员工进行的每一项操作都是通过刷RFID卡完成，使生产现场的信息收集、传递、处理和反馈做到准确、及时，提高制造管理的透明化和敏捷性。管理者坐在办公室即可一览车间生产线即时动态状况，掌握生产进度、异常情况、设备状况等信息。车间管理图如下：
图7 车间现场管理
4. 效益分析
基于RFID MES实时工位管理的成功应用，为生产制造环节带来的直接效益如下：
1、生产能力提升100%：日生产能力由3台提升至6台；
2、设计生产能力提升150%；
3、生产周期缩短69%：实施前， C/T时间长、异常多，生产周期在45天以上；实施后，生产周期缩短到14天；
4、存货周转率提升14%。存货周转率从11.4次提升到13次，达到行业先进水平；
5、整车成本降低3%：通过全过程和全员的改善实施，产品成本大幅下降，综合降本达到3%。如：单车水电、燃气消耗由2010年 4370 元/台，下降至2011年2771.40 元/台，2012年2500 元/台；返工成本由2011年1142.43 元/台，下降至2012年 883.76 元/台，通过精益供应链建设，采购成本降低3% ；
6、配送效率提升60%：取消车间纸质单据，应用车间无线网络和平板机现实移动式即时捡配操作，比原来打领料单捡配节约时间60%；
同时，因取消纸质单据，减少了纸质单据打印和传递的浪费，提高了信息传递速度，生产柔性和效率得到大幅提升。全面的支撑了公司多品种、小批量、定制化的市场特点。为固化传承车间管理模式和系统操作方法，项目组系统推进精益人才育成工作，策划技能人才培养与激励方案取得良好效果。
南车时代电动通过“基于RFID MES的数字化精益工厂建设”的实施，在2012年末获得中国南车三星级精益工厂的荣誉，为公司 “十二五”目标的实现打下良好基础，积累了宝贵经验，也为的制造企业“两化融合”提供了可借鉴的实施模式。
以“效率、质量、效益”为目标，实施的“基于RFID MES精益数字化精益工厂”建设，运用及时、准确的采集信息，指导、启动、响应并记录管理工厂的生产活动，从而适应对生产条件的变化做出迅速的响应，稳定车间生产节拍，减少资源浪费，提高工厂运作过程的透明度和执行效率。MES有效地改善了及时交付、加快了库存周转、提高了生产能力，更重要的是有效控制了产品质量。
以信息化手段通过规范简捷的操作，正向、主动的实现管理层与业务职能部门对交付、排产、质量、成本、物料消耗、工时与设备产出等事项的实时管控；反向、主动的进行质量与过程追溯、数据分析及预警等管理，变被动为主动，为决策与管理层提供数据依据。改善员工怠工、浪费现象，以实时、准确的数据在高层与基层员工之间搭起一座动态桥梁，弥补ERP系统的不足，以直观的方式实现高层对企业真正的实时、全面、量化管控，以JIT模式传递动态物料需求，向供应链要效益。
客车整车生产制造行业已经进入“微利时代”，将面临越来越激烈的竞争，企业核心竞争力将主要体现的企业的精细化管理上。数字化精益工厂建设，将是电动汽车提升管理，凸显效益的重要手段，也是一项精益求精的持续化工作，信息化系统也需伴随企业的快速发展更加智能化。近年来，南车时代电动通过信息化的实施，在2012年末获得中国南车三星级精益工厂的荣誉，为公司 “十二五”目标的实现打下良好基础，积累了宝贵经验，也为的客车制造企业“两化融合”提供了可借鉴的实施模型。
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本文标题：RFID-MES建设湖南南车时代电动汽车股份有限公司数字化精益工厂
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