
智能工厂 - 行业痛点
当前行业特点决定了公司生产模式为多品种小批量的离散型制造,公司产品为机、电、软集成度较高的系统产品,从零部件机加工制造,电气部件的焊接调试,直至设备的装配调试均在生产部门内独立完成。
智能制造角度上来看,整个生产制造系统在存在以下五点不足:

行业痛点

①自动化加工设备覆盖率低
数控加工设备较少,目前只有两台数控锯床、三台数控车床与数控折弯机剪板机各一台,其余均为普通机床;焊接、辅助工具自动化率较低,目前仅有一套焊接机器人加工板类零件、一台焊接专机加工滚筒辐板,其余焊接与辅助工作均由人工手动完成。
②装配环节基本依靠手工
目前装配工作全部依靠手工,定点组装,效率低下,延误交期时不能及时发现、定位;相关配套的部件装配吊装依靠车间大吊车,等待耗时较长;原有布局与库房领料模式所限,导致装配用时中领料、等料时间占比过大。
③质检过程缺乏先进手段
质检手段主要依靠人工使用卡尺或千分尺测量,成品检测也无法做到及时有效,追溯准确,导致发生问题后无法详细判断事故类别。依靠人工检测判定合格与否,也存在准确性差、波动性大等问题,无法进行长期可靠、稳定的检测作业,而且检测数据需要人工统计,进行二次汇总后才向上级汇报效率很低、数据整理周期长、准确度低、规范性差、时效性严重滞后。
④信息化建设存在断层,车间管理成为“黑匣子”
随着企业发展,目前在设计与运营管理阶段,信息化建设初见成效,普遍实现无纸化办公,保证信息的准确、及时传递。但在生产阶段,信息化建设较差,与其他部门相比存在显著差异,同时车间管理由于信息化程度不足,导致上级领导无法准确、及时掌控生产流程与进度,车间“黑匣子”现象明显。
⑤供应链各相关环节信息“孤岛”
生产系统是一个由加工、装配、质量、设备、供应、仓储、安全等多个环节统一协调工作才能正常运转的系统。但在实际运营过程中,:不可避免的存在“部门墙”这一现象,各环节的信息不能准确及时的传递,造成信息孤岛的产生。上级领导只得抽出大量时间和精力被动协调部门之间各类信息的流转与配合,而无法主动发现问题,解决问题。
实现全过程的透明化和数字化

智能工厂模型 - 层级

智能工厂模型 - 数据
MES -- 制造企业生产过程执行管理系统
MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时,MES能对此及时做出反应、报告,并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动,有效地指导工厂的生产运作过程,从而使其既能提高工厂及时交货能力,改善物料的流通性能,又能提高生产回报率。

智能工厂

MES介绍

MES功能模块

智能设备层
自2015年起,为了适配日渐高企的产能,采取了多项有效措施,主要有增加部分数控设备,使用焊接机器人与自动焊接设备,转运物料时使用电动转运车等这些技改一方面保证了生产订单的发货,另一方面也为智能工厂的设备层建设打下一定基础。但与智能工厂层级中要求的智能设备层仍存在较大差距。

数控机床
机床做为加工行为的直接产生设备,设备的数控程度与自动化程度直接决定了工厂的智能程度。目前加工设备中,铣床、龙门铣床仍然全部为落后的手工机床,车床与钻床中,非数控机床仍然占据相当大的比重,钣金类设备与锯床中,普通机床继续保持“半壁江山"。
针对以上情况,结合实际需求,在未来两~三年内对锯床、铣床、车床设备全部实现数控化;龙门加工中心、钣金机床基本实现数控化,只保留1~2台普通设备;钻床设备中数控类机床占比超过50%。

装配流水线
目前装配过程存在的种种问题,此处不再赘述。本方案准备先将制动台类检测设备的装配工位建设成流水线式装配工位,然后逐步推广到所有常规产品的装配流程。现就流水线式装配工位做简要介绍,如下:
流水线式装配工位主要由部装工位、总装工位、线边库、传动链板、智能起重设备五大部分组成。

部装工位主要负责定点组装产品中较关键重要部件,组装好后,通过智能起重设备起吊运输到总装工位后安装到产品台架上;总装工位为产品的主装配工位,根据装配工艺及节拍平衡,一般分为三到五个分工位,产品台架通过传动链板依次在分工位停留,并安装部件与其他零部件后下线调试并最终进入打包区。
线边库为关键零部件和较常用标准件的放置区,存放一定周期内产品装配所需要使用到的相应物料,以线边库的设立使用来大大降低来回往返仓库领料所耗费的时间;传动链板为根据具体台架设计的专用传动机构,保证产品主体按照设置好的节拍时间进行流动;智能起重设备主要为电动平衡器,可根据所起吊的货物重量自动调节平衡,操作者轻轻推动即可进行后续安装作业,使用此设备可降低装配过程中等待起吊设备的时间。
以上即为装配流水线的主要构成部分,相关设备的前期调研选型工作已经开展,并对装配工艺进行了初步的拆分重组。

自动化应用
目前仅焊接工位使用焊接机器人进行平板类设备的焊接作业和轴盘类零部件自动化专机焊接辐板组件,其他工位与作业工种使用机器人或自动化设备较少。
计划焊接工位再增加一台框架类产品的专用焊接机器人,其他工位根据情况更多得应用自动化加工设备,比如涂胶粘砂工位的自动粘砂设备、表面处理工位的抛丸喷砂打磨设备和滚筒类部件的自动化焊接专机等自动化设备的普及应用。

立体仓储与AGV小车
随着近几年识别技术水平的发展进步,立体仓储与AGV小车已被越来越多的企业所接受、使用并依赖。立体仓储与AGV小车作为现代汽车制造业准时制物流的“致胜法宝”,也必将“飞入寻常百姓家”,逐渐成为一般制造业的“标配"。
公司根据场地限制与实际需求,准备先行推广AGV小车在装配工位零件配送至线边库和机加工位物料转运这两个常见场景中的使用,后期场地问题解决后建立立体仓储并接入控制层信息,进而打造自己的准时制物流与智能配送。

设备控制层
生产作业现场和智能设备会产生大量实数据,这些生产数据可以对企业的快速决策起到重要作用。而单纯待在设备内部的数据对实际生产没有任何意义,只有将这些信息、数据收集控制起来,才能产生价值。

DNC
DNC (Distributed Numerica Control) 称为直接数控,也是网络化数控机床常用的制造术语,其基本原理是使用计算机对具有数控装置的机床或机床群直接进行程序传输和管理。

智能工厂
设备网络化管理通讯,取代了纸质数控程序的传递和手动输入程序的低效率将设备统一联网管理,实现高效准确的程序传输,帮助设备发挥最大价值。实现车间的完全网络化管理,为不同车间生产需求搭建多样的车间网络系统,消除车间数控设备之间的信息孤岛。彻底改变以前数控设备的单机通讯方式,全面实现数控设备的集中管理与控制。
NC程序管理更加规范化。DNC系统完善的程序传输流程、严谨的用户权限管理、方便的程序版本管理以及良好的可追溯性,实现对NC程序全生命周期的跟踪管理。
明显降低工作人员的劳动强度。服务器端无人职守、设备端全自动远程传输操作者不用离开设备就能完成程序的远程调用、远程比较和远程上传等全部工作明显减少了操作者因程序传输而在车间现场来回奔波的时间。车间现场更加整洁。DNC系统实现了NC程序的集中管理与集中传输,车间现场不再需要大量的台式计算机及桌椅板凳,取而代之的是少量美观大方的现场触摸屏,整个车间显得更整洁,更符合车间精益生产管理的要求。
工位现场终端
生产现场的数据相当一部分仍然要依靠生产现场的作业人员进行收集,由于生产现场作业人员身兼生产与收集数据两职,若采用原始的人工收集方式,不仅输入速度慢,而且出错率高。数据分散在许多不同的工序环节,需要利用工位固定终端或手持终端把条码作为纽带把各个生产环节的信息联接起来,从而跟踪产品从生产开始直到装配入库发货的全过程。


制造执行层
MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时异常时,MES能对此及时做出反应、报告,并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动,有效地指导工厂的生产运作过程,从而使其既能提高工厂及时交货能力,改善物料的流通性能,又能提高生产回报率。

柔性排产,优化生产

订单评审 - 提高计划执行性,缩短生产准备周期
根据订单配置要求,使用MES系统快速组织BOM信息;
系统将配置保存为计算机策略,实现数据重用;
工艺数据、物料库存、交货期等约束条件评审。

物料使用策略 - 将行政命令转换为计算机指令

将人工经验转協为系统排产笔略,本互式排产
更加快速应对动态的市场和不断变化的的需求。
将产能约束和优化规范整合到生产排程。
准确和快速地对应与客户需、要求相关的订单,满足生产计划
增加工艺评审及生产资源评审,提前发现和避免生产瓶颈以及物料短缺
自动处理各个部门的质量限定。
生产进度实时统计。

计划分解与自动下发

准时制物流

条码划分,供方源头管理

零部件管理规范
C3-单品级别管理
指建立可追溯性、防伪功能意义十分重大的关键、重要总成、零部件,对该类总成、零部件的每一个件给予一个唯一的编码。
生产时需要在该类总成、零部件上粘贴条码及对应明码的标签或采用DPM技术直接刻印;总装时,必须逐一扫
描该类总成或零部件的唯一身份代码,并建立总成号与其所属的关重物料的唯一性关联,记入质量底档。
C2-批次级别管理
指建立可追溯性、防伪功能意义较大的总成、零部件,对该类总成、零部件的每一个生产批次给予一个的编码。
生产时需要在该类总成、零部件的产品或外包装上粘贴条码及对应明码的标签;总装时,必须扫描或录入该类总成或零部件的批次身份代码,并建立总成号与该类物料的批次信息关联,记入质量底档。
C1供应商级别管理
对于一些关重零部件,由于材质特殊或体积微小,无法粘贴或打刻质量追溯信息,将记录用供应商信息。将供应商编码制成条码标签,粘贴在装配工位上;总装时,扫描该类物料对应的供应商条码,并建立总成号与该类物料的供应商信息关联,记入质量底档。
C0-品号管理零部件
对于一些非关重零部件,无需进行质量追溯管理。

原料入库检验
根据入库信息自动生成“来料质检单”。
· 检验项目
· 检验标准
· 检验结果
实现质检任务自动提醒
· 短信
· 通知
· 超期报警
让步接收,系统电子审核
“合格”物料方可生产领用
“不合格”物料入待处理区

采用条码化管理,实现生产物流全程可追溯
从物流的分时配送、生产缓存区接收到生产上线、成品入库,实现厂内全过程物流条码跟踪到物料的厂家、批次及使用状态。

拉动式生产,提升物流作业效率

生产现场作业

电子化派工管理
· 生产计划审核确认后,自动下发至工位相应接受终端
· 工人登录终端即可查看当天生产任务
· 班组长可使用终端现场派工、作业调整。

现场工艺管理与作业指示
· 电子版图纸、作业指导书自动下发至接受终端,无纸化作业,降低制造成本。
· 自动获取最新版本图纸、作业指导书,无需人工回收与发放。
· 严格权限控制,保证数据安全。

提供实时数据,使得生产一目了然
· 实时显示当前生存状态,实现生产过程透明化
· 减少报工工作量,实现无纸化生产生产
· 异常立即反馈,以确保快速响应
· 采集的数据与产品关联、统一标准不依赖于硬件设备还可以通过移动终端访问。
· 员工可直接得到关于其绩效的反馈,以便于优化改善。

物料数据采集与防错

设备数据采集与状态实时监控
· 实现不同品牌设备联网与控制,消除“设备孤岛
· 实时记录设备状态
· 自动、清晰的数据采集,避免反馈信息的却是、错误与延迟
· 高质数据可用于后续评估与分析。

设备KPI指标自动统计

异常呼叫闭环处理,质量管控全程追溯
异常及时应对,保证订单及时交付-创新呼叫系统
· 将呼叫分类,信息直达相关班组。
· 呼叫计时,结果记录,自动统计维修人员绩效。
· 异常滞期,逐级上报,打破管理黑箱。

加工过程质量数据采集

生产监控系统

质量管理

基于实时数据的生产监控
· 所有的评估和分析工具均访问同一个即时更新的数据库
· 以图形化方式呈现数据有助于全局概览及支持决策
· 可实现全流程、全工序过程的全局浏览。

多层次数据逐级拆分,各取所需

打破管理黑箱,让问题浮出水面

实时呈现生产讯息、警示及仪表看板,使管理落地
· 运营大数据、云计算等技术深度挖掘数据价值,让管理决策“有据可依”。
· 运用图形化处理技术,让生产过程“一目了然”
· 通过移动终端,实现BYOD管理模式,让管理“随心所欲”

办公随时随地,效率迅速提升
· 管理人员:随时、随地获取企业运营实绩。
· 市场人员:实时与售前售后客户沟通并及时与公司信息共享。
· 调度计划:实时获取生产进度。
· 维护人员:能远程及时诊断设备状况。
· 作业人员:生产计划与响应。
· 采购库存:实时获取库存信息。

图形化、多维度的数据分析与决策支持
· 分析维度一经营、生产、质量、设备、环境等;
· 多样式图形化数据展示一分组/明细表格、柱形图、条形图、智能仪表盘等。

员工与设备管理

设备点检、保养管理




