中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型案例6 長(zhǎng)春三友智造科技發(fā)展有限公司智能制造系統(tǒng)改善企業(yè)業(yè)務(wù)流程提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力
時(shí)間：2022-03-29
一、案例簡(jiǎn)介
三友智造科技發(fā)展有限公司（以下簡(jiǎn)稱“三友智造”）智能制造系統(tǒng)的建立極大改善操作者作業(yè)環(huán)境、減輕工作強(qiáng)度、提高工作效率、降低人工成本。實(shí)現(xiàn)成本低、易用性強(qiáng)、公司內(nèi)部一體化運(yùn)作的特點(diǎn)，做到提高產(chǎn)能、降低損耗、節(jié)約人力物力資成本。
二、總體規(guī)劃
三友智造智能智造機(jī)器人生產(chǎn)線，搭建整合制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)（PLM）、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）和企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP）等，形成連續(xù)生產(chǎn)、聯(lián)網(wǎng)管理、集中管控、資源共享的現(xiàn)代化智能制造模式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人代替人的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)汽車輕量化材料自動(dòng)生產(chǎn)、智能取件、智能修邊的自動(dòng)化機(jī)器人生產(chǎn)線。
一是PDCPD智能生產(chǎn)線建設(shè)。2019年6月至12月完成PDCPD生產(chǎn)線建設(shè)，2020年3月至8月完成智能取件系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)，2020年7月至2021年2月完成智能修邊系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)。
二是2021年3月至2021月10月實(shí)現(xiàn)MES二期實(shí)施MES、WMS、ERP系統(tǒng)集成。MES 智能化制造執(zhí)行系統(tǒng)方案用于沖壓自動(dòng)線和智能焊接線的設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控，為后續(xù)整體控制提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，同時(shí)為生產(chǎn)線智能系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。
圖1 數(shù)字化工廠技術(shù)路線
三、具體舉措
（一）PDCPD材料件數(shù)字化車間總體設(shè)計(jì)
PDCPD材料件數(shù)字化車間定位為省內(nèi)領(lǐng)先和國(guó)內(nèi)先進(jìn)，整體設(shè)計(jì)突出“高起點(diǎn)”、“高技術(shù)”、“高效益”，嚴(yán)格遵循安全、集約、標(biāo)準(zhǔn)、智能的方針，廣泛采取行業(yè)內(nèi)先進(jìn)、成熟、適用的新工藝、新技術(shù)、新裝備、新材料，提高企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力、工藝水平、裝備水平和管理水平，增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。公司以“智能制造”、“智能管理”為核心，以智能裝備及智能物流裝備為基礎(chǔ)，改變各工序間不連續(xù)、信息傳遞不及時(shí)、管控不集成的落后局面，打通企業(yè)戰(zhàn)略決策、運(yùn)營(yíng)管理、自動(dòng)化控制各個(gè)層面，以及營(yíng)銷、生產(chǎn)、采購(gòu)、研發(fā)、技術(shù)、倉(cāng)庫(kù)、服務(wù)全業(yè)務(wù)流程，使制造過(guò)程更加柔性與智能化，降低制造成本的同時(shí)，嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量。通過(guò)建設(shè)設(shè)計(jì)工藝一體化平臺(tái)、智能協(xié)同管理平臺(tái)、設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)DNC、智能制造執(zhí)行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的快速設(shè)計(jì)、快速報(bào)價(jià)、協(xié)同辦公和智能化工廠，達(dá)到減少不合格品，提高生產(chǎn)效率，加速市場(chǎng)響應(yīng)能力，節(jié)約資源等目的。
（二）生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)實(shí)施
一是智能生產(chǎn)線控制系統(tǒng)由設(shè)備層、控制層和監(jiān)控層組成。設(shè)備層是整個(gè)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括現(xiàn)場(chǎng)操作站、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢測(cè)單元、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，直接或通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與控制層中的PLC相聯(lián)系。控制層是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，采用PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，通過(guò)ETHERNET網(wǎng)將有關(guān)數(shù)據(jù)傳給上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)。監(jiān)控層位于中央控制室，通過(guò)TCP/IP 協(xié)議對(duì)車間內(nèi)各個(gè)受控設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，并對(duì)有關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和保存。該系統(tǒng)采用 PLC 作為控制站主機(jī)，向下采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng) I/O 站與控制站連接起來(lái)；向上采用開放的工業(yè)以太網(wǎng)（10/1）負(fù)責(zé)各子系統(tǒng)PLC之間的通訊，充分利用組態(tài)監(jiān)控能力將上位監(jiān)控機(jī)、服務(wù)器與控制站的數(shù)據(jù)、控制、管理等信息緊密連接。
二是人機(jī)交互系統(tǒng)采用以WINCC為基礎(chǔ)軟件的系列操作員站，既能完成本地現(xiàn)場(chǎng)操作需要，同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)對(duì)其它生產(chǎn)區(qū)域生產(chǎn)狀況的監(jiān)控。整個(gè)控制系統(tǒng)分為若干個(gè)部分，各部分自成獨(dú)立的控制系統(tǒng)。
三是中央監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)在制造車間中控室，并留有試制車間監(jiān)控接口，制造車間和試制車間作為同一級(jí)平臺(tái)進(jìn)行通訊，總廠ERP 系統(tǒng)有專用交換機(jī)與該中控系統(tǒng)交換信息。此外，中控系統(tǒng)和每條生產(chǎn)線的車身連鎖信號(hào)有專用的交換機(jī)連接，所有交換機(jī)由中控系統(tǒng)提供。
（三）生產(chǎn)線 MES 系統(tǒng)實(shí)施
通過(guò)建立制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、排產(chǎn)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)全過(guò)程閉環(huán)管理，與企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP）集成，以實(shí)現(xiàn)PDCPD生產(chǎn)與聚氨酯拉擠生產(chǎn)智能車間。一是生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，能充分采集制造進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)操作、質(zhì)量檢驗(yàn)、設(shè)備狀態(tài)等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息，并與車間制造執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和分析。二是建立車間級(jí)的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，在系統(tǒng)、裝備、零部件以及人員之間實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通和有效集成。三是在MES系統(tǒng)中定制供應(yīng)鏈管理模塊，實(shí)現(xiàn)采購(gòu)、外協(xié)、物流的管理與優(yōu)化。四是利用工業(yè)云等新一代信息技術(shù)，在保障信息安全的前提下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)、管理和決策的智能優(yōu)化。
（四）MES監(jiān)控生產(chǎn)進(jìn)度
一是生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控，可管理到關(guān)鍵工序、實(shí)時(shí)進(jìn)度，通過(guò)控制自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)，對(duì)人工實(shí)現(xiàn)電子化作業(yè)指導(dǎo)和防錯(cuò)裝配。二是監(jiān)控到生產(chǎn)異常，及時(shí)報(bào)警提示，并記錄異常時(shí)間、設(shè)備、原因等因素。三是生產(chǎn)線效率分析，明細(xì)到單班每小時(shí)實(shí)際產(chǎn)出、生產(chǎn)節(jié)拍及人均小時(shí)產(chǎn)能，形成柱狀圖、折線圖、餅狀圖等可視化分析圖形。四是生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)品動(dòng)態(tài)監(jiān)控，對(duì)各批次產(chǎn)品在生產(chǎn)上下線、質(zhì)量檢測(cè)、成品入庫(kù)等幾個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)進(jìn)度監(jiān)控，自動(dòng)記錄產(chǎn)品各個(gè)環(huán)節(jié)的狀態(tài)、工藝參數(shù)、檢測(cè)結(jié)果等信息。五是統(tǒng)一查詢各單計(jì)劃完成情況，并顯示當(dāng)前班次或當(dāng)天的計(jì)劃完成率。
圖2 計(jì)劃入庫(kù)情況查詢
四、工作成效
智能制造建成后生產(chǎn)線年生產(chǎn)能力可達(dá)到年產(chǎn)100萬(wàn)套，預(yù)計(jì)新增企業(yè)產(chǎn)值10000萬(wàn)元，利潤(rùn)達(dá)到1000萬(wàn)元，可上繳稅金600萬(wàn)元。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率 12%，降低人工成本10%；通過(guò)設(shè)備互聯(lián)互通，采集生產(chǎn)進(jìn)度、設(shè)備狀態(tài)等現(xiàn)場(chǎng)信息，建立生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)，提高管理效率20%；采用MES 實(shí)現(xiàn)需求對(duì)接，多品種小批量混合排產(chǎn)柔性化管理，降低生產(chǎn)過(guò)程成本 15%。
一是用能成本優(yōu)化建立制造過(guò)程成本檢測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)產(chǎn)品各工藝流程成本自動(dòng)記錄分析，可視化圖形顯示制造成本組成、制造周期組成；可顯示各工藝流程工序的歷史數(shù)據(jù)曲線和各工序制造周期歷史曲線。當(dāng)出現(xiàn)用能異常時(shí)進(jìn)行警告提示，自動(dòng)對(duì)產(chǎn)耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立產(chǎn)耗預(yù)測(cè)模型，提出降耗解決方案。通過(guò)智能化調(diào)度和系統(tǒng)性優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)全流程生產(chǎn)與能耗協(xié)同，企業(yè)能源利用率達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。
二是裝備與產(chǎn)品協(xié)調(diào)發(fā)展，相互促進(jìn)，通過(guò)全自動(dòng)化生產(chǎn)模式，進(jìn)行實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控、智能化質(zhì)量分析等，可有效保證產(chǎn)品質(zhì)量，保證產(chǎn)品性能和參數(shù)的一致性。利用大數(shù)據(jù)及云計(jì)算技術(shù)對(duì)復(fù)雜的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和性能，極大提升PDCPD材料/聚氨酯拉擠材料的質(zhì)量和可靠性。
三是系統(tǒng)建成后可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)全面采集，生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)自動(dòng)數(shù)采率達(dá)到92%，并建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，將生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到數(shù)據(jù)中心。通過(guò)自動(dòng)化、信息化及網(wǎng)絡(luò)化整合，融入精益管理的思想和理念，生產(chǎn)流程更加合理，信息流、物流更加順暢，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上生產(chǎn)效率將再度提升10%以上，進(jìn)一步節(jié)省直接生產(chǎn)人員20%以上，人均日產(chǎn)量再提升1.5倍以上。
四是縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，通過(guò)智能制造運(yùn)營(yíng)體系的搭建，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供有市場(chǎng)預(yù)見(jiàn)性、針對(duì)性，以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求信息（市場(chǎng)需求信息），避免盲目立項(xiàng)、重復(fù)立項(xiàng)。將新產(chǎn)品開發(fā)與智能化、數(shù)字化生產(chǎn)相結(jié)合，有利于未來(lái)新產(chǎn)品技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化實(shí)施，可進(jìn)一步縮短產(chǎn)品研發(fā)周期12%，降低設(shè)計(jì)出錯(cuò)率10%。公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)前期已展開大量相關(guān)基礎(chǔ)工作，包括實(shí)施企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）、倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)（WMS）、辦公自動(dòng)化（OA）、電子監(jiān)管碼、電子訂單等信息系統(tǒng)；完成項(xiàng)目可行性研究，包括質(zhì)量檢測(cè)軟件在PDCPD/聚氨酯拉擠生產(chǎn)質(zhì)量控制中的應(yīng)用，信息系統(tǒng)企業(yè)數(shù)據(jù)總線集成與應(yīng)用，制造執(zhí)行系統(tǒng)與PDCPD/聚氨酯拉擠生產(chǎn)工藝融合研究，智能化裝備、智能物流設(shè)備、機(jī)器人工作站在PDCPD/聚氨酯拉擠生產(chǎn)線中的應(yīng)用研究，數(shù)據(jù)采集與分析模型與試驗(yàn)，數(shù)字化生產(chǎn)線布局與工藝建模仿真設(shè)計(jì)等；完成智能化工業(yè)物流系統(tǒng)平臺(tái)框架設(shè)計(jì)與初步運(yùn)行測(cè)試。