M車企制造過程的數(shù)字化應(yīng)用探析

馮文濤 范偉亮 吳媛媛 沈?qū)幍? 陳靜

摘要：“十四五”規(guī)劃綱要已經(jīng)明確提出要“加快數(shù)字化發(fā)展，建設(shè)數(shù)字中國”，加快推動數(shù)據(jù)賦能全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同轉(zhuǎn)型，信息化、數(shù)字化和智能化的管理模式逐漸成為制造業(yè)的發(fā)展方向。為此，聚焦M車企制造域數(shù)據(jù)來源分散、人工制表管理效率低下、可視化水平不足等問題，依托數(shù)據(jù)抽取（ETL）、數(shù)據(jù)倉庫（Greenplum）、可視化報(bào)表（Finereport）等數(shù)字化工具，標(biāo)準(zhǔn)化管理異源異構(gòu)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)制造全鏈路大數(shù)據(jù)的可視化、透明化管理。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)集成；數(shù)據(jù)倉庫；數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理；可視化分析

中圖分類號：U461? 收稿日期：2023-04-20

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.08.021

1 推進(jìn)汽車制造域數(shù)字化轉(zhuǎn)型

2020年7月“十四五”規(guī)劃提出了打造數(shù)字經(jīng)濟(jì)新優(yōu)勢，明確智能制造作為數(shù)字化應(yīng)用場景之一，需要進(jìn)一步深化生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的數(shù)字化應(yīng)用。汽車制造業(yè)發(fā)生了巨大變革，通過設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)字化連接、供應(yīng)鏈協(xié)同響應(yīng)等手段，不斷推進(jìn)制造柔性化和管理智能化。各大車企利用數(shù)字技術(shù)賦能，推動智能制造升級，不斷提高制造域的管理水平和經(jīng)營效率[1]。

2 汽車制造價(jià)值鏈的重構(gòu)

2.1 制造域的數(shù)據(jù)困境

隨著新車型、設(shè)備和人員的持續(xù)導(dǎo)入，M車企制造過程管控難度加大，以人工主導(dǎo)的運(yùn)營方式，使得生產(chǎn)效率、準(zhǔn)確性、成本改善都遭遇瓶頸，因此必須通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，細(xì)化數(shù)據(jù)應(yīng)用，快速暴露并解決問題，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)指標(biāo)提升。

在數(shù)據(jù)質(zhì)量方面，由于缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和管控手段，數(shù)據(jù)多點(diǎn)、重復(fù)以及線上線下交替的采集方式造成了數(shù)據(jù)多源異構(gòu)問題，帶來了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不高效、不透明的現(xiàn)象。在數(shù)據(jù)共享方面，經(jīng)過十幾年的信息化發(fā)展，既有新系統(tǒng)建設(shè)，也有舊系統(tǒng)的迭代升級，留下了煙囪林立的IT系統(tǒng)，各信息系統(tǒng)間架構(gòu)差異大導(dǎo)致數(shù)據(jù)共享困難[2]。

2.2 制造域的數(shù)據(jù)一體化升級

為了解決制造域的數(shù)據(jù)困境，達(dá)到活用數(shù)據(jù)的目的，M車企通過數(shù)據(jù)平臺直連業(yè)務(wù)系統(tǒng)，打通業(yè)務(wù)上下游的數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，快速構(gòu)建制造域產(chǎn)供銷存一體的全生命周期數(shù)據(jù)價(jià)值鏈。基于數(shù)據(jù)監(jiān)控生產(chǎn)交付過程中各環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并做出針對性改善，實(shí)現(xiàn)訂單高效生產(chǎn)和及時(shí)交付；同時(shí)降低生產(chǎn)工藝、設(shè)備能源、供應(yīng)鏈、交付流程中的潛在浪費(fèi)，優(yōu)化制造成本，以數(shù)據(jù)服務(wù)化的方式助力實(shí)現(xiàn)制造域的高效管理和運(yùn)營[3]。

2.3 數(shù)字化融合對架構(gòu)的要求

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)供銷存價(jià)值鏈的核心在于打造覆蓋生產(chǎn)、訂單、物流、供應(yīng)鏈、銷售全流程監(jiān)控的統(tǒng)一業(yè)務(wù)管理和系統(tǒng)架構(gòu)。M車企基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)、統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一管理的目標(biāo)，構(gòu)建源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)集市和數(shù)據(jù)應(yīng)用為一體的數(shù)據(jù)平臺。通過對數(shù)據(jù)資源的有效匯聚和管理，逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、質(zhì)量、供應(yīng)鏈等業(yè)務(wù)模塊的業(yè)務(wù)在線、數(shù)據(jù)采集和可視化，利用數(shù)據(jù)全生命周期的資產(chǎn)化管理，促進(jìn)數(shù)據(jù)的“內(nèi)增值”和“外增效”。產(chǎn)供銷存一體化業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖1所示。

3 產(chǎn)供銷存數(shù)字化協(xié)同實(shí)踐

M車企在產(chǎn)供銷存數(shù)字化建設(shè)過程中，引入數(shù)據(jù)抽?。‥TL）、數(shù)據(jù)倉庫（Greenplum）、可視化報(bào)表（Finereport）等工具，建立涵蓋數(shù)據(jù)采集和抽取、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理、數(shù)據(jù)存儲與處理、數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用的全面管理體系，搭建支撐產(chǎn)供銷存全流程一體化的數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺（DAP）[4]。該平臺充分利用內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)的一線生產(chǎn)情況、物資采購、庫存管理、銷售訂單、供應(yīng)鏈等數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)集成和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)管理的基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)頁端、移動端的大數(shù)據(jù)分析和可視化展示，有效監(jiān)控生產(chǎn)運(yùn)營情況，滿足管理層、運(yùn)營層對數(shù)據(jù)查詢、分析和探索的需求，持續(xù)提升管理決策效率。產(chǎn)供銷存一體化系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

3.1 數(shù)據(jù)采集和抽取

數(shù)據(jù)采集模塊依托于開源的ETL數(shù)據(jù)抽取工具從供應(yīng)鏈管理、經(jīng)銷商管理等業(yè)務(wù)系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)總線（ESB），利用抽?。‥xtract）、交互轉(zhuǎn)換（Transform）、加載（Load）等方式，將數(shù)據(jù)匯聚到數(shù)據(jù)倉庫中。集成的數(shù)據(jù)抽取方式解決了系統(tǒng)間架構(gòu)差異大的問題，實(shí)現(xiàn)了跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集和融合，為后續(xù)的加工建模提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理

產(chǎn)供銷存數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化工作聚焦生產(chǎn)、質(zhì)量、供應(yīng)鏈的業(yè)務(wù)流程，識別關(guān)鍵數(shù)據(jù)實(shí)體和屬性對象，遵循統(tǒng)一的業(yè)務(wù)主題分類標(biāo)準(zhǔn)，逐步梳理數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)屬性、管理屬性和技術(shù)屬性，對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化編制、審核，建立制造域業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)字典。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理消除了數(shù)據(jù)不一致、不完整等質(zhì)量問題，直觀呈現(xiàn)了業(yè)務(wù)口徑的統(tǒng)計(jì)邏輯，有效支撐了后續(xù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用[5]。

3.3 數(shù)據(jù)存儲與處理

數(shù)據(jù)存儲與處理引入開源數(shù)據(jù)倉庫（Greenplum），采用大數(shù)據(jù)并行處理（MPP）架構(gòu)和負(fù)載均衡分布策略，匯聚數(shù)據(jù)操作層（ODS），構(gòu)建面向產(chǎn)供銷存主題的數(shù)據(jù)倉庫層（DW）和數(shù)據(jù)集市層（DM）[6]，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、質(zhì)量、供應(yīng)鏈等業(yè)務(wù)主題數(shù)據(jù)的分類和匯總，平衡了大數(shù)據(jù)處理能力和用戶性能，為業(yè)務(wù)提供了高效即席查詢、聯(lián)機(jī)分析處理（OLAP）和數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)。

3.4 數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用

數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用基于產(chǎn)供銷存的數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)集市，輔助生產(chǎn)目標(biāo)填報(bào)模塊，直連帆軟（Finereport）模板設(shè)計(jì)器，在網(wǎng)頁端、移動端按業(yè)務(wù)域展示了經(jīng)營管理和運(yùn)營分析情況，進(jìn)而具象化指導(dǎo)運(yùn)營管理決策[7-9]。

經(jīng)營管理層面，通過跨領(lǐng)域業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合，打造一站式?jīng)Q策支持的制造駕駛艙。決策層可清晰地了解核心KPI指標(biāo)，快速全方位了解訂單、生產(chǎn)和發(fā)運(yùn)等環(huán)節(jié)的當(dāng)前進(jìn)展和目標(biāo)達(dá)成情況。制造域駕駛艙如圖3所示。

運(yùn)營分析層面，通過生產(chǎn)訂單監(jiān)控日報(bào)自動生成明細(xì)訂單情況，建立多維度的訂單可視化看板。以圖形方式清晰化展現(xiàn)全局狀況，平臺每日生成T-1日業(yè)務(wù)線日報(bào)，自動獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確反饋達(dá)產(chǎn)狀況，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化運(yùn)營。訂單可視化如圖4所示。

4 結(jié)語

生產(chǎn)制造是企業(yè)的關(guān)鍵，產(chǎn)品的制造效率會極大影響車輛的下單到交付的整體效率，所以對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)字化監(jiān)控必不可少。M車企產(chǎn)供銷存項(xiàng)目通過搭建覆蓋生產(chǎn)、質(zhì)量、供應(yīng)鏈一體化的數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺（DAP），統(tǒng)一了平臺、數(shù)據(jù)、管理，實(shí)現(xiàn)了以數(shù)據(jù)為核心開展生產(chǎn)運(yùn)營，一改以往的“以經(jīng)驗(yàn)為導(dǎo)向解決問題”的局面。通過跨業(yè)務(wù)域數(shù)據(jù)的應(yīng)用和共享，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效融合，有效推進(jìn)制造域的數(shù)字化升級。結(jié)合以上的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，沉淀了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理工具和知識庫，形成了適用于全公司范圍的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)公司級數(shù)據(jù)應(yīng)用和挖掘工作的有序開展。

在后續(xù)的制造數(shù)字化建設(shè)工作中，M車企還將繼續(xù)堅(jiān)持以問題為導(dǎo)向，在深入智能制造應(yīng)用場景的同時(shí)，結(jié)合人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)字孿生等數(shù)字技術(shù)，雙輪驅(qū)動制造數(shù)據(jù)應(yīng)用的廣度和深度。

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作者簡介：

馮文濤，男，1979年生，工程師，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)在制造企業(yè)的應(yīng)用。

范偉亮（通訊作者），男，1990年生，工程師，研究方向?yàn)閿?shù)字化在制造企業(yè)的應(yīng)用。