文章

MES助力日立电梯提升精细化管理水平

2019-01-17e-works整理

2991阅
本文为“2018年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2018年度,为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    日立电梯(中国)有限公司成立于1996年,企业前身为“广州日立电梯有限公司”,2007年7月更名为“日立电梯(中国)有限公司”。公司主营业务包括:电梯、自动扶梯、自动人行道、建筑智能化系统工程及零部件的研发、设计、制造、销售、安装、维修、保养、改造、技术培训咨询服务等。公司是国内最大单一品牌实施集团化管控的电梯研发、生产、服务基地,多年来综合实力一直稳居行业三甲之列。2018年,年产量达到7.6万台,销售收入超过180亿元,在中国市场占有率超15%,名列中国电梯行业第一。目前公司下属设有7家制造基地,90家营分司,员工20000多人,服务站点1200多家。

    日立电梯是中国500强企业,于2003~2017年公司连续15年荣获“广东省企业100强”。此外,企业还荣获众多荣誉,如“全国用户满意企业”、“全国用户满意产品”、“全国用户满意服务”、国家“管理先进示范性企业”、“国家安全质量标准化一级达标企业”、“高新技术企业”、“广东省装备制造业50骨干企业”、“广东省政府质量奖”、“广州市创新型企业”、“广东省创新型试点企业”等称号。

日立电梯(中国)有限公司广州总部

图1 日立电梯(中国)有限公司广州总部

二、企业智能制造应用总体现状

    根据日立公司战略规划和公司战略部署,公司确定出生产能力构建目标,在制造方面从现场设备的选购、信息系统的搭建等方面全面改善。包括以下主要内容:

    ●车间基础建设:按照最优工艺流程进行合理布局,建设中充分应用模拟仿真避免设计失误,为智能工厂打下坚实基础。

    ●自动化流水线的应用:设备95%以上都是进口顶尖技术设备,加工设备的数控化率为100%,自动数采率95%以上。

    ●MES项目的开展,及关键数据的采集:建立实时数据库平台,对过程控制、生产管理系统数据进行采集。建立了制造执行系统(MES),并与企业资源计划管理系统(ERP)集成,生产计划、调度均建立模型,与设备集成实时收集设备数据,实现生产模型化分析决策,过程的量化管理,成本和质量的动态跟踪。

    ●ERP系统对制造过程的管理:建立企业资源计划管理系统(ERP),在供应链管理中实现了原材料和产成品配送的管理与优化。利用云计算、大数据等新一代信息技术,在保障信息安全的前提下,实现企业经营、管理和决策的智能优化。

    ●以上实施后,全面提升企业的资源配置优化、操作自动化、实时在线优化、生产管理精细化和智能决策科学化水平。日立电梯凭借雄厚的研发与制造实力,成为电梯行业单厂产能规模最大、技术先进的企业。2018年,年产量达到7.6万台,销售收入超过180亿元,在中国市场占有率超15%,名列中国电梯行业第一。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    日立电梯在2008年到2012年期间分别在五地工厂(上海、广州、天津、成都、扶梯)上线了ERP系统,在后续的使用时间里,逐渐发现现有ERP系统对于生产现场管理,产品质量追溯,产能控制等方面做不到“精细化管理”,主要表现在以下几个方面:

    ERP系统对企业生产过程的主体-生产现场管理没有涉及到。即在目前ERP的计划模式下,缺乏对实际进度的了解,因此其每天下达的生产计划存在着不合理的现象(无限产能)。

    目前整个集团的各个制造基地的制造流程不统一,各自按照自己的情况进行生产。导致集团无法统一管控。急需统一各个制造工厂的生产业务模式,方便集团统一管控。

    ERP的流程单到了车间仍然依靠手工安排生产,电梯BOM零件多,制造周期长且人工作业多,造成工单的跟踪困难。

    产品质量信息依靠手工记录,无法对发生质量问题的产品实现快速准确定位,需要消耗大量人力物力进行处理。

    综上所述,希望导入MES项目,结合“精益生产”的管理思想,实现制造过程可视化,提高精细化管理水平,增强管控和科学决策的能力。

    MES项目根据需求,制定以下业务目标:

    ●车间排产:通过MES制定准确、可执行的生产计划(有限能力计划),准确安排各零部件的投入和产出时间,并且支持在情况发生变化时重新计划和排程,生产指令控制精度由每天细化到每小时,使材料、部件及成品库存降低10%。

    ●生产管理:实现按台套生产,并实时了解订单生产进度情况,对生产过程进行管理,包括工单派工、工单报工、工单执行状况、物料使用情况等进行跟踪与反馈,提高生产效率,制造周期缩短10%。

    ●仓储管理:以条形码技术为基础,实现精准库存管理(包含货位管理),改善现有出入库业务及库存盘点作业,提高仓储作业效率,利用条码枪扫描二维码录入系统提高事务单据的处理效率,由4小时提高到实时处理。

    ●条码应用:通过物料条码化管理,车间装箱通过扫描装箱件,自动核对装箱清单,装箱准确率达100%,工程维保在更换部件时,直接扫描所需更换部件的条码,快速获取物料信息,下单给工厂制作。

    ●质量追溯:生产过程中对部件条码进行记录,出现不良时可通过系统快速追溯。

    ●数据整合:实现MES与公司已建设或在建设的信息系统的结合,通过PLM+ERP+MES,实现信息系统对制造过程管理的拓展和深化,满足数字化工厂/智能制造工厂要素条件。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    (一)制造执行系统(MES)实施范围、计划及方法

    日立电梯集团为了统一下属工厂生产业务流程,规划了MES项目。项目初期成立项目筹建组,各个制造工厂制造的主要负责人员参与项目当中。根据项目需求,项目组寻找当前比较出名的厂商进行选型,参与选型的厂商有GE、Rockwell、Camstar、Hand、Sie,经过最终选型评估,选定GE来实施MES项目。

    根据项目资源配置及项目计划,我们将上线工厂分为4批进行实施,主要实施方式如下:

    第一批:成都工厂。由于成都工厂新成立,容易接受新的管理思想,新上系统对业务冲击较小。

    第二批:广州工厂、扶梯工厂。根据成都已经形成的系统模板进行扩展,已满足所有工厂的业务。

    第三批:天津工厂、上海工厂。根据第二批形成的最终版系统进行覆盖式实施。

    第四批:电机工厂、日立楼宇工厂。覆盖式实施,不再进行系统开发。

MES项目计划表

图2 MES项目计划表

    以上所有工厂,都使用统一的信息平台,用以确保各个工厂的生产业务模式统一,同时各个工厂之间能够进行生产的KPI指标的对比。

    (二)制造执行系统(MES)建设情况

    日立电梯MES系统的总体目标是:根据日立电梯的发展战略,结合企业设计和生产管理现状,研究国际国内设计和生产管理系统的发展趋势,规范业务流程,建立统一的信息管理平台,实现数据信息的集成和共享。目前日立电梯MES应用情况如下:

    系统模块分布图:

项目系统模块分布图

图3 项目系统模块分布图

    1)计划排程管理

    排产系统整合ERP系统提供的制造BOM、物料信息、制品工艺路径和产能等信息,建立排程模型,进行有限能力排产。以确保生产交货期为前提,综合考虑生产任务的物料到货时间,生产优先级,均衡化工作负荷、库存以及人力负荷,将生产任务安排到车间各个资源以及工作岗位上。

    具体实现内容:

项目具体实现内容

图4 项目具体实现内容

    2)设备集成与OEE效率

    日立在发展过程中十分注重自动化生产设备的投入,目前有钣金、机加工、电气加工、表面处理等各类设备共2576台套,已建设有西门子PLC控制系统,用于生产加工的数控冲床、加工中心和三坐标测量仪,加工设备的数控化率为100%,用于电梯壁板、层门和轿门加工的生产自动线及堆放生产用板材的立体仓库,2008年,开始购置使用工业机器人用于产品自动折弯、电焊、码垛机喷漆线的自动挂件,2010年为提高设备的网络化水平,建设工业以太网和现场总线以连接车间的自动化设备,2014年引进美国GE公司的生产数据采集设备。2015年公司用于自动化建设和运维投入的资金将达到1亿元。

    系统需要通过采集设备的运行状态信息,对设备生产过程进行实时监控,使管理人员能全面了解和掌控生产加工过程、设备运行和产品生产的实时状况。并即时将设备异常信息以报警方式及短信方式(新增需求)传递到相关终端和移动电话,通知岗位人员对现场设备异常进行排查和处理,恢复生产正常进行。

    同时,需要依据设备的可用率、设备生产性能和产品质量(良品率)等因素计算设备的运行效率(OEE),寻求制约设备效率的瓶颈因素,从而方便客户制定有针对性的提高设备生产效率的管理决策。为了更精细的对生产过程进行监控和管理,需要对车间加工设备的实时运行状态进行监控,并对设备的运行效率进行精确计算,并跟踪设备的停机事件及其具体原因,精确的评估设备生产运行效率,更高效的管理设备,实现精益化的生产管理。生产过程及现场监控情况如下图所示:

生产过程及现场监控情况

图5 生产过程及现场监控情况

    3)生产管理

    生产管理模块主要对企业整个生产过程进行监控和管理,从生产计划下达开始,生产过程控制就同时开始运行,对企业生产过程产生的主要参数进行监控,使得企业管理人员能够实时、准确地了解一线生产信息。

    生产任务采用无纸化方式,系统采用推送方式进行派工,即相关班组和人员可在班前查看待完成工单,同时系统自动推送相关发料需求到仓库,以便仓库及时完成原材料配送。工单执行的过程数据和状态则通过条码或设备的接口,传递到MES系统数据库,MES系统根据反馈的信息,对工单的执行状况进行更新。工单执行状况的监控包括:工单实际的开始时间、结束时间、工单完成量、工单状态、工单异常报警(包括工单超期、不合格品超限)。

生产管理模块应用

图6 生产管理模块应用

    4)质量管理

    系统对产品、零部件的质量数据进行记录,实现对产品、零部件质量状态的跟踪,反映生产现场的产品质量情况,通过对现场产品质量数据的汇总、分析,可实现制造过程的质量监控和质量追溯。为管理决策提供支持,满足企业对产品质量的要求。

    5)仓储物流

    系统通过使用条码采集技术,对仓储中需要管理的库位和物料进行条码定义,在进行出库,入库,盘点业务时,通过条码采集,进行数据收集和操作防错。实现库存数据的及时可视化,减少库存数据错误,减少手工作业,实现仓库作业的标准化控制。同时实现与现有ERP系统的数据集成,完善ERP系统中仓储模块的功能点。

    通过排产软件完成工单分解,并实现工单派发后,系统根据工单要求,自动原材料配送请求(含工单、物料、工位以及配送时间、配送数量)发到原材料仓库,原材料仓库则根据配送请求进行配料,并通过出库操作实现物料的及时配送。对于装箱和装配型工位,系统根据装配订单要求,发送成套配送请求(含工单、物料、工位以及配送时间、配送数量)给仓库,仓库物料清单,生成配送单并自动打印,仓库人员根据配送单进行捡料和配送,并通过选择或扫描实现配送出库。

    在配送方面,MES与AGV进行集成,MES将任务号及配送信息传递给AGV,AGV在指定的位置运送物料到对应的工作岗位。

零件使用条码技术

图7 零件使用条码技术

    6)装箱防错

    通过应用条码校验功能,在选择装箱单后,扫描对应的装箱件条码,系统自动记录装箱件信息,并与装箱清单进行比对,实现装箱漏装、错装提醒。对确定要装箱的订单,可对库存量进行保留,确保装箱时有相应的物料。提高装箱作业的准确率。

应用条码检验功能进行装箱防错

图8 应用条码检验功能进行装箱防错

    7)报表及可视化

    系统将提供基于Web的报表,用户通过报表功能,可以生成报警报表、产量报表、质量报表和效率报表。报警报表能够查询设备的报警记录和系统的报警记录。产量报表可以查询车间产量报表,可以按班次、天、月进行统计,质量报表包括不良品统计报表,不良率、合格率报表,效率报表包括检验及时率报表,欠料信息报表。通过WEB报表系统,可以使生产管理者、生产人员能够方便及时的掌握生产状况,为管理优化提供准确高效的数据支撑。

    系统提供基于WEB的界面,向管理层提供生产动态信息、生产异常信息展示,并可以层层点击,查看相关的详细信息,同时,支持与现场Andon板的集成,实现产量和异常的提醒。可以从车间的维度和订单的维度进行查询。

可视化管理

图9 可视化管理

    8)MES系统集成情况

    我司完成了MES系统的建设,并与企业资源计划管理系统(ERP)集成,主要从ERP系统获取计划、生产订单、物料、工艺、BOM信息等;向ERP提供生产完工信息、送货单、退/补料操作事务、转仓单、装箱领料单等信息。生产计划、调度均建立模型,实现生产模型化分析决策,过程的量化管理,成本和质量的动态跟踪。具体情况如下图所示:

MES系统集成情况

图10 MES系统集成情况

    3.效益分析

    MES项目上线后每个工厂单独进行项目总结,总结的数据均来自正式的生产系统,现归类如下:

    ●材料、部件及成品库存降低约13.48%;

    ●制造周期缩短同期比较平均降低20%;

    ●仓储事物处理效率提高,由4小时提高到实时处理;

    ●指令送货单准时到货率提高12%;

    ●减少纸质打印,年可节省费用约19万元左右,减少人工约5000小时每年;

    ●装箱、装配防错提高到100%,提高不良处理效率;

    ●设备故障率下降2%,设备OEE效率提升5%。

    以上效果转化为投资与回报比,预计3年可以收回投资成本,各个内容的效果数据详见下文阐述。

    3.1 制造周期缩短

    开创性地引入预占料的业务模式,占料时综合考虑仓储库存、采购订单、在制品订单等,按产出日期提前5天即可安排生产计划,实现按工号配套产出,缩短制造周期21.55%。

项目前后制造周期对比

图11 项目前后制造周期对比

    3.2 生产过程效率提升

    生产过程透明化:通过系统或车间大屏生产信息,管理人员能够实时准确地了解订单生产进度情况和工单执行状况及物料使用情况,支持促进生产及管理水平的提高,让管理决策更加精准。

    数据化制作过程-无纸化作业:通过PFMD系统实现在线生产订单制作方式,减少单据打印,预计一年节省350箱A4/A5打印纸,减少5000多小时人工记录时间。

    报工效率提升:结合MES系统实施改变了车间的生产模式,实现线下操作信息向线上操作转移,前工序订单支持合并,报工的订单数量减少50%。消除车间生产信息传递的“信息孤岛”,使车间生产信息流和实物流一致,从而提高车间生产信息真实性和准确性。

    3.3 库存金额降低及配送效率提升

    作业效率提升:物流作业岗位和作业工具都调整,在车间接收区同时完成收发料环节,由上线前2h/次提高到上线后1h/次,提高了50%,出库单据回单及时率提高了17.31%。

    提高库存周转率:材料库存周转率由上线前平均1.97次/月提高到上线后平均2.56次/月,提升29.94%(7月同比:国产件5.45提高5.93,进口件0.57提高到0.94,部件库6.56提高到6.68)。

    降低库存金额:用在途PO代替库存,并将物料接收场地调整至车间岗位,上线后3月到7月材料和部件库存金额同比下降,平均月降低率19.11%。

    3.4 准时产出提高,配套率提高

    实现按台套生产,并实时了解订单生产进度,管控生产过程,包括工单派工、工单报工、工单执行状况、物料使用情况,生管根据实际产能均衡下达生产指令,并按工号同步下达到生产车间,取消车间二次排产。

生管根据实际产能均衡下达生产指令

图12 生管根据实际产能均衡下达生产指令

    3.5 供应及时率提高

    下达的PO要求供应商在1个工作日内进行答复,确认能否在PO要求到货日期内生产完成。备料人员提前5天生成配送送货单,要求供应商根据送货单数量进行备货和捡货,严格按送货单需要日期配套送货,材料供应及时率提高12%。

项目上线前后供应及时率比较

图13 项目上线前后供应及时率比较

    3.6 追溯效率提高,装箱效率及准确率提高

    通过物料条码化管理,装箱时采用PDA扫描装箱件,自动核对装箱清单,防止装箱错误,实现装配防错功能(相同图号不同作业的关键件外观结构相似度高),装箱准确率到达100%,录入收集数据,提高工作效率,并实现无纸化管理,提高查询和分析效率,追溯效率用时80%。

项目上线前后追溯率及防错效果比较

图14 项目上线前后追溯率及防错效果比较

    3.7 设备故障率降低、OEE效率提升

    生产设备连接到MES系统,远程监控设备运行状态,发生故障实时报警并反馈到维修班组,通过设备运行效率分析,为设备运维提供数据支撑,故障率由8%降低到6%,设备稼动率88%提高到90%。

责任编辑:程玥
本文为e-works原创投稿文章,未经e-works书面许可,任何人不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用。如已是e-works授权合作伙伴,应在授权范围内使用。e-works内容合作伙伴申请热线:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
读者评论 (0)
请您登录/注册后再评论