一、項目簡(jiǎn)介

廈門(mén)某半導體企業(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(chǎng)商，總部坐落于美麗的廈門(mén)，產(chǎn)業(yè)化基地分布在廈門(mén)、天津、蕪湖、泉州等多個(gè)地區，是國家發(fā)改委批準的“國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程”企業(yè)、國家科技部認定的“半導體照明工程龍頭企業(yè)”，承擔國家“863”、“973”計劃等多項重大課題，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(yáng)能電池及Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體等的研發(fā)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售，產(chǎn)品性能指標居國際先進(jìn)水平。目前擁有10000級到100級的現代化潔凈廠(chǎng)房，上萬(wàn)臺（套）國際最先進(jìn)的外延生長(cháng)和芯片制造等設備。公司憑借強大的企業(yè)實(shí)力，實(shí)現了年產(chǎn)外延片2400萬(wàn)片、芯片3000億粒的生產(chǎn)規模，占到國內總產(chǎn)能的58%以上。2014年，公司進(jìn)一步擴大和延伸LED產(chǎn)業(yè)鏈建設，在廈門(mén)投資新建的LED產(chǎn)業(yè)基地和通訊微電子器件項目，使公司的生產(chǎn)規模直接邁入國際頂尖行列，并成為國際上具備規?；a(chǎn)、研發(fā)化合物半導體芯片能力的企業(yè)。

為適應公司快速發(fā)展和打造LED芯片產(chǎn)業(yè)龍頭和智能化標桿，公司啟動(dòng)了數字化工廠(chǎng)戰略，并選擇了北京天拓四方科技有限公司作為數字化工廠(chǎng)整體解決方案戰略合作伙伴，共同推進(jìn)戰略落地，以數字化工廠(chǎng)業(yè)務(wù)咨詢(xún)?yōu)榛A，以產(chǎn)品研發(fā)和芯片制造業(yè)務(wù)主線(xiàn)，以信息集成為技術(shù)手段，建設支撐產(chǎn)品生命周期全過(guò)程的數字化統一平臺，實(shí)現研發(fā)過(guò)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)量信息等基于標準化的有效整合和管理，在數字化統一平臺上，建立全球研發(fā)協(xié)同體系、實(shí)現產(chǎn)品全球研發(fā)和制造的高效運行模式，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)同效率和快速反應能力，增強企業(yè)的核心競爭力。

二、項目實(shí)施方案：
在客戶(hù)現行信息技術(shù)應用的基礎上，以業(yè)務(wù)發(fā)展需求為導向，遵循基本原則：“統一規劃、統一組織、統一標準、統一平臺、統一管理”，簡(jiǎn)稱(chēng)“五統一原則”，針對客戶(hù)戰略，此項目遵循如下實(shí)施原則：
? 業(yè)務(wù)牽引，需求驅動(dòng)：數字化工廠(chǎng)建設將以工廠(chǎng)業(yè)務(wù)需求為發(fā)啟，通過(guò)工程化的推進(jìn)管理模式，分階段推進(jìn)數字化工廠(chǎng)建設。在推進(jìn)過(guò)程中，特別要重視需求調研和需求分析，只有完整準確的需求調研才能做好數字化工廠(chǎng)建設。
? 統籌規劃，突出重點(diǎn)：數字化工廠(chǎng)建設涉及的業(yè)務(wù)面廣而復雜，而資源是有限的。在推進(jìn)數字化工廠(chǎng)建設過(guò)程中，需要在一定時(shí)期內以有限的資源，根據統籌規劃和數字化工廠(chǎng)規劃，確保以科研生產(chǎn)管理平臺為重點(diǎn)的管理信息化建設落實(shí)。
? 注重協(xié)同，加強集成：在建設數字化工廠(chǎng)前應該充分考慮各系統之間的集成，統一數據源。同時(shí)在數據共享的情況下注重各部門(mén)各業(yè)務(wù)的協(xié)同。
? 完善基礎，深化應用：在完善網(wǎng)絡(luò )與硬件基礎的同時(shí)，通過(guò)數據規范、標準配合、制度約束的方式構建扎實(shí)的數字化工廠(chǎng)數據基礎，并在此基礎上開(kāi)展深化應用工作，分析評估基于數字化工廠(chǎng)的科研生產(chǎn)管理，從而解決瓶頸問(wèn)題、優(yōu)化流程。
該數字化工廠(chǎng)項目實(shí)施方案包括數字化頂層設計、數字化研發(fā)、數字化制造管理和EAP機臺自動(dòng)化及落地實(shí)施。
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圖1 項目實(shí)施方案及框架

? 數字化頂層設計：天拓四方對客戶(hù)當前業(yè)務(wù)模式、業(yè)務(wù)流程、管理瓶頸及信息化現狀進(jìn)行綜合診斷和優(yōu)化，同時(shí)結合行業(yè)內標桿企業(yè)智能制造最佳實(shí)踐經(jīng)驗，采取頂層設計與咨詢(xún)?分模塊詳細設計?分階段實(shí)現?持續性變革管理，這一標準化路線(xiàn)圖，實(shí)現客戶(hù)數字化工廠(chǎng)的頂層咨詢(xún)規劃與落地。

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圖2 數字化工廠(chǎng)項目咨詢(xún)方法

?數字化核心解決方案：客戶(hù)數字化解決方案由數字化研發(fā)、數字化制造運營(yíng)管理和EAP組成。首先通過(guò)PLM建立全球協(xié)同研發(fā)平臺，實(shí)現LED芯片研發(fā)創(chuàng )新，然后MES構建企業(yè)級的芯片制造管理平臺，通過(guò)這一層的MES系統實(shí)現的自動(dòng)/柔性化生產(chǎn)線(xiàn)和的PLM和ERP連接和貫通，最后通過(guò)機臺連線(xiàn)自動(dòng)化（EAP）建立工業(yè)網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現設備監控與數據采集及生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化。

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圖3 數字化實(shí)施方案

三、技術(shù)路線(xiàn)：

基于客戶(hù)構建智能工廠(chǎng)的長(cháng)遠愿景，參考國際標準ISA-95對企業(yè)架構層級定義，客戶(hù)數字化工廠(chǎng)項目將全面構建各個(gè)層級的能力，分層次打造全新的數字化工廠(chǎng)?？蛻?hù)數字化工廠(chǎng)將通過(guò)制造評估和工藝設計、生產(chǎn)運營(yíng)管理、全集成自動(dòng)化控制以及生產(chǎn)線(xiàn)的構造，開(kāi)展業(yè)務(wù)活動(dòng)并協(xié)同工作。

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圖4 數字化技術(shù)架構

（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。尤其是應用PLM中的數字化制造技術(shù)，實(shí)現工廠(chǎng)的數字化建模和仿真分析，并基于虛擬工廠(chǎng)展現和操控生產(chǎn)。為數字化工廠(chǎng)奠定基礎，通過(guò)產(chǎn)品全生命周期的數字制造和虛擬制造實(shí)現工程信息化，通過(guò)ERP和綜合管理平臺打造管理信息數字化。車(chē)間層的技術(shù)與生產(chǎn)管控方面，通過(guò)工藝評估、工藝設計及仿真實(shí)現工廠(chǎng)的指導思想的數字化，通過(guò)工廠(chǎng)規劃建立支撐車(chē)間優(yōu)化和產(chǎn)線(xiàn)優(yōu)化，通過(guò)生產(chǎn)運營(yíng)管理，達到實(shí)現生產(chǎn)訂單、在制品、質(zhì)量、設備利用率、物料等全方位管控。

（2）操作層：主要是執行和發(fā)布各種生產(chǎn)指令；實(shí)現產(chǎn)品、工藝、設備、測量?jì)x器等各種數據的傳遞和采集。
（3）控制層 & 現場(chǎng)層：主要是接收操作層的指令，來(lái)實(shí)現現場(chǎng)層的各種硬件的自動(dòng)化控制和驅動(dòng)，確保其準確執行?，F場(chǎng)部分主要是生產(chǎn)線(xiàn)現場(chǎng)的各種設備、工裝、工具、測量?jì)x器和物流設施等各方面的內容。

四、項目成果：
此項目取得了以下八大成果：

五、幫助企業(yè)實(shí)現了：
（1）優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，提升業(yè)務(wù)效率：實(shí)現研發(fā)和制造業(yè)務(wù)一體化、生產(chǎn)過(guò)程透明化，具有全球協(xié)同研發(fā)、制程設計結構化、車(chē)間排產(chǎn)動(dòng)態(tài)化、生產(chǎn)反饋實(shí)時(shí)化的支撐能力，實(shí)現知識管理，累積產(chǎn)品設計訣竅，提高知識重用率，支撐形成精益文化。
（2）通過(guò)全球協(xié)同研發(fā)平臺，提升產(chǎn)品創(chuàng )新管理能力：對以項目計劃為主線(xiàn)、產(chǎn)品為核心，建立可視化的數字化協(xié)同研發(fā)環(huán)境。實(shí)現對產(chǎn)品設計、器件采購、工藝準備、生產(chǎn)技術(shù)準備和生產(chǎn)執行進(jìn)行管理，包括多項目計劃的管理、產(chǎn)品設計進(jìn)度、物資采購進(jìn)度、工藝準備進(jìn)度、生產(chǎn)準備進(jìn)度和生產(chǎn)進(jìn)度的可視化監控，實(shí)現實(shí)時(shí)管理、集中反饋、統一決策的科研管理信息流處理機制，為企業(yè)決策支持服務(wù)，有效處理多項目管理能力。
（3）通過(guò)精細化的車(chē)間現場(chǎng)管理環(huán)境，提升數字化車(chē)間執行能力：建立數字化制造現場(chǎng)管理平臺，構建車(chē)間資源、計劃、執行、控制全面管理和控制的精細化和可視化的車(chē)間現場(chǎng)管理和監控環(huán)境。實(shí)現包括車(chē)間生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過(guò)程監控、質(zhì)量管理、設備運行狀態(tài)分析、工具工裝管理、車(chē)間數據采集、生產(chǎn)過(guò)程管理、看板管理、統計分析、產(chǎn)品追溯管理、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)與績(jì)效管理、報表管理等內容管理。實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監控與優(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之間的數據傳遞，達到生產(chǎn)前規劃、生產(chǎn)中監控、生產(chǎn)后追蹤的全方位支撐，提升研究所的數字化制造能力。

六、實(shí)施成效及經(jīng)驗總結：
項目為企業(yè)帶來(lái)了如下具體指標的優(yōu)化。

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七、數字化工廠(chǎng)項目經(jīng)驗總結：
（1）重視數字化工廠(chǎng)頂層設計與規劃：由專(zhuān)業(yè)的方案顧問(wèn)梳理與規劃頂層架構。
（2）夯實(shí)數字化企業(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，厘清產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈實(shí)施PLM系統，實(shí)現虛擬設計和開(kāi)發(fā)；另一方面實(shí)現網(wǎng)路化的縱向集成，打造數字化工廠(chǎng)（實(shí)施MES/WMS系統，建立工業(yè)4.0的核心系統與框架，打通SCADA、EAP、WCS與MES、WMS的整合，提升工廠(chǎng)的自動(dòng)化運作程度）。
（3）完善決策與計劃平臺：監控/報表/看板體系完善與移動(dòng)化應用、大數據平臺建立與整合、先進(jìn)產(chǎn)能計劃與線(xiàn)上排程規劃等。
（4）項目持續升級及優(yōu)化：智能工廠(chǎng)不是目的，其目的為提升產(chǎn)品競爭力與質(zhì)量智能工廠(chǎng)，無(wú)法一蹴而就，需要企業(yè)長(cháng)期的努力與變革。