★ 橫河電機（中國）有限公司 苗榮

1   前言

橫河電機（中 國 ）有限公司深耕中國市場多年，始終致力于為流程行業提供從現場控制到運營優化的全鏈條自動化與信息化服務。

在橫河電機“通過測量和互聯的能力，擔負起共建地球未來的責任”這一企業目標指引下，我們的2030中期目標明確聚焦于“人類、社會、地球”三大福祉。制造運營管理（MOM）業務正是實現這一目標的重要支柱之一：它承接底層控制系統，向上貫通生產調度、質量管理、設備維護、批次追溯及績效分析等核心環節，幫助企業真正打通數據孤島，構建可執行、可閉環的數字化運營體系。

近年來，橫河電機以MOM為核心引擎，推動智能工廠從“以監視為主”向“以優化為主”轉型。通過將生產規則模型化、業務流程標準化、異常響應自動化，幫助客戶顯著提升生產韌性與資源效率。這與橫河電機2030年的中期目標高度一致 ——我們將持續通過MOM等數字化手段，賦能客戶實現安全、低碳、高效的生產運營，共同邁向可持續的工業未來。

基于這樣的目標，橫河電機成功交付了很多數字化轉型項目。本文將詳細介紹橫河電機助力半導體新材料領域用戶數字化轉型的項目實例。

2   工藝流程簡介

某電子材料公司采用如圖1所示的溶解（聚合）和涂工的工藝過程，制造半導體領域使用的新材料產品。

在溶解（聚合）工序，多種物質及溶劑混合，經聚合和交聯形成高分子材料。在涂工工序，高分子材料經噴嘴涂布到 一 定厚度的薄膜上，并經干燥、輥壓最終得到成品。

圖1 某公司新材料產品裝置工藝過程

3   項目目標及需求分析

該公司為支撐數字化制造需求，需要建設統一的制造運營管理系統，以推動數字技術與制造技術的結合，助力自身的數字化轉型。通過統一的制造運營管理系統的實施，夯實工藝、計劃和執行的基礎，實現工藝模型化、計劃精細化、執行透明化。同時，希望補齊配送和互聯的能力，實現配送精準化和要素互聯化。在質量、協同以及管理決策方面，也希望實現品控全面化、數據標準化及決策數字化。

橫河電機為項目配置咨詢顧問，對接客戶需求，清晰地將項目目標拆解為可落地的執行路徑：

（1）工藝模型化：實現工藝結構化表達與作業指令標準化； 通過建模與配置， 將工藝涉及的人、機、料、法、環等要素與工位/產線自動關聯，規范人工作業、驅動設備自動化作業。

（2）計劃精細化：引入高級計劃排程（APS），排產至工位與設備，支持基于人、機、料、法、環約束的有限產能排產，實現推拉結合作業，保障計劃可執行、可落地。

（3）執行透明化：作業任務自動關聯人、機、料、法要素； 生產進度實時采集可視、異常自動提醒、全過程可追溯。

（4） 配送精準化： 實現物料配送的清單、數量、時間、地點匹配； 與ERP、SCM系統集成， 實現配送自動化。

（5） 要素互聯化： 與各工藝中控系統/事業部IoT平臺集成互聯，向上承接生產任務，向下驅動產線、工位、設備執行； 實時采集并上傳執行狀態、結果及加工參數。

（6）品控全面化：覆蓋事前、事中、事后全流程質量管控；實現質檢少人化，支持全產線的SPC，達成數據采集與質量反饋閉環；搭建質量預測分析平臺，支撐產品全生命周期質量分析與動態優化。

（7）數據標準化：建立統一生產數據模型，為工藝、計劃、質量、制造、服務、采購等環節提供統一數據標準； 建立數據考核機制， 提供多類型報表；支持生產信息按規則與角色自動推送。

（8）決策數字化：結合實時數據、專業知識與經驗， 利用大數據分析構建分析與預測模型， 實現數據驅動決策， 替代經驗決策； 提供智能化能源管理，提升節能降耗水平。

（9）管理無紙化：工廠當前以紙質表單、 Excel管理為主，物料流通、生產管理、設備維護、工藝管理、質量管理、倉儲管理、能源環境管理等環節存在大量紙質報表填寫、確認與存檔工作， 需全面實現無紙化。

4   功能設計

4.1   業務刻畫

在進入系統建設之前，橫河電機花費大量時間， 搭建設計藍圖， 拉通業務邏輯， 力求精準刻畫業務需求。

根據對工廠實際運營情況的調查結果，工廠AS-IS業務情況概述如下：該工廠生產A與B兩種成品，A與B通過銷售預測在月度制販會議上進行產銷平衡討論，最終確定A的生產月度計劃。生產月度計劃拉動供應鏈端的原材料、部品采購。同時，根據月度計劃分解為旬度生產計劃指導車間生產。此外，生產過程要與品質檢驗相聯動。AS-IS整體業務圖如圖2所示。

圖2 AS-IS整體業務圖

針對上述工廠運營痛點，提出To-Be系統方案：制定包括銷售管理、生產計劃、制造管理、SCM、質量管理、設備管理、能源管理設備互聯，成本管理以及可視化儀表盤展示主的DX轉型的總體方案架構。To-Be整體系統功能圖如圖3所示。

圖3 To-Be整體系統功能圖

4.2   模塊設計

根據項目目標及業務刻畫，生成如下模塊：

（1） 整合MOM、ERP、APS、LIMS、IIOT系統，夯實工藝、計劃、執行基礎，實現工藝模型化、計劃精細化、執行透明化；提升配送與互聯能力，實現配送精準化、要素互聯化；達成品控全面化、數據標準化、決策科學化。

（2）工藝模型化：實現工藝結構化表達與作業指令標準化；通過建模配置， 實現人、機、料、法、環要素與工位/產線自動關聯，規范人工操作、驅動設備自動化。

（3）計劃線上化：通過系統排產至產線、下發至班組，支持多約束條件下的有限產能排產，保障計劃合理性與可執行性。

（4）執行透明化：作業自動關聯生產要素，進度實時可視、異常自動告警、過程全程追溯。

（5）配送精準化：實現物料配送四要素匹配；與ERP集成，自動推送生產物料信息，實現倉庫配送看板化管理。

（6）要素互聯化：與上位機中控系統接口集成，通過MOM獲取生產參數，采集設備狀態、執行結果與加工數據。

（7）品控規范化：實現質量數據共享、安全存儲與自動化采集，規范檢測流程，提升數據可靠性與質量管控能力。

（8）數據標準化：建立統一生產數據模型，提供可視化考核與多類型報表，支持生產信息按規則自動推送。

（9）決策數字化：基于實時數據與分析技術搭建可視化平臺，實現數據驅動決策；搭載智能能源管理，強化節能環保。

（10）IT與OT融合： MOM、SCADA與產線自動化設備、工位子系統、數控系統深度集成，同時與ERP等業務系統打通。

（11）MOM系統基于通用組件，搭建投料、溶解、涂布、分切包裝、出庫等工藝模塊，與自動化產線集成聯調，實現車間、產線、工位、設備自動化運行。

（12）搭建生產數據智能分析與決策可視化平臺，支持訂單至交付全過程實時監控分析，實現生產現場透明化管控。

5   項目交付

5.1   實時數據庫搭建

橫河電機的CI Server系統平臺，具備300種以上型號的PLC的標準驅動，支持OPC通訊、RS232/485串口通訊，支持多種格式文件數據和DB數據的接入，為實現全廠實時監控提供支持。

此項目涵蓋兩個工廠，各部署一套CI Server。 CI Server從現場的DCS（iFix）系統、厚度、欠點、實驗室試生產、能源儀表采集數據，收集到的生產數據向上提供給MOM平臺。實時數據庫架構圖如圖4所示。

圖4 實時數據庫架構圖

5.2   財務模塊

在客戶的DX系統中， mcframe作為ERP的角色，其功能整體設計覆蓋客戶管理、銷售管理、生產管理、財務管理以及采購管理的一部分。財務模塊流程圖如圖5所示。

圖5 財務模塊流程圖

5.3   APS模塊

將Flexsche作為外部集成的APS工具，掛載到MOM平臺下。FLEXSCHE作為APS的角色，其功能覆蓋生產計劃環節，基于模型的約束條件，運算出詳細的生產執行計劃。APS模塊流程圖如圖6所示。

圖6 APS模塊流程圖

5.4   生產執行模塊

圖7 生產執行模塊功能圖

如圖7所示， MES的核心功能涵蓋從基礎數據建模到生產執行、過程防錯、可視化管理及系統集成的完整閉環。首先，通過工廠建模、數據字典、權限與賬戶管理、系統日志及BPM流程審批構建統一的運行框架。在工藝與物料層面，支持工藝管理、物料管理、工藝路線、BOM管理、SOP管理及配方管理，確保生產準備的標準化。生產執行環節包括生產任務管理、批次管理、稱量管理、車間與班組管理，并實現生產防錯、實際記錄、線邊在庫及看板叫料等實時控制與物料拉動。同時，系統提供電子看板、表單管理和儀表盤等可視化管理工具，提升現場透明度。此外， MES支持與APS、CI Server及其他系統集成，并具備能源管理與數據收集能力，實現全面的制造運營管控。

5.5   質量管理QMS模塊

質量管理模塊，包含原材料管理、制品管理、實驗室化學品管理、工作流程管理等模塊。系統界面如圖8所示。

圖8 質量管理模塊界面圖

5.6   供應鏈管理模塊

本項目的供應鏈管理，涉及到銷售管理、采購管理、倉庫管理、供應商管理以及變更管理。同時結合產銷存模型， 描述SCM模塊業務功能構成如圖9所示。

圖9 SCM模塊業務功能架構圖

5.7   設備管理

建立設備的全生命周期管理，包含基礎數據管理、標準管理、設備臺賬、點/巡檢管理、設備運行管理、設備檢修管理、設備備件管理、統計分析、移動終端管理。提高設備管理綜合效率、延長設備使用壽命、降低設備故障時長、降低人工及備件采購成本。設備管理界面圖如圖10所示。

圖10 設備管理界面圖

6   項目成果

通過1年多的項目建設，橫河電機為客戶構建起了統一的生產制造管理平臺，固化（標準化）業務管理流程，實現作業無紙化、生產透明化。同時，實現各生產部門間數據的無縫協同，提高效率，并基于MOM數據為業務的優化和改善創造機會。

具體效果有如下幾個方面：

（1）系統集成：數據驅動業務

通過整合的MOM平臺，統一MES與WMS系統，并統一基礎數據，有效提升了系統集成性與部門間的協同效率。 一方面， MOM與ERP聯動，將生產數據實時返回ERP，顯著提高了數據的及時性和準確度；另一方面， MOM與PLC系統對接，根據設備實際情況自動采集必要的過程數據，既提升了數據準確性（實現“數據不落地”），又減輕了人員的操作負荷。

（2）倉儲物流：精細化倉儲管理

通過細化庫區與庫位管理， 健全、統一、規范庫房基礎數據，系統能夠為出入庫操作提供明確指導；同時引入條碼掃描技術，配合安卓手持移動端操作，不僅提升了操作效率和便捷性，也顯著增強了數據的可靠性與準確性。在此基礎上，系統還提供基于業務規則的倉儲預警管理，確保產品質量，最終實現實時的賬實相符。

（3）業務協同：實時數據貫通

通過MOM系統，將生產計劃指令統一分發給車間、品管、倉庫等部門，實現一體化聯動與變更管理；進而由工單拉動倉庫備料，提升備料的準確性和實時性，并通過看板實現可視化拉動；同時逐步完善生產系統與自動化聯動，不斷提升自動化生產能力，最終實現產能與效率的整體提升。

（4）質量管控：全面質量管理

通過MOM系統，將入庫原材料檢驗、生產過程質檢與產成品檢驗納入統一管控，實現對合格品、返修品、不合格品及取樣樣品的系統跟蹤與閉環管理；同時借助無紙化操作，可快速完成質量數據的審計與查詢， 并基于質量信息的統計與分析， 為質量改善提供決策支持。

（5）批次管理：生產過程可追溯

通過實現從原材料到產成品的全流程批次管理，確保每個環節的可追溯性，即可完成從成品到材料、從材料到成品的正向與反向追溯，又依托產線物料的領用與配送機制，有效減少了在線庫存占用。

（6）進度管理：過程透明可控

通過實現結合產能約束與設備狀態的系統自動排產， 并與設備生產參數集成以實時獲取工藝參數，同時建立涵蓋產能、工藝參數、設備參數的主數據管理系統， 可實時監控訂單生產進度，對生產過程進行全面管理， 并且實時跟蹤與反饋工單執行狀況及物料使用情況。

經測算，可以量化的效益如下：

（1）通過MOM系統， 將生產計劃、SOP中的手動操作， 實現自動化。提高了作業效率，節省了操作時間40%以上。

（2）將紙上作業，變成了自動化的標準流程。消除85%的紙上作業，避免了因紙上作業所產生的相關錯誤。

（3）建立ANDON系統，并將裝置報警可視化，異常響應時間縮短了35%。

（4）建立自動排產系統APS， 提高規劃和排程效率，減少30%的工作時間

7   總結

本項目將員工經驗與技藝轉化為作業標準，提升管理精度；實現制造現場數據實時共享與可視化，達成全流程追溯，穩定產品品質、降低不良率；強化部門協同，提升數據驅動決策效率；優化倉庫利用率，全面提升客戶滿意度。

該項目充分驗證了橫河電機MOM系統成熟可靠、模塊齊全、功能豐富；依托專業業務咨詢能力，可匹配客戶需求，保障項目高質量交付。

摘自《自動化博覽》2026年6月刊