走好这几步,抓住智能制造的未来
——畅享CIO讲堂演讲实录

来源:畅享网  
2016/7/1 17:58:06
“2009年,中国重汽与德国曼集团确立战略合作关系,中国重汽济南动力部承担中德双方合作开发的卡车项目中关键部件-曼D20/D26发动机的生产。在引进国际先进设备与装配线、建设MAN新工厂的同时,动力部领导提出"以先进的管理理念打造世界级工厂"的要求。”

本文关键字: 智能 制造业

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大家下午好,非常荣幸接受畅享网的邀请,我在企业中一直从事信息化的工作,把一些经历、体会和大家共同交流一下,主题是"智能制造引领企业创新发展",共分为三个方面:从产业发展看智能制造、个人实践分享、展望。

"从产业发展看智能制造"这个话题有点大,我在制造业工作了有20年的时间,对制造业有一定的了解,我国有三大产业:农业、工业、服务业。2000年在武汉李昌平上书当时的总理朱镕基的一封信中三句话是:农民真苦、农村真穷、农业真危险。的确,作为一个农业大国,农业对中国的发展作出了很大的贡献,提升,这也是一个不争的事实。自从2004年1月起,每一年的中国中央一号文件到2014年全部都是关于农民、农村及农业的,也就\是说在政策层面,我们对国家、对农业给予了最大的关注。服务业第三产业在GDP中的占比是一个国家是否发达的标志,当时提出的一个概念就是发达国家GDP占到了70%,大力发展服务业第三产业成为很多国家的目标,也是很多国家先进的一个标志。那么工业或工业化是一个什么形象呢?高投入、高能耗、高污染,基本上全是一些负面的效益,我觉得还是比较低的一个评价。但实际上工业、农业、服务业哪一个更重要呢?


这是我查到的各行业乘数效应,大家可以看到对经济的发展、促进制造业还是不可替代的。制造业的道路在哪里呢?这也是这几年大家思考的一个目标,我们国家前几年搞过一个两化融合,当然两化融合对于企业信息化人员还是一个很好的机会,但是两化融合一个很大的缺点就是信息化有余、工业化不足,比如在工业基础比较差的情况下谈信息化其实是一个空中楼阁,很难真正做到两化融合。在这个情况下德国工业4.0的概念,这个大家都耳熟能详了,我就不再班门弄斧了,包括美国、英国、瑞典、法国、日本都在提高制造业制造水平的基础上分别提出了自己的概念。

美国《先进制造业国家战略计划》、《重振美国制造业政策框架》、《先进制造伙伴计划》共同作为美国促进先进制造业发展的"再工业化"一揽子计划,英国"高价值制造"战略,瑞典的"再工业化"成果卓著,全球竞争力排名最高升至第二位,日本的"再兴战略",法国的"新工业法国",我们国家也提出了中国工业总体规划:三十年、三步走。


咱们可以比较一下中国制造2025和德国工业4.0的共同点是什么?或者它们的区别在哪里?中国制造2025是中国政府的政策,但更多侧重于产业和政策,而德国基于先进的制造业水平,它更多地是从技术、模式,但是它们都有一个共同点就是极力推崇智能制造,这也是给我们所有的从业人员指明了方向。智能制造包含5个方面产品、生产方式、服务、管理、装备,这是一个很大的概念,涉及到每一个行业、企业,它的体会或发展方向是不一样的,走好哪几步才能把握好智能制造的未来呢?我觉得从我的体会来讲,首先是装备的智能化是关键点,设备高低是你能否实现智能制造的关键点,还有管理智能化,管理整个水平决定了智能制造的水平,我觉得在企业当中,信息化的概念是ERP,ERP谈了很多年,但是有一个概念被人忽略了,前段时间我听到了一个教授演讲,他就提到MES制造执行系统是多年被忽略的一个概念,是最近几年才开始进入大家的视线,而我觉得制造执行系统是智能制造的一个基础,一个企业制造业能否把握机会,制造执行系统是很关键的。

下面我就把自己的一些体会和各位汇报一下,我们中国重汽济南动力公司实行了信息管理平台及制造执行系统,这个项目启动是在10年、11年的时候开始选型,那个时候就在想ERP概念太大了,实话实说ERP成功的并不是很多,取了一个管理信息平台比较柔和的概念来推行我们的系统同时那个时候我们就体会到要提高信息的制造业,要发展基于车间级的管理,也就是制造执行系统,我们不想分为2个而是把它融合在一起。

济南动力部是中国重汽发动机两大专业生产基地之一,厂区占地面积27.185万平方米,生产面积12万平方米,总投资约30亿元。产品主要包括:WD、MC系列柴油机、燃气发动机、再制造发动机、发电机组等。生产制造过程主要包括缸体、缸盖、曲轴、齿轮室、飞轮、飞轮壳、连杆等七大总成加工,以及整机装配、调试和涂装。

WD615系列产品拥有以美国辛辛那提加工中心集群为主的缸体加工线、以日本三菱加工中心集群为主的缸盖加工线等8条先进生产线,制造工艺和装备居国内先进水平。形成了功率覆盖240-460PS,排量10升和12升,燃油、燃气系列发动机产品,年产能力达12万台,满足国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ排放标准。特别是开发的燃气机,自投放市场以来,凭借其高可靠性、节能环保性深受用户青睐。

MC系列产品的发动机缸体、缸盖、曲轴等七大总成加工线采用了德国Heller公司MCH、MP、MPC系列加工中心、自动组合机床及德国DURR公司的超高压清洗机、MAUSER公司的专用加工机床等设备,生产线配备了先进的生产过程监控系统,实现了每个工序工件的自动识别、自动加工及在线自动检测、实时监控、数据的自动采集等功能。缸体采用了蠕墨铸铁材料,填补国内空白;缸体、连杆的加工采用了世界先进的涨断技术;MC系列发动机功率可达到300--540马力;排放标准满足欧Ⅲ、欧Ⅳ、欧Ⅴ排放标准,即将投产的MC11、MC13发动机年产能10万台。

中国重汽发动机核心总成及零部件全部实现了集团内自制,以先进的生产装备和工艺、TS16949质量体系、精益生产方式保证了加工和装调质量,主要配套件选用国际知名品牌产品。尤其是与德国曼公司合作以来,通过对曼发动机制造技术的消化吸收,进一步提升了中国重汽发动机质量水准。

2009年,中国重汽与德国曼集团确立战略合作关系,中国重汽济南动力部承担中德双方合作开发的卡车项目中关键部件-曼D20/D26发动机的生产。在引进国际先进设备与装配线、建设MAN新工厂的同时,动力部领导提出"以先进的管理理念打造世界级工厂"的要求。

为此,济南动力部从发动机缸体、缸盖的加工到整机装配全生产过程分别入手,运用信息化的手段实施发动机MES系统,对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理,以提升整体管理水平。


这是我们整个系统整体的一个架构,可能很多集团化的企业都存在这样一种情况,看到我们的管理有工业管理、技术管理以及订单管理,基于质量、技术、设备、生产以及物流这些管理。


这是我们整个软件实施的架构,可能很多都有相似之处吧。首先我介绍下我们整个自动生产线的实时监控,全套引进了德国公司指定的机床设备,通过西门子我们了解到当年欧盟对中国是限制出口,当时08年欧洲经济危机,欧盟也允许出口但是关掉了很多功能,即使这样在中国也是很先进的,基于整线的自动化水平,实施监控系统可以追踪数据的统计,功能是比较简单的,我们现在也正准备把这个系统做扩展升级。


这是我们整个系统结构图,所有生产线的设备全部联网通过交换接入到局域网中,管理层可以实时去查看生产线的状况。

这就是我们整个生产线总体监控,每个图标的颜色代表不同状况,绿色代表设备正常运行,黄色是待机,红色是故障,我们在办公室就可以实时看到生产线运行状况。当我们点击进去其中任意图标可以看到操作者时间、质量状况都可以实时监控,对数据的实时采集在运行当中比较明细的看到。


这就是缸体线网络连接状况,一旦某台设备出现故障的时候会出现红色报警,设备人员及信息化人员就可以看到,及时的去解决问题,提高了生产线整体的管理水平,10-12年这三年我们开始实施这个项目之后,不管是企业总体生产效率、OEE等都得到了提高,提高了整线的管理水平。

主要从工艺、采购、物流、生产监控等这些方面来了解下,首先是从设计BOM到制造BOM,BOM在企业当中应用的范围还是很广泛的,不管是技术部门、生产管理部门、采购部门、物流、装备加工、财务部门都会应用到。很多集团化企业都存在这种情况,工艺管理是集团统一管理,生产制造是各二级公司去实现,但这就造成了设计与制造脱节的情况,在以往的情况,我们的生产计划直接关联的集团BOM,物流状况、质量问题都不可能在设计BOM中体现出来,这就造成我们的生产计划不能够实时的制造生产。后来我们就改变了一种方式就是在我们和集团之间做了一道闸,这样集团数据不会直接进入,而是进行比对差异之后就可以及时通知到工艺人员。


根据工艺BOM比对出生产的BOM变更单通过替换件最终生成的是制造BOM,这才是真正指导我们的订单、技术评审、配置确认,这就保证了我们的配送、生产计划的准确性。

在制造企业干过的可能都有这样的体会,工艺差异件和现场有差异的,像工艺缺件、出口产品指定的零部件这些问题原来是很难在系统中体现出来的,以往的编制人员会把它做成excel表,生产计划和生产的BOM产生出来和excel表进行比对,自动生产配送计划,这个工作大概用4个小时的时间,现在我们做了一个替换件来完成。


第二部分就是打通供应链,实现供应商协同效应,供应链协同是一个很复杂的环节,涉及到生产过程、供应商、物流等,解决好供应链协同将极大的促进生产。在我们的系统中因为供应商存在系统比例的概念,这些数据都可以自动管控,做的最好的地方是电子商务平台实现供需双方互动,这就是我们的电子商务平台,大家看到比较简单,因为供应商登陆就可以看到这个平台有采购订单、发货、物流情况,合同等,每个供应商都可以看到自己的信息,实现了需方和供方的交互,供应商通过平台可以查询到每一个零部件的库存情况,包括订单、发票结算情况。


系统为供应商提供单据及包装标签打印软件,尽可能的源头管理,会使信息化工作的事半功倍!为了实现标准化,由我们来统一软件的应用,供应商可以通过软件打印发货清单,现对创新一点的就是大家可以看到下面有个二维码,这个二维码可以集成发货清单的所有信息,产品的数量、编码、名称、批次号都可以集成到这个二维码中。


这是给我们供应商打印的标签条码,关重件采用二维码进行质量追溯。二维码主要应用于交货环节,就是供应商把货送到物流仓库的时候,收获人员拿扫描终端扫描二维码就可以把整个发货订单所有信息全部接受过来然后对终端上的数据点货就可以,没问题点击确认整个货就收进来了,极大的提高了收获的效率和准确性,以往我们的仓库物流在收获的时候会出现汽车排队很慢的这种状况,这种方式很简洁、方便,确实提高了效率同时也减少了错误发生。


这就是我们终端的是实际情况,可以扫描每个单据接受数据,同时系统会根据质量验收标准生成物料的质检单,大大提高了质检的速度。我们的采购人员可以从系统中看到这个数据,每笔订单的数量及到货情况及未到货情况,我们的供应商其实也可以看到,这样便于双方的交流及时保证货物的供应。应该说采购环节是一个很漫长的过程,因为供应商信息化水平还是参差不齐的,过程很缓慢,但是我们坚持去做,应该说这四年来,虽然不断也有些问题,整个应用效果还是比较好的,对我们采购工作也是一个极大的促进。

第三部分就是精准协同的物流配送,因为物流其实是一个很复杂的环节,也影响到生产的进度。主要关注两个方面:时间、数量,在保证数量的情况下还要保证时间,及时的配送到。配送的原则:分时,天分若干时段,按时段使用进行分拣和配送;拆箱,当生产线不能放下全部物料时,按货架满排量和生产节拍自动拆箱;满箱,当一个时段配送的物料不满一箱,而后面的生产还需要使用该物料时,自动满箱配送,以减少物流、搬运及现场验收的工作量;消耗线存,当物料在线边有货时,优先使用线边库存,减少配送数量。因为每种物料的要求是不一样的,我们把所有物料进行分类,哪些物料是能拆箱、哪些不能拆箱,这些都有很精细的计算,在系统中体现出来。在我们整个物流配送的环节,实现条码化,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。

第四部分就是实时、精益的现场管理,最初的概念就是基于车间层次的管理,这也是MES最标准、实际的一个功能,在这个过程中数据采集是很重要的一个步骤,数据采集,物料数据采集(物料Lot No或S/N信息),加工过程采集,扭矩、角度、压力、位移等都会影响,设备监控、装配防错、物料拉动、异常报警。


现场数据流

DLIMS系统将当日生产序列发送到上线工位的HMI中,现场工人根据生产序列及作业指示,完成加工作业。物流部门根据DLIMS系统中的生产序列,将所需物料按照上线序列,分时配送至指定工位。工位设备配置:ZQ HMI、条码扫描枪,每台发动机到位时,系统会自动提供装机指示,错装、漏装时,系统予以报警提示。我们的系统和PRC进行关联,会实时读取链接的数据,同时在系统中会做限定,这样一旦出现超限的时候系统会报警提示防止错误产生。发动机质量档案提交,用于质量双向追溯,下线确认,系统自动报完工,根据实际制造BOM,完成物料核销。

下一部分是透明化的生产监控,现在制造业不仅仅是生产制造的管理,更重要的是提供决策支持。生产计划监控:监控生产计划完成情况,以及生产计划执行情况查询。产量监控:根据生产现场设备实时生产状态反馈,系统以图表的形式直观监控生产计划完成情况,生产线产量等情况。装配线监控:根据生产现场设备实时生产状态反馈,系统可直观监控装配线在制品装配工序、产量等情况。机加线监控:根据生产现场设备实时生产状态反馈,系统可直观监控机加线在制品机加工序、产量等情况。质量监控:通过收集生产现场质量检测仪器数据、巡检员与自检人员检验结果,系统可实时监测在制品质量状态。在制品监控:通过生产现场设备生产状态信息、在制品加工工序等信息,对生产线上在制品和缓存区在制品进行监控管理。对于装配线需要显示线边物料的详细信息。财务监控:通过生产现场设备生产状态信息、在制品加工工序等信息,计算出半成品实时工时费用等。


这就是我们的生产线24小时上线的情况,可以看到实时的生产数据都可以在系统中及时看到。


这是整个生产线进度图


车间产量监控图,对将来产量的趋势预测提供数据支持



这是整个设备运行状况,MC运行监控

生产数据逐级汇总,从工位级、车间级、工厂级,每级的管理者都可以看到相关信息。基于以上这些情况,我们在生产制造过程中做了些工作同时也考虑做智能制造的升级工作,MES中有大量的数据,也可以根据这些数据进行分析。



主界面:将系统主要管控内容在主界面集中展示,充分体现重汽智能制造管理水平。


视频监控:在监控点设置球面摄像头,实现360度现场实时监控。按工件到位信号录制关键工位的视频,并与工件号绑定保存,便于追溯查询。


设备监控:体现装配、机加工车间平面布局效果。通过不同颜色表示设备运行状态。数据来源:通过与MES系统集成,获取生产进度和设备运行状态。设备监控界面可设置滚动频率,用于滚动显示装配线、分装线、机加线等各产线的生产监控信息。


生产环境监控,通过增加传感器,实现对现场的温度、湿度、粉尘的采集与监控。


能源监控,通过增加采集设备,实现水、电、气的能耗采集。

基于以上各种应用,我们可以进行大胆的数据分析,实现生产监控分析:生产进度、产量统计、节拍分析等,产品质量分析:一次检验合格率、产品合格率、废品率/返修率、故障TOP N等,资源消耗分析:水、电、气,售后服务分析:服务成本分析(同比、环比)、故障分布分析(底盘、发动机、变速箱……)、服务满意度、故障率/报修率。通过分析可以对我们的决策提供支持,改善生产过程。

最后就是:精准、高效的车间核算,在企业当中其实是很复杂的一个环节,配套件按生产计划核销,获取生产线上各生产计划的订货号对应的制造BOM,通过制造BOM计算物料图号及数量,将物料从线边库进行核销出库。对退回供应商的物料,系统自动生成红字暂估,并转返销出库,生成营业通知单。采购部进行入库确认时,正常入库和红冲的统一计算,保证财务结算的准确性。生产效率提高25%,通过对生产信息的智能化分析和跟踪,不断挖掘设备以及作业潜能,提高生产效率,持续改善管理目标。实现精益化生产,通过触发式自动数据采集,减少录入环节,为各级生产管理人员提供所需实时生产数据。达到双向质量追溯,通过生产前预防、生产中监控和生产后分析等质量管控方法,从而提高产品质量水平。提高生产执行能力,采用先进的制造物联技术,规范管理、将车间生产的"黑箱"透明化,提高企业的核心竞争力。


工业4.0 关键要素


对于我们来讲,把握智能制造的时机,基于自己企业的实际状况去做,对于我们信息化工作者来讲是一个很好的契机。现在也感受到了制造业的情况并不是很好,目前看还没有回暖的迹象,但是制造业毕竟是一个国家最核心的内容。最后我借用英国浪漫主义诗人在西风颂中的一句话"冬天来了,春天还会远吗?"让我们共同期待制造业的春天的到来!谢谢大家!

责编:胡雪妍
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