【工业4.0案例分析之七三】 Beiersdorf公司智能工厂SAP MII解决方案

2015年，拜尔斯道夫公司面临的挑战是确定工业4.0的要求和条件。因此，智能工厂的经理清楚地表示，他们希望在智能工厂中提供更偏向“以工人为中心”的IT支持。特别是，这意味着车间更具透明度、灵活性并能满足个人需求，以及能够实施移动应用。为了实现这一点，有必要继续推进通信格式的标准化。但在技术上也必须升级到新版本SAP MII 15。在应用方面，还有许多超前的想法应该用智能工厂实施。这些想法中，放在第一位的是分销渠道上产品的可追溯性。例如，如果原来在药店销售的产品在折扣店或互联网上出现，则需要确定它们流通的渠道。另外，为进一步降低维护成本，同时提高机器可用性，拜尔斯道夫公司将增加其对预测性维护的参与。

自2009年以来，基于与SAP MII（SAP 制造集成与智能解决方案）的平台和数据中心的完全垂直集成，拜尔斯道夫公司已经为智能工厂创造了理想的条件，可以灵活地适应新的客户和生产要求。在拜尔斯道夫，现在的规则是：所有的新部门都要求必须首先进行评估，以确定是否可以快速、低成本地实施SAP MII方案。在SAP MII平台的帮助下，拜尔斯道夫公司有关智能工厂数字化的各种旗舰项目已经在实施。例如，在2013年使用电子装载坡道控制系统，卡车的装载可直接在ERP中实时监控。这样的话，叉车司机看见交通灯被切换为红色时便停止装载，从而防止超过负载重量。 2014年，拜尔斯道夫公司又与Trebing + Himstedt公司合作，在SAP MII的基础上使用SAP HR系统接口实施了劳动时间跟踪系统，该接口现已用于拜尔斯道夫公司全球范围内的工厂。SAP MII还配有有一个实时展示信息的触摸屏界面。

拜尔斯道夫公司（Beiersdorf）在1882年创立于德国汉堡，致力于开发、生产及销售高品质的护肤品、创口贴及胶带等品牌产品。拜尔斯道夫公司供应链、全球过程和应用解决方案负责人Cem Dedeoglu 指出：“一家企业必须考虑客户是否要求个性化的或定制的产品。” 工业4.0代表着第四次工业革命，以水平集成和垂直集成生产系统和生产资源为特征。其目标是实现更灵活和具有成本效益的、适应客户定制生产的全球制造。为了达到这个目标，拜尔斯道夫公司几年前便开始为基于“简单”和“敏捷”理念的智能工厂打基础。

拜尔斯道夫公司智能工厂的生产模式

21世纪伊始，拜尔斯道夫公司欧洲生产中心的生产流程开始呈现高度复杂性。这导致新功能的发布需要高昂的维修成本和较长的持续时间，生产中心之间不具有统一的透明度和灵活性。为了克服这些缺点，需要对全球生产流程中的系统和过程标准化，并形成可以推广的新生产模式。

拜尔斯道夫公司智能工厂的目标是为每个生产中心轻松而全面地部署相同的规划、报告、销售和供应系统链。由于适用性增强、维护成本降低以及流程标准化而带来的准确性和可比性、全球可利用的最佳做法以及资源和组织结构的灵活性，加快了访问新功能的优势，也加快了决策速度。

Trebing+Himstedt公司帮助拜尔斯道夫公司实施SAP MII

历史回顾

多年来，拜尔斯道夫公司已经在智能工厂的道路上推进了生产的数字化，提高了敏捷性和灵活性。工业4.0代表第四次工业革命，其特点是生产系统和生产资源的横向和纵向整合。 目标是为定制生产提供更灵活和更具成本效益的全球制造。 为了实现这一点，拜尔斯道夫公司几年前开始奠定基于“简单性”和“敏捷性”的智能工厂基础。拜尔斯道夫公司全球流程和应用解决方案供应链的主管Cem Dedeoglu说：“最初，这是一个集成项目，旨在减少ERP实施和内部MES开发的数量，并规范所有生产站点的流程。

当SAP于2005年收购美国公司Lighthammer时，目标很明确：ERP软件将被直接接入到制造运营，加入现有部门，如财务、市场营销、销售、采购、质量管理及其他部门。 作为生产数据集成和基于Web的可视化的前提条件，Lighthammer当时已经开发出一个用于生产数据的第一个数据中心。 在此基础上，SAP开发出了SAP MII制造集成和智能方案。 而另一方面，从2000年起，Trebing + Himstedt公司已经是Lighthammer合作伙伴，这使它成为首批SAP MII专家之一。 考虑到Trebing + Himstedt这些年的项目经验以及在制药和化学工业上的专业成就，拜尔斯道夫公司在2010年选择与Trebing + Himstedt合作。

它们共同面临的挑战

在2009年，拜尔斯道夫公司使用内部MES开发的生产设施的连接非常依赖位置，使得维护和开发的成本居高不下。 每个位置的多个工人负责各种MES应用的操作，但不能在其他位置扩展。 这促使拜尔斯道夫公司产生开发全球工厂通用的生产模式的动机。 由于SAP ERP此时已经是领先的企业管理软件，所以拜尔斯道夫公司把SAP MII制造集成和智能方案加入产品组合中，满足作为标准信息接口的所有要求。

必要的标准和要求已初步在拜尔斯道夫公司的研讨会中确定了。在第一步中，决定首先将项目专注于所有主数据（例如工作场所，材料主数据）和运动数据（订单，物料清单）交换的垂直整合以及交换订单相关的回复。具体方案中采用Web服务作为国际标准技术，采用B2MML（商业到制造标记语言）作为描述语言。B2MML是ANSI / ISA 95系列标准（ISA-95）的XML，即ISO/IEC 62264国际标准。拜尔斯道夫公司当时的决定可谓正确至极，随着“物联网”（IoT）的发展，可以很容易地结合这个标准架构。

项目进展

项目启动三年后，拜尔斯道夫公司的所有六家欧洲公司（包括波兰、西班牙和德国的主要工厂）完成了对开发出来的生产模式的推广。在某些工厂中使用了基于SAP MII的S95集成层，首次接收到与SAP ERP的实时连接。在其他工厂，现有的内部MES开发完全被替换。即使他们只能在短期内维持推广阶段，也可以积累大量的经验，进一步开发新生产模式。例如，在欧洲的推广期间，最初低估了对不同位置工厂要求的差异程度，于是拜尔斯道夫公司决定将必要的调整区分为“模式调整”或“本地调整”。 如果需要对多个方面进行调整，则直接采用不同的模式。

基于这种经验，现在拜尔斯道夫开发新的生产模式将以一个小工厂作为试点开始，开发适用于多家工厂的模板。不过，与现有的内部开发相比，可以大大降低运营成本。对于Trebing + Himstedt，很明显，这样的项目不能由项目经理单独实施。由于许多项目是并行的，更高级的计划管理职能至关重要，也要同时建立。项目经理也是拜尔斯道夫公司支持部门的联系人，该部门在项目结束后为系统提供服务。在墨西哥、南美、美国和亚洲的全球推广应该在2017年完成。由于拜尔斯道夫公司位于墨西哥的新工厂负责供应当地市场和美国市场，该概念被首次应用于“绿地”工厂。

项目实施的结果

新的生产模式需要在通信架构上进行工作。 除了需要传输主数据之外，还提出了一项要求：将SAP MII制造集成与智能解决方案的实时场景降低到亚秒级范围。 为了适应这一点，拜尔斯道夫公司做出了“建立数据高速公路”的决定。 这意味着有两个生产性SAP MII系统，其中一个负责将主数据向下分配到机器级别，以及其他时间关键的实时数据。 “你可以想象，主数据在车车道，而时间关键数据在法拉利车道。”拜尔斯道夫公司全球流程和应用解决方案供应链的主管Dedeoglu对拜尔斯道夫公司所选的通信架构做此解释。

这一通信架构不仅提高生产系统性能和可用性，还可以提高短期需求响应的敏捷性。 原本需要两天时间的工作清单，现在只用半天。 这对客户来说，意味着更多的灵活性。

Trebing+Himstedt公司作为SAP MES专家

Trebing+Himstedt公司是使用SAP MES解决方案和SAP物联网解决方案的专家，并且是SAP连物联网战略合作伙伴。Trebing+Himstedt公司在行业的各个领域支持企业和中小企业。智能生产涉及到从SAP ERP解决方案、端到端过程机器自动化等级的实施。Trebing+Himstedt公司多年在车间和自动化方面的经验以及适应业务要求的工艺专业知识使其成为首选的SAP工业4.0顾问。

Trebing+Himstedt公司拥有丰富的经验和专业知识，在其帮助下，客户能够从其20多年积累的集成和标准化整体解决方案以及定制的解决方案项目经验中获利。Trebing+Himstedt公司特别强调的核心主题包括：

• 工厂性能管理
• 多样化生产
• 可追溯性

在SAP预测维护中，Trebing+Himstedt公司帮助客户选择计划维护措施的最佳时间。Trebing+Himstedt还获得授权，实施SAP解决方案和SAP HANA云平台套件。

作为SAP MES专家，Trebing+Himstedt采用了SAP制造解决方案，包括制造执行（SAP ME）、制造集成和智能（SAP MII）、整体设备效率管理（SAP OEE）、工厂连接（SAP PCO）和SAP的车间调度和监控等可以快速部署的解决方案。

Trebing+Himstedt公司除了提供概念咨询和服务领域的服务，还提供SAP MES解决方案TH LOOX的相关服务。这种模块化的软件是基于SAP MII和SAP NetWeaver平台，并为机器、生产和质量数据的采集以及对关键绩效指标的监测提供相应的功能。TH LOOX提供从ERP到车间的无缝垂直集成，使生产能够更有效和灵活。

Trebing+Himstedt公司自1992年成立以来，其联合创始人Stefan Trebing和Steffen Himstedt一直在追求一种使公司能够坚定、稳定增长的方法。他们的努力使Trebing+Himstedt成为所有企业SAP MES项目的理想合作伙伴。合作项目的实施过程一般分为六个阶段：

• 阶段1：分析价值驱动因素
• 阶段2：设计制造企业生产过程执行管理系统建模
• 阶段3：创建解决方案体系
• 阶段4：选择合适的产品
• 阶段5：实施全球推广
• 阶段6：优化和进一步开发经营

实施SAP MII方案的四个阶段

软件协调

SAP制造执行（SAP ME）为协调必要的要求提供了坚实的基础。 高度的ERP集成对于中央主数据管理是绝对必要的。 还需要由ERP集成支持的需求是客户提供最终产品批准的过程，只有在此之后可以开始生产。 沿着增值链向客户的水平和垂直整合只能使用完全数字化的智能解决方案来实现，SAP ME已经为其提供了一个安全的基础。还需要支持高度的自动化，加上几乎是100％在后台运行的通信。 对于机器集成，SAP ME使用现代Web服务与“HARMAN机器接口（HMI）”进行通信。

试点阶段

引入新产品被视为一个使用SAP ME定义生产过程并将其作为试点实施的机会。为此，我们有意地寻找具有相关SAP ME专业知识和最佳实践经验的外部合作伙伴，并与Trebing + Himstedt合作。目标不是简单地在一个新的软件解决方案中实现现有的流程，而是有意识地识别和利用需要改进的领域。 MES过程建模工作室“SpeziMES”，在此期间，使用业务流程模型和注释（BPMN）与SAP MES专家Trebing + Himstedt共同指定了流程，展示了重要的见解。已经出现在理论阶段的问题，当它们可能引起麻烦时，必须当时就解决，而不是在实施过程中再来解决。 “必须为一个试点项目准确定义过程，这对我们来说是从未面临过的，直到现在还没有被严格执行。例如，工作计划现在必须提前定义，我们得突然设法这样做。”Melchert回忆说。

85%的标准化

以这种方式，大约85％的过程可以标准建模，并且标准已经支持以前不可用的功能，例如，材料在生产过程中的限制性路由。 这里，标准软件的优点很快就变得显而易见。HARMAN的生产过程大致分为两个方面。 在第一部分中，在表面贴装器件（SMD）装配线上为所有模块制造标准组件。 在第二个领域中，在所谓的单元中进行半自动的、客户专用的最终组装。 过程专用数据，例如转矩，测试数据、如电流和电压、焊接过程中的温度曲线和不合格故障数据（NC）都会持续自动存储在SAP ME中。

对于试点来说，整个生产链会按照从质检到包装的过程来建模。实施与HARMAN开发团队密切合作进行，涉及专业技术的重大转移。在这里，HARMAN承担起具有强大HMI集成过程的责任。 Trebing + Himstedt承担包装部门和客户专用标签的责任。例如，调查是否已经允许步骤打包，这意味着运行前的所有步骤都符合，无需手动干预。除了数据收集之外，SAP ME还接管序列化并记录单个路由的开始和结束。由于在后台进行自动化通信，在线的工人不会看到没有任何变化，因此在该部门不需要额外的培训。计划，维修区和在SAP ME中培训过的过程工程，会在早期阶段整合到计划过程中，以便定义SAP ME中需要记录的信息以及如何记录信息。

下一阶段：推广

完成试点后，很明显这是正确的一步。 在其他地区的推出，将与美国和中国密切合作以优化标准软件来满足他们的要求。 如今Torsten Melchert只会做一件不同的事情：他会带来一个了解系统和过程的外部领事，像是Trebing + Himstedt早期的成员。 否则，视野格局不够宏大。