一,、項目簡介

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)實力，實現(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)模化生產(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,、項目實施方案：
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,，此項目遵循如下實施原則：
? 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。
? 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，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)字化工廠項目實施方案包括數(shù)字化頂層設(shè)計,、數(shù)字化研發(fā)、數(shù)字化制造管理和EAP機(jī)臺自動化及落地實施,。
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圖1 項目實施方案及框架

? 數(shù)字化頂層設(shè)計：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,，同時結(jié)合行業(yè)內(nèi)標(biāo)桿企業(yè)智能制造最佳實踐經(jīng)驗,，采取頂層設(shè)計與咨詢?分模塊詳細(xì)設(shè)計?分階段實現(xiàn)?持續(xù)性變革管理，這一標(biāo)準(zhǔn)化路線圖,，實現(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)字化工廠項目將全面構(gòu)建各個層級的能力,，分層次打造全新的數(shù)字化工廠?？蛻魯?shù)字化工廠將通過制造評估和工藝設(shè)計,、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)計及仿真實現(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,、項目成果：
此項目取得了以下八大成果：

五,、幫助企業(yè)實現(xiàn)了：
（1）優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，提升業(yè)務(wù)效率：實現(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)計結(jié)構(gòu)化,、車間排產(chǎn)動態(tài)化,、生產(chǎn)反饋實時化的支撐能力，實現(xiàn)知識管理,，累積產(chǎn)品設(shè)計訣竅,，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：對以項目計劃為主線、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,。實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計、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，包括多項目計劃的管理,、產(chǎn)品設(shè)計進(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,，實現(xiàn)實時管理、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,。實現(xiàn)包括車間生產(chǎn)計劃,、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)計分析,、產(chǎn)品追溯管理,、生產(chǎn)經(jīng)營與績效管理、報表管理等內(nèi)容管理,。實現(xiàn)生產(chǎn)過程實時監(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,、實施成效及經(jīng)驗總結(jié)：
項目為企業(yè)帶來了如下具體指標(biāo)的優(yōu)化,。

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七、數(shù)字化工廠項目經(jīng)驗總結(jié)：
（1）重視數(shù)字化工廠頂層設(shè)計與規(guī)劃：由專業(yè)的方案顧問梳理與規(guī)劃頂層架構(gòu),。
（2）夯實數(shù)字化企業(yè)平臺：一方面進(jìn)行端到端價值鏈整合（整合PLM,、ERP、MES和CRM系統(tǒng),，厘清產(chǎn)業(yè)價值鏈實施PLM系統(tǒng),，實現(xiàn)虛擬設(shè)計和開發(fā)；另一方面實現(xiàn)網(wǎng)路化的縱向集成,，打造數(shù)字化工廠（實施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）完善決策與計劃平臺：監(jiān)控/報表/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)能計劃與線上排程規(guī)劃等,。
（4）項目持續(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,。