中小企業數字化轉型案例40 酒泉奧凱種子機械股份有限公司數字化轉型推動種子精細加工及高效育種裝備智能制造
時間：2022-03-29
一、案例簡介
酒泉奧凱種子機械股份有限公司（以下簡稱“奧凱種機”）通過智能檢測、裝配、物流、倉儲等核心技術裝備的集成應用以及各類自動化系統與信息系統的集成，構建數字化車間，實現鈑金加工智能檢測、智能倉儲物流，并通過生產大數據的分析，大幅提升生產效率與產品質量，縮短產品交付周期，降低生產能耗，提高企業經營效益。
二、總體規劃
2010年，奧凱種機重新規劃和設計了公司內、外網絡，完成了公司各部門有線網絡普設，建立了協同暢通的網絡內部環境；將研發中心進行網絡隔離，搭建獨立的專有局域網，并啟用數據加密服務器，2010-2015年，奧凱種機持續實施了基礎性智能制造技術改造工程，為數字化工廠改造奠定了良好基礎。
2016年以后，奧凱種機建立了三維數字化設計平臺、企業智能制造大數據及應用云平臺，突破了MES系統和PLM、ERP系統在種機制造過程的集成應用等5項關鍵技術；實現了數控光纖激光切割機、焊接機器人、數控折彎中心等17種核心技術裝備的創新應用；完成了鈑金件加工過程的數字化、智能化改造，使激光切割、數控折彎中心、立體倉儲、智能靜電噴涂各系統互聯互通；提高了種子加工裝備制造、運維、服務的智能化水平，形成了種機行業智能制造應用標準體系和新模式。
下一步，將建成種業裝備制造產業數字化實訓集成服務基地和建設種子加工生產遠程運維工業數據中心與線下工程服務平臺，通過遠程運維工業數據中心與線下工程服務平臺協同，實現制造企業生產設備適時維修、快速維修、全面維護，適應多品種小批量的柔性制造，推動制造數字化、智能化，實現制造企業信息互聯。
圖1 數字化加工工廠一體化制造執行系統（MES）
三、具體舉措
（一）構建種子精細加工及高效育種裝備智能制造新模式
1.從傳統制造方式向柔性智能化制造方式轉變
實施MES系統，優化車間作業排程，實施精準配送，推動持續改善，降低生產等待和浪費，提高設備的利用率，實現生產進度、人員效率、物料消耗、設備動態、質量等生產過程數據采集；實現車間可視化、柔性化、精益化管理；建設鈑金自動化生產線，提高生產自動化水平，降低產品質量對員工技能水平的依賴；建設以自動化立體倉庫和AGV為主體的智能物流系統，減少人工搬運，降低人力成本，實現物料的精準定位，提高物流管理水平。
“種子精細加工及高效育種裝備智能制造新模式應用”項目順利實施，標志著奧凱種機將加快推進企業互動協同創新，核心基礎零部件、先進基礎工藝、產業共性技術基礎等產品技術攻關。構建覆蓋“數字化設計、智能經營、智能生產制造”產品全生命周期無縫集成的信息系統，推動制造模式、運營模式創新，實現奧凱種機的“設計協同化、經營敏捷化、生產自動化、服務主動化”，打造“互聯網+種業裝備”的新奧凱。
2.構建了“企業管控、實施運營和創新合作”的三維一體的創新服務模式
奧凱種機以創新服務、延伸服務和深化服務作為新的經濟增長點。通過對企業生產管理、過程控制等信息的處理、分析、優化、整合、存儲、發布，運用現代化企業生產管理模式，建立覆蓋企業生產管理與基礎自動化的綜合系統。
奧凱種機的PLM（PDM、CAPP）系統與ERP系統已經實現了二維數據的傳遞和集成，初步實現了設計、工藝、制造一體化。搭建了采用OA協同辦公的綜合辦公管理平臺，完善了企業人力資源管理系統、企業績效管理系統以及企業工廠管理信息系統平臺。建立PLM（PDM、CAPP）系統與MES系統的集成接口，實現物料數據、制造BOM、工藝信息的傳遞和集成。過ERP質量管理對質量信息數據進行挖掘分析，發現生產、采購中的質量問題，采取針對性手段，持續提高產品質量，實現經營生產一體化，運營成本將降低28%左右。
3.創建種業裝備院士專家工作服務團隊及產業融合協同發展新模式
聯合國內外知名科研院校、企業及專家等，創建起涵蓋行業上下游產業鏈及關聯各方的種業行業技術創新戰略聯盟。與羅錫文、陳學庚、趙春江院士等38名國內外知名農機裝備專家學者，建立種業裝備院士專家工作服務團隊。加強產學研合作，優勢互補、資源共享，產學研用緊密結合，帶動提升了全行業裝備制造供應商、軟硬件開發商、信息網絡系統集成商的智能技術水平和能力，構建全渠道交互中心，實現研發、生產、營銷和服務高度協同，提升產品品質和用戶體驗，促進產品和服務效益的提升。強化關系，共同推動形成產業技術創新體，共享技術發展帶來的實際利益，共同探討智能工廠發展，廣泛開展交流推廣活動，提升各方整體實力，共同推進我國種業裝備智能工廠的發展。
（二）開創種子加工機械行業鈑金加工車間智能制造改造先例
奧凱種機制造執行系統（MES）位于企業資源計劃（ERP）管理系統的下游，通過接口接收PDM、CAPP、CAD、CAM系統所傳輸的物料、工藝、產品結構、圖紙、數控程序等數據。并且由分布式數控系統DNC連接底層種子清選加工裝備、種子干燥裝備圍板、鋼板倉儲裝備等柔性制造系統（FMS）和單機數控設備，向其發送生產指令并采集實時制造數據與設備狀態。
奧凱種機MES實現了各加工單元的生產計劃排程與作業調整（多品種小批量模式）、生產資源準備、數控單元看板管理、數控單元物料管理、數控單元設備運維管理、生產效能分析及全過程質量跟蹤與追溯。建設一個符合種子加工處理設備、田間育種設備、安全保質干燥倉儲裝備的多品種小批量加工生產模式。
圖2 MES系統業務架構圖
四、工作成效
（一）有效解決了種機行業智能裝備與信息技術應用缺失問題
數字化建設以焊接、數控加工、智能物流等基礎工藝優化布局為主線，建立工業互聯網絡，搭建“裝備-控制-執行-協同-管理-決策”模式的智能制造工廠，形成信息管控和分析平臺。將新一代信息技術與制造技術融合改造，優選應用了工業機器人、智能傳感與控制、智能檢測與裝配、智能物流與倉儲等智能裝備，自主研用種子精細加工及高效育種裝備制造專用裝配、檢測、控制等高精度復合型專用裝置，采用工業以太網、云計算、互聯網、物聯網和4G網絡大數據等新一代信息技術，把制造系統的各元素聯結成一個有機整體，建成人、機、物、數有機合一、聯動同步、快速響應和安全穩定的智能制造系統，建設農業精量灌溉裝備智能化數字化制造工廠，補強和推進了智能裝備及新信息技術在種子精細加工及高效育種裝備行業的應用和實踐。
（二）有效解決了種機行業零部件人工噴涂影響生產效率、質量和環保不達標的問題
在生產過程中，鈑金件的輸送由PLC控制，機器人和轉臺由計算機控制，機器人自動噴涂生產線根據噴涂對象的產品種類，生產方式、輸送型式、生產綱領及油漆種類等工藝參數確定。通過MES系統與智能噴涂生產線PLC工控程序形成數據通訊，直接控制現場自動化生產線來根據生產計劃進行生產，并且把生產過程中的數據反饋到數據庫中以便后期形成報表，減少自動化生產線上的人工參與，減少錯誤的發生實現噴涂過程全自動化，噴涂后的不合格件控制在1%以內，傳統噴涂環境不達標問題。
（三）有效解決了種機行業鈑金件加工人工上料影響生產效率的問題
自動上料化系統由立體貨架、AGV小車、出入庫托盤輸送機系統、通訊系統、自動控制系統、計算機監控系統(WCS)、計算機管理系統(WMS)，以及其他輔助設備組成，采用先進的控制、總線、通訊和信息技術，協調進行出入庫作業。自動上料化系統合理有效的進行庫存控制，減少了鈑料上料過程中的差錯率、降低了勞動成本。充分發揮數控沖剪中心、數控切割中心、數控折彎中心的生產能力，生產效率提高40.73%以上。
（四）形成了精細加工及高效育種裝備智能制造標準體系
通過實施精細加工及高效育種裝備智能制造項目，研究構建精細加工及高效育種裝備智能制造支撐體系，總結和提煉精細加工及高效育種裝備智能制造的創新模式及建設成功經驗，形成國家標準草案《種機行業鈑金智能制造》，和企業標準草案《種機行業鈑金自動噴涂工藝》、《種機行業機器人焊接工藝規程》等自主知識產權及標準。