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中信戴卡借助信息技术实施智能化生产线

2019-01-22e-works 整理

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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

    中信戴卡股份有限公司于1988年成立,是由中信集团投资组建的中国大陆第一家汽车铝合金车轮制造企业。经过30年的发展,公司已经成长为全球最大的铝车轮制造商,连续10年产销量全球第一。2011年中信戴卡以全资并购德国KSM铸造集团为标志,由单一铝车轮制造企业成为铝车轮、动力总成、底盘、车身零部件、装备制造、模具制造、表面工程等多元产品平台的全球化综合汽车零部件企业集团。目前,公司在全球共有制造基地25个(其中海外基地7个),为全球前十二大汽车厂提供同步研发及产品配套服务。

    中信戴卡为奔驰、宝马、奥迪、大众、标致-雪铁龙、雷诺-日产、通用、福特、菲亚特-克莱斯勒、丰田、本田、马自达、现代-起亚以及一汽、上汽、东风、广汽、北汽、长安等国外、国内主要整车制造商配套供货。在欧洲,半数以上的汽车上都有“戴卡制造”的零部件,具有较强的供货能力。

    中信戴卡公司通过技术研发,形成了多项核心技术,并拥有发明、实用新型、外观各类专利共3100余项,平均每年申请专利500余项。专利数量在河北省排第三位。2003年以来,公司每年为海外汽车企业同步开发新产品数量均在200项以上,参与制定的国家和行业标准数量位居行业首位。

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图1 中信戴卡股份有限公司

 

二、企业智能制造应用总体现状

    中信戴卡以提升公司整体竞争力为目标,综合应用工业互联网、智能化装备、云计算、大数据、人工智能等先进技术,实现从设计、生产、维护全生命周期的创新应用。项目涵盖了智能化研发设计平台、柔性化铝车轮生产线、工业网络、生产数据采集与可视化平台、生产及运营管理协同化平台、大数据分析平台等系统的建设,分别从设备控制层(PCS)、数据采集存储(SCADA/Historian)、制造执行层(DMS)、研发(PLM/PDM)、运营管理(ERP)、可视化展示分析(Andon)等层面进行整体规划、分步建设,使各系统间系统紧密集成,在自动化、信息化的基础上,利用物联网、智能服务计算、大数据等新兴信息技术,进行统一的资源协调、优化管理和经营。

    公司目前已经在国内外建设完成4条高度自动化生产线,拥有自主知识产权的多项核心自动化设备,均为行业内首创或率先应用。软件方面,公司已建立PLM、ERP、MES等业务信息平台,拥有技术优势、人才优势、机制优势和设备设施优势,具有良好的实施基础。
 

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    本项目目的和意义在于最终形成一套集智慧研发、智慧生产、智慧物流、智慧设备保全、智慧质量管理于一体的独特的基于铝车轮生产全流程的智慧制造管理系统,并拥有自主知识产权。由此也会形成一系列的汽车零部件行业的技术标准,包括二维码技术标准书、DMS技术标准书等。一方面将来可以在其他铝车轮厂进行推广和应用,另外一方面可以在汽车零部件行业进行广泛而深入的推广和应用。

    中信戴卡工业互联网工作的推进,可实现实物流与信息流的统一,在提高铝车轮生产效率、稳定产品质量、降低生产成本、创新企业管理模式、保障安全生产、节能减排等方面都会带来显著成效。同时,对戴卡的轮毂生产方式、订单相应效率、产品质量和物料的可追溯性及提高产品附加值方面都会带来巨大提升。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    按照《中国制造2025》的指导思想,从轻量化铝合金车轮智能制造的应用需求出发,紧扣关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能优化控制、供应链优化,实现制造模式、管理模式及商业模式创新。

    (1)以轻量化汽车零部件为载体,以多品种、小批量、定制化为目标、以自动化、智能化为基础的全过程非接触时柔性化制造模式创新。

    通过本项目,中信戴卡将创造性的建设高度柔性化的铝车轮6号线,实现不同轮型产品混线在线生产并实现“0”切换时间。

  • 建立高效信息控制系统

    信息控制系统是柔性制造系统的中枢神经,它关系到整个系统是否能准确顺利的运行。协调供产线内部各环节进行及时有效的配合。中信戴卡通过自主开发的MES系统和自动化控制系统的建设和完善,实施监控各单体设备的运行状态和生产节拍,通过激光二维码识别系统全程实时监控每一个产品的参数、位置、质量、状态等信息,可实现每一个产品的精准追溯,结合100%检测设备可实现单个产品的精准差异加工,实现动态资源分配调度、个性化制定化加工混线生产能力,结合配置柔性化生产单元及涂装线,实现设备利用率最大化,提高生产效率。

  • 建设精准追溯识别系统--二维码追溯系统

    利用激光二维码刻蚀和读取技术建立完善的单个产品追溯体系。每一个产品赋予唯一的二维码。

    产品精准分选、加工:借助唯一二维码,可实现精准定位产品位置、分选、计划排产,结合100%检测设备信息绑定,可实现根据每一个产品的差异性进行个性化加工,为实现定制化、个性化生产模式提供基础。

    质量追溯:通过二维码可以查询获取成品从原材料、生产、包装、销售等全生命周期信息,同时在生产过程,可实现自动质量追溯与防错,一方面,有利于零部件和整车企业对产品的全生命周期管理、产品质量改进及缺陷产品召回,加快企业服务化转型升级,促进零部件生产企业、整车企业、维修和流通领域的诚信和品牌建设;另一方面,在开放的售后服务市场下,防止假冒劣伪配件事件发生,维修配件质量能够得到保证,配件供应渠道信息透明化、公开化,保护消费者权益。

    (2)以系统集成为基础,以智能决策为手段的管理模式创新

  • 以系统集成为基础

    公司经过近年来的信息化建设,先后建立了以PLM系统为核心的智能研发信息平台,以ERP系统为核心的管理信息平台、以MES系统为核心的制造信息平台。

    智能研发信息平台方面,实现了产品设计、模具设计、仿真分析、试验分析一体化协同研发设计平台,实现了中国、北美、欧洲等地全球24小时不间断协同研发工作模式。产品设计数据、工艺数据、仿真分析数据、样品实验数据以及小批量试制数据实现全球范围共享,建立产品研发全球数据生态圈,为缩短产品研发周期,降低产品研发成本提供了有效的支持。

    上下游供应链及智能决策方面,建立了以ERP系统为核心的管理信息平台。核心ERP系统实现了企业财务业务一体化管理,为成品精细化核算、集团一体化管控提供系统支持。与上下游供应链方面,通过系统接口和EDI系统,实现ERP与采购平台、主机厂、第三方物流等业务信息的集成。包括供应商管理、采购计划、采购订单、采购收货、物流发运、在途信息、异地库信息、主机厂需求、发货计划、采购结算,销售结算、物流结算等业务功能集成。集团管控方面,通过BPC系统,实现了集团上下各级子公司关联交易自动对账、财务报表合并、报表分析、预算控制等功能。

    MES为核心的制造信息平台,以工业网络、产品二维码、设备联网等为基础,通过数据采集和分析,有效管控生产及运营全流程,主要包括全面管控计划调度、生产作业、物料流转、检测判定、设备维保、工装准备等作业;强化设备维保,提高设备的稳定性,降低设备故障率,减少设备故障停机时间;基于对现场物料、设备、工装资源状况的实时掌控,优化排产、及时调度,提高生产组织效率,降低设备等待、空闲及其它异常时间,实现产能最大化;通过对检测和判定实绩的统计分析控制,优化改进工艺控制,提高产品的一次合格率;降低物料及能源介质的单耗,提高原材料、在制品的周转率,降低库存积压;最终形成信息流与物流、业务流的统一的数字化工厂:

    在此基础上,以业务流程为主线,实现了业务流、信息流在三大核心业务平台中全流程的集成与统一。实现了从自动化生产设备、数据采集、生产管理,到经营管理和决策的纵向的集成,同时也实现了从供应商到智能工厂到物流和客户的横向的集成。

  • 以智能决策为手段

    “数据”是工业智能化的核心驱动,包括数据采集交换、集成处理、建模分析、决策优化和反馈控制等功能模块,表现为通过海量数据的采集交换、异构数据的集成处理、机器数据的分布(边缘)计算、经验模型的固化迭代、基于云的大数据计算分析,实现对生产现场状况、供应商企业信息、上游主机厂用户需求的精确计算和复杂分析,从而形成企业运营的管理决策以及生产作业(设备运转)的控制指令,驱动从设备、生产、运营到营销的业务活动的智能和优化。

    中信戴卡在工业互联网的基础上通过PLM、ERP、MES等系统已经积累了大量的业务数据,包括:产品结构、工艺策划、供应商、物资材料、工装设备、生产计划、生产谱系、质量控制、成品供应、售后服务等多业务领域的数据,它们将成为工业大数据分析的基础。

    2016年开始,中信戴卡通过引入SAP BW和BO模块,建立企业级统一的大数据存储、建模、分析、决策平台,各业务环节均可在此平台通过大数据技术将采集数据进行大数据分析、建模以及与现有信息系统的集成应用。从而实现生产制造、采购供应、售后服务业务全流程的数据存储和集成贯通,为企业各业务环节的优化提升和集成应用提供数据建模、检索、分析洞察等服务,并在设备预测维护、工艺相关性分析方面展开进一步研究。

    3.效益分析

    (1)经济效益

    本项目完成后形成的中信戴卡年产300万件轻量化铝合金车轮智能工厂,提高铝车轮生产效率、稳定产品质量、降低生产成本,预计可增加销售额12.3086亿元,新增利润1.2557亿元,投资利润率达到15.3%。

    本项目通过MES、ERP和PLM信息化系统集成,实现生产全过程信息化和工厂全部设备的高度网络化、智能化和柔性化,实现财务业务一体化,资金流、物流、信息流全面集成,提升公司业务运营效率和规范性;通过实施PLM系统设计错误和返工率降低25%,降低工程成本10%,缩短产品研发周期21%,减少工程变更控制时间30%,减少工程变更数量40%,同时可缩短引入新产品的时间,降低开发新产品的成本和新产品本身的成本,改进产品和服务质量;通过铝合金车轮生产全流程的智慧制造管理系统,直接提高设备利用率提高8%、制品库存成本降低5%。

    (2)社会效益

    响应和支持国家节能减排政策。汽车的轻量化能够减少油耗,降低排气污染,采用先进、节能、环保的制造工艺和设备生产汽车铝合金车轮,符合当前汽车行业节能减排、环保、轻量化的发展方向,符合国家汽车产业政策的要求,在汽车零部件行业具有良好的应用前景。

    带动安全可控智能装备的创新与应用。突破数控双主轴车铣磨复合加工机床、高速高效精密五轴加工中心、高性能高可靠嵌入式控制系统装备、条码采集系统装备、车间物流智能化成套装备等智能制造核心装备和关键短板装备关键技术。加快汽车零部件行业升级进程,进一步带动国产装备制造业升级,促进智能装备国产化,带动安全可控智能装备的创新与应用。 

    树立行业标杆,带动行业内企业发展。中信戴卡铝合金车轮智能工厂的建立为汽车零部件供应体系提供很好的示范作用,逐步探索和实践有效的经验和模式,示范引领行业内企业,带动相关产业发展,提升行业技术水平及国际竞争力,提升高端产品市场的占有率和中国制造的国际影响力,促进产业结构调整升级和经济发展,增加当地就业机会和财政收入。

    健全节能与新能源汽车领域融合发展人才培养体系。加强智能制造人才培训,培养一批能够突破智能制造关键技术、带动汽车零部件行业智能转型的高层次领军人才,一批既擅长制造企业管理又熟悉信息技术的复合型人才,一批能够开展智能制造技术开发、技术改进、业务指导的专业技术人才,一批门类齐全、技艺精湛、爱岗敬业的高技能人才。

责任编辑:李璐
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