中小企業數字化轉型案例30 科力爾電機集團股份有限公司建立罩極電機智能制造信息化協同平臺全面提升數字化生產水平
時間：2022-03-29
一、案例簡介
科力爾電機集團股份有限公司建立了基于工業物聯的硬件協同服務平臺、基于數據融合的智能制造軟件協同服務平臺、基于大數據的制造物流協同服務平臺等。通過構建此協同平臺，探索“生產制造數據化服務協同”，全面提升罩極電機產業升級，有利于調整、優化罩極電機產業結構，提升罩極電機生產能力與生產效率，實現產業升級和技術進步。
二、總體規劃
總體目標為共享制造與服務資源，開拓電機業分享經濟。主要包括資源集成與共享服務、技術合作與咨詢服務、成果轉化與推廣服務和人才培訓與交流服務四大服務體系。具體體現為利用集成的軟件、硬件、物流、供應鏈協同服務平臺。
三、具體舉措
（一）成立項目實施小組，加強頂層規劃
公司于2018年6月成立項目實施小組，項目組成員覆蓋了各職能部門，是公司技術、管理精英團隊，項目組成員穩定，為項目的實施提供了有力的保障。與從事信息化集成多年的長沙三巖信息技術有限公司簽訂了從精益改善、流程梳理及信息軟件開發于一體的戰略合同，信息中心組織建設平臺架構組、應用設計組、系統應用開發組、移動應用開發組。本項目由公司副總經理負責項目的整體控制與管理，協調項目資源及進度追蹤。信息中心的平臺架構組負責系統支撐平臺的設計及底層架構框架設計。應用設計組負責系統架構、關建構件、對外接口和數據庫結構設計。應用開發組負責應用開發，編制與項目相關的技術文檔。
（二）搭建軟硬件協同平臺，逐步實現數字化轉型
1.硬件協同平臺
基于工業物聯的硬件協同是在制造過程的數控機床、工業機器人和其他自動化設備在OPC、OPC-UA的采集標準和MODBUS、RS232通信協議的支撐下，實現設備物聯和數據通信，在硬件層下達和反饋制造信息，形成硬件互聯互通的協同平臺，實現硬件層的協同效率倍增效應。
協同平臺的硬件控制系統包括PLC、驅動器、機器人、電機、傳感器、網關、通信服務器等，采集標準包括OPC、OPC-UA等，通信標準包括MODBUS、TCP等。該平臺框架按對象化、層次化的結構設計，關鍵技術包含設備接入與數據交互、數據管理與基礎服務、設備間協同控制、可視化展示和與第三方軟件數據接口等五個方面。
（1）設備接入與數據交互
框架底層部分為彈性的接口框架，可以開發插件式驅動程序，以適配不同的接口協議和數據格式，從而與不同類型的設備進行數據交互。數據交互的內容包括設備自身信息、生產統計類信息、生產工藝參數實際值、質量類信息、生產設備狀態、報警類信息、可視化信息、維保類信息、核心部件類信息、能耗類信息、生產工單、換型指令、生產工藝參數、設備工作模式、對時信息、信息安全、設備專用的數據信息等。
（2）設備間協同控制
在單體設備管控的基礎上，對由多臺相關設備、傳感器、儀器儀表、識別設備等組成的單一或多條相關生產線，以及分屬不同系統的相關儀表和設備進行聯動控制等。
（3）可視化展示
在設備數據統一管理的基礎上，根據需求對各個層次的對象進行統一的可視化展示。包括工廠、產線、設備、人員、工業視頻。除了常規的大屏、操作終端電腦屏幕、語音/廣播等方式外，也可以通過郵件、短信息、Web服務等支持移動端設備。
（4）與第三方軟件數據接口
軟件平臺要與第三方MES、ERP、PDM、APS之間存在數據接口，數據集成的方式主要有兩種：中間數據庫和基于SOA的服務集成，從而使設備相關數據能及時與其他系統進行交互。
（5）硬件協同構造模式
硬件協同構造通過虛擬化技術，完成對計算資源、存儲資源、網絡資源等系統資源的部署與管控。為供應鏈協同和生產協同等提供基礎支撐。
硬件協同架構模式中包括硬件協同平臺、數據服務器、客戶端等部分。罩極電機硬件協同平臺應用服務器是整個系統的核心，在計劃調度系統的測試環境與生產環境中接收數據請求、數據處理、數據返回的重要使命。數據庫服務器通過安裝Oracle數據庫，保存計劃調度系統涉及的計劃，生產管理和物流等的所有基礎和交易數據。客戶端將提供基于不同角色的計劃調度系統客戶端，領導及管理層客戶端用戶瀏覽和查看計劃調度系統管理數據和報表，部門生產管理和車間操作客戶端將負責完成車間層的各項計劃調度系統功能，如計劃、車間等，其中車間操作客戶端為手持終端(PDA)。
2.軟件協同平臺架構
軟件協同平臺系統架構如下圖所示，主要包括應用層、車間調度應用層和數據采集層。
（1）集成應用層
主要為公司已有的PDM系統、ERP系統、MES系統、SAP系統以及通用的OA辦公系統等。
（2）協同生產集成層
該層集成車間MES系統、生產調度系統SAP系統等，其中包括集成齊套預判、考核計劃、催貨計劃、物料管理、過程登記各軟件具有各自的專長。
（3）數據采集層
公司現有生產設備、終端電腦、掃描槍、PDA等硬件設備，預留未來生產設備集成接口，通過建立有效的通訊接口與計劃調度系統業務層實現通訊。
四、工作成效
（一）管理效益
一是客戶滿意度高質、透明，通過平臺建立設計、采購、生產、銷售以及服務全過程高效協同的組織形態，并且供應商關系得以加強，能夠快速響應有效解決客戶反饋問題，現場問題也能現場解決，降低風險；
二是存貨管理水平得到大幅提升，產品資金占用降低，原材料庫存大大的釋放，物料信息透明化，實時化，提升配送精準度，監控生產上下游，確保及時生產運送，提高效率；同時通過平臺計算物料齊套性，能夠完全按需采購，對采購過程有效控制；優化生產計劃，提升生產效率，實現主計劃，部件和采購計劃緊密連接，增強計劃的應變能力。
三是營運成本降低，通過嚴格控制生產過程浪費，降低直接生產成本，資源得到更有效充分利用，生產過程完全透明化，規范作業流程，實現企業內部最佳協同，減少生產等待時間，生產執行更加及時、精準、高效。通過協助分析流程瓶頸，有效推進生產協調，降低執行出錯率，提升部門的協作效率，為企業提供降低成本、提高效能、專業運維等多項功能。
四是產品質量提升，建立產品檢驗標準模型，完善的QA管控，對產品品質數據進行SPC分析，以及對產品品質超限進行實時報警，提高質檢信息化水平，提升效率，降低不合格品率，建立完整的質量追溯體系，從原材料采購來料檢，生產過程檢，入庫檢，出庫檢，從而根本上解決產品質量追溯問題，提高客戶滿意度。
五是降低創新成本，平臺提供了全面的工業技術知識體系，為各種知識建立了從設計、制造、質量、物流等各方面全面的檔案。產品的大部分設計制造等活動都可以在此知識體系中尋找到“最佳答案”，而新產品一般只有/只能有少量的技術需要創新，因此通過網絡化的知識體系和專家體系的輔助，企業將很容易獲得技術突破，從而降低創新技術的成本。
（二）經濟效益
通過對罩極電機產品的生產過程及產品質量的管控，生產信息傳遞從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。平臺能對工廠實時事件做出迅速反應，并用當前的準確數據對它們進行指導和處理,有效地指導工廠的生產運作過程，提高工廠及時交貨能力和生產回報。產品生產周期減少25%，生產效率提升20%，產品合格率提升20%，計劃達成率提高22%，庫存周期降低18%，庫存準確率提高32%，物料需求運算準確率提升33%。
（三）示范效益
解決智能制造轉型升級及高端智能制造裝備產業培育過程中存在的信息化、自動化、智能化難題，對帶動本地制造業技術革新，行業產品供需平衡，地方經濟結構調整，推動區域發展具有重要意義。