本文为“2024年度中国智能制造最佳应用实践奖”参评案例。本次活动将评选出2024年度，为中国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
江铃股份冲压厂最早建立于1968年，是江西省规模最大的冲压件专业生产工厂。心怀产业报国，凭借着诚信、敬业、创新、合作的理念，以安全第一、质量第一、成本第一的原则，为顾客提供最优质的服务。
冲压厂下设5个职能部门,5个生产车间，分设小蓝、富山两大生产基地。拥有自动、手动冲压生产线15条，年生产能力2800余万冲次，年供货能力60余万台。结构冲压件生产效率居全球领先水平，设备与工艺多项技术均居行业领先地位。冲压厂目前有8条手动生产线，4条大型自动化生产线，3条中型自动化生产线，最高生产速度为18SPM，3分钟内可实现产品全序模具的更换。
为满足顾客多元化、定制化需求，采取小批量多批次精益生产方式，辅助三维五轴激光切割机的应用，满足产品覆盖面广，零件数量多的要求。配送物流通过出入库数据自动化采集，省力化项目运用等，为顾客提供全方位的物流服务。
全员、全区域、全时空安全理念深植于每个冲压人心中，PLC控制、防摇摆、变频技术充分运用于起重设备中，光栅防护、安全联锁让人机互联互通，打造智慧高效，平安冲压。
质量是企业长远生存的根基与后盾，冲压厂以IATF16949质量管理体系为基础，加持福特QOS质量管理体系要求。严格要求各个过程控制，坚持质量持续改善制度，同时通过龙门式三坐标CMM测量设备、GOM蓝光扫描设备，监控产品尺寸数据，为车身、车架提供稳定、可靠、高质量的冲压件。
创新是企业不断发展的活力，冲压厂工艺技术团队具备商用及乘用车整车工艺开发能力，具有丰富的效率提升及质量改进技术经验，团队具备UG、GATIA、逆向建模等多种设计能力，FLD成型极限分析技术。团队在新品开发及量产服务领域，先后获得多项集团科技进步奖及发明专利授权，为公司每年创造逾千万元的经济效益。
优秀的工程师团队是企业发展的动力，强大的技术工人队伍是企业发展的基石。全国劳动模范、全国五一劳动奖章获得者刘辉，作为技术工人领军人物，他创立的“刘辉劳模创新工作室”、“刘辉国家技能大师工作室”，是培养学习型、技能型、创新型新时代技术工人的摇篮。
智造好车，乐行天下。冲压厂始终坚持“以顾客为中心”，以“技术领先、经营卓越、优质服务、回报社会”为经营理念，持续完善管理，加强技术创新，不断提升产品和服务质量，努力把自身打造成为国内一流的汽车冲压件专业生产工厂，助理江铃股份公司成为轻型商用车的行业领导者和福特高性价比产品的提供者。
图1 江铃股份冲压厂
江铃冲压厂在整车冲压行业的数字化进程中处于探索和逐步成熟阶段。从2023年至今，已实现全部管理需求数据上线，部分生产数据透明化。
公司引入PTC的Thingworx物联网系统和帆软系统，搭建数字化平台，并在冲压设备上大力推行智能制造，以此来提升整体生产运营水平，增强市场竞争力。
利用数字化平台的数据可视化与分析功能，公司实现了对冲压生产各个环节数据的高效整合与直观呈现。例如，在生产报表方面，能够快速生成包含冲压产量、设备利用率、质量合格率等关键指标的详细报表，让管理层可以第一时间清晰掌握生产现状，及时做出精准决策。同时，对历史生产数据进行深度挖掘，分析不同冲压工艺参数与产品质量之间的关联，为工艺优化提供有力的数据支撑。
三、参评智能制造项目详细情况介绍
1、项目背景介绍
曾经，冲压厂面临着诸多亟待解决的问题，严重影响着整体的生产运营效率以及管理水平。
就报表工作而言，彼时厂里有着数量众多的报表依赖人工去填报，这无疑给负责此项工作的相关人员压上了极为沉重的担子。并且，在人工填报时，受人为疏忽等各类因素干扰，出错的情况屡见不鲜。而这些存在错误的数据，极有可能误导后续的决策制定，进而给企业生产计划安排等诸多方面都带来不利后果。
与此同时，冲压设备方面同样存在显著短板。那时，冲压设备与公司网络处于互不联通的状态。如此一来，设备在运行过程中产生的各类关键数据，根本没办法及时传递至管理层。管理层无法实时掌握设备的运行情况，这使得一旦设备出现故障隐患，很难做到提前察觉并采取相应措施，严重影响了正常的生产进度，增加了维修成本以及时间成本，也不利于企业对生产过程进行科学合理的把控与优化。
2、项目实施与应用情况详细介绍
2.1 冲压智联项目规划
公司全面整合冲压厂现有资源，以跨部门协同合作的模式，全力搭建综合性数字化平台。在生产方面，通过引入智能传感器与自动化控制系统，实现生产流程实时监控与精准调度，大幅提升生产效率与产品质量稳定性；于设备维度，借助物联网技术连接各类冲压设备，达成设备运行状态的智能监测、故障预警及远程维护，有效降低设备停机时间；针对物流环节，构建智能化物料配送与仓储管理系统，运用大数据优化物流路径与库存管理，确保物料供应的及时性与准确性；在能源领域，部署能源监测与管理模块，实时分析能源消耗数据，挖掘节能潜力，实现能源的高效利用与可持续发展。
图2 数字化平台架构
2.2 数字化平台
2.2.1 全厂一屏展示
冲压数字化大屏是现代冲压生产管理的关键利器，它将冲压厂全方位信息实时呈现于大屏之上，其中包括生产数据监控、设备状态数据监测、质量数据跟踪、能源数据管理、库存信息管理和人员出勤信息管理等。
通过实时监控生产过程和设备状态，及时发现和解决生产中的问题，减少设备停机时间和停机次数，优化生产流程和工艺参数，提高生产效率和产能。
通过实时监控冲压件的质量数据，及时发现质量问题并采取措施进行改进，提高产品的一致性和稳定性，降低废品率和返工率，提升产品质量和客户满意度。
通过能源管理功能，实现能源的节约和合理利用，降低能源成本；通过优化生产计划和资源配置，降低生产成本 。
冲压数字化大屏提供全面、实时的数据支持，使决策和管理人员能够准确掌握生产情况和运营状况，做出科学合理的决策，提高企业的管理水平和竞争力。
图3 冲压数字化系统
2.2.2 报表自动生成
在冲压生产领域，报表自动生成系统正发挥着日益重要的作用。它能够将生产过程中的各类数据进行高效整合与处理，最终生成精准且实用的报表，为企业的生产决策、质量控制、成本管理等多方面工作提供有力支持。基于采集和存储的丰富数据，报表自动生成系统依据预设的逻辑和精心设计的模板，将数据转化为直观、有价值的报表信息。
（1）报表生产逻辑
报表生成系统依据预先设定的规则和算法，对采集到的数据进行汇总、计算和分析，从而生成各类报表所需的数据内容。例如冲压厂PPM趋势图，则是先筛选汇总区间时间内的缺陷数，除以生产总数，再乘以一百万得出的。这些计算过程均由系统自动完成，无需人工手动计算，大大提高了数据处理的准确性和效率。
图4 数据决策系统
（2）报表模板设计
针对冲压生产管理的不同需求，公司设计了多种类型的报表模板，如冲压全厂HPH报表、冲压各线生产件数统计报表、冲压件FTT报表、设备开动率报表、库存查询报表等。每个报表模板都具有特定的格式和内容布局，旨在清晰、准确地呈现相关信息。以冲压全厂HPH报表为例，通常包括时间选择栏、图表显示栏；其中图表显示栏包括年、月、周、日的各项数据，可以快速了解数据的趋势走向。通过合理设计报表模板，使管理人员能够一目了然地获取关键生产信息，为及时做出生产决策提供便利。
图5 冲压全厂HPH报表
2.3 生产
2.3.1 生产状态监控
生产状态监控是对冲压生产全过程进行实时监测与把控的过程，主要涉及设备运行、当前生产状况以及生产进度，且每个一项内容均设置向下钻取功能，可以钻取了解更详细信息。
在设备运行状态监控方面，依靠采集设备的实际运行状态，结合对运行数据的分析计算，判断当前设备处于运行、ADC、故障还是关机状态。
当前生产状况及进度方面，依靠各模具识别传感器及设备冲次的数据，通过数据的清洗和汇总计算，实时显示当前产品的HPH，方便排查制约产品效率的瓶颈问题。
图6 全厂生产状态总览
（1）生产线开动率自动采集
为了彻底解决人工录入数据带来的各种问题，和弥补电气系统在算法、存储、报表方面的不足。采用物联网技术，将压机状态数据直接输入服务器，利用服务器强大功能，使数据从采集、计算、存储，到生成报表实现全自动。
现场增加一套数据采集系统，实现手动和自动线压机设备与服务器的数据交互， 数据采集系统由采集卡RCM和汇总网关组成，采集卡安装在每台压机的电气柜中，采集到压机状态后，通过ZigBee工业无线通讯，将数据发给汇总网关，汇总网关再通过生产网络，将数据写入服务器的数据库中。
图7 系统布置图
（2）生产线换模时间自动采集
首先，对各线换模操作进行细致梳理，明确新旧模具更换的各个步骤及时间节点。通过设备的控制系统，对反馈的信号进行处理和分析，准确判断换模过程的起始和结束，并计算出各阶段的时长。利用无线传输模块，将数据实时发送至服务器中，实现装拆模的时间的呈现。
图8 换模功能介绍
长期以来，手动线设备控制系统较老，并且整线设备之间无通讯连接，但是使用方式又灵活多样，这对手动生产线的数字化改造存在较多困难。比如，对于自动线，服务器只需要与总控台控制系统建立通讯，就可以获取整线设备的运行数据。但是手动线各设备可能独立运行，所以需要与每台设备各自建立通讯。
冲压设备开动率统计和换模时间首次在手动线实现，这一突破意义非凡，为手动线数字化改造迈出了第一步。后期将继续加深手动线的改造，达到自动线相同的数字化水平。
2.3.2 产品质量检验
（1）实时质量数据展示
质量监控系统将采集到的质量检验数据进行整理和处理后，以直观的可视化方式呈现出来。在冲压车间的监控大屏上，能够实时显示产品的FTT、PPM、缺陷数等重要信息。
（2）质量趋势分析与预测
利用大数据分析技术，对历史质量检验数据进行挖掘和分析，建立质量预测模型。通过分析产品质量指标与生产工艺参数（如冲压压力，材料硬度等）之间的相关性，预测产品质量的变化趋势。
质量趋势分析还可以帮助工厂发现潜在的质量风险，提前采取预防措施。例如，通过对一段时间内质量数据的长期分析，发现某台冲压设备在连续运行一定时间后，产品的表面质量缺陷率有逐渐上升的趋势，企业可以据此安排设备的预防性维护和保养，更换易损件，从而避免大规模质量问题的发生。
图9 质量趋势分析
2.4 设备
2.4.1 设备联网改造
聚焦于铺设生产网络以及对冲压设备进行改造这两项重要工作。在铺设生产网络方面，公司精心规划与建设了一套完善的网络系统，确保其能够覆盖整个生产区域的每台设备，为后续设备与公司网络的互联打下坚实基础。而在冲压设备改造上，投入了大量的人力、物力和技术资源，通过一系列的技术手段，成功实现了冲压设备与公司网络的互联互通。
这意味着，管理层以及相关技术人员可以实时、全面且精准地掌握设备的运行状态，一旦设备出现任何潜在的故障隐患或者运行异常情况，都能够及时察觉，从而提前采取相应的维护保养措施或者调整策略，避免设备突发故障导致生产线被迫停工，保障了生产的连续性和稳定性，也为整个生产过程的科学合理把控与优化提供了有力支撑。
图10 生产网络铺设
2.4.2 设备预防维护
在冲压设备的关键部位安装了温度传感器、压力传感器、振动传感器等多种传感器，实时采集设备的运行参数。这些传感器数据传输到数字化平台。维护人员可以随时随地访问设备运行数据，实现了设备状态的远程监测。
同时，数据采集系统还具备数据存储和历史查询功能，方便维护人员对设备运行状态进行分析和比较，为故障诊断和预测提供了有力支持。
利用大数据分析和人工智能技术，对采集到的设备运行数据进行深入分析和挖掘。通过建立设备故障预测模型，能够提前预测设备可能出现的故障类型和时间，为制定预防性维护计划提供科学依据。
开发了智能维护管理平台，将设备状态监测、故障诊断、预测和维护计划制定等功能集成于一体。维护人员可以通过该平台实时了解设备运行状态，接收故障预警信息，制定和执行维护计划，实现了设备维护的智能化管理。
图11 智能维护管理平台
2.5 物流
2.5.1 出库入库监控
目前冲压厂物料出入库是采用二维码技术，在物料包装或产品上粘贴二维码标签，其中包含物料编号、批次、规格等关键信息。在出入库时，通过扫描设备快速读取这些信息，自动录入到物流管理系统中，减少人工输入错误，提高数据采集速度和准确性。例如，在冲压产品入库时，扫描其二维码，系统立即获取库位、产品序号、零件图号和入库数量等详细信息并进行库存登记。
图12 物流管理系统
物流管理系统通过采集到的各类数据，实时获取库存物料的种类数、产品数、库龄状态等
信息，并以可视化的方式在监控大屏或管理终端上展示。例如，通过库存管理界面可以直观地看到冲压板材月、周、日的出入库产品数和库龄趋势。
图13 物流管理系统可视化辅助决策
2.5.2 产品自动入库
冲压厂正在积极的向产品自动入库布局，借助数据对接、自动化技术与智能控制系统协同实现。首先，与生产管理系统无缝对接，获取产品生产信息并传输至物流管理系统，同时依据产品特性规划仓库库位并录入系统。关键技术涵盖自动识别技术，如条形码、二维码及 RFID 识别，确保产品信息精准采集；自动导引车（AGV）和自动叉车等搬运设备，保障产品平稳运输与精准就位；由 物流管理系统集成的控制系统依据产品信息统筹指挥各设备运作。
图14 产品自动入库流程
2.6 能源
2.6.1 全厂能耗监控
在冲压厂的各个能源供应点和主要耗能设备处安装了智能电表、水表、气表等计量设备。这些设备能够实时采集能源消耗数据，并通过网络传输到数字化平台，管理人员可以在办公室随时查看全厂的能源消耗情况，无需现场抄表，大大提高了工作效率。
开发了数据分析与可视化平台，对采集到的能源消耗数据进行深入分析。通过数据挖掘和统计分析，找出能源消耗的规律和潜在的节能空间。
平台以直观的图表形式展示能源消耗情况，如柱状图显示不同设备的能耗对比，折线图展示能耗随时间的变化趋势等，使管理人员能够快速了解能源使用状况。
图15 能源管理看板
2.6.2 能耗异常报警
利用大数据分析技术对采集到的能耗数据进行处理和分析。通过建立能耗模型，分析不同设备、不同生产环节的能耗规律和趋势，找出潜在的能源浪费点和异常消耗情况。
能耗预警与报警机制，当能源消耗超过设定的阈值或出现异常情况时，系统会自动发出预警信息，提醒管理人员及时采取措施。
图16 压缩空气系统图
2.7 项目中的重点及难点工作
2.7.1 报表满足各部门需求
由于不同部门有着各自的工作侧重点与信息诉求，比如制造部门关注的是实际的生产进度，设备部门则更在意设备的运行状态，质管部门侧重于成品的各项指标数据等信息。所以要想搭建起一个实用且高效的数字化平台，就必须充分收集、梳理并整合这些来自各个部门的不同需求。
为此，我们成立数字化小组，由数字化小组深入各部门进行详细调研，了解他们日常工作中对数据的使用、分析以及呈现等方面的具体要求，然后将这些碎片化且多样化的需求进行汇总、归类，经过专业的分析与处理，把它们转化为能够通过数字化平台生成的各类报表。
目前各类报表已上线267张报表，涵盖冲压所有生产线、全部职能部门、以及公用设施的数据录入、查询，实现数据处理的低人工化.
图17 全厂报表分类
2.7.2 设备控制系统品牌众多
厂内有着15条冲压生产线，每生产线的控制系统品牌不完全一致，并且由于各线投产的年代不同，导致即便是相同品牌的控制系统，在软硬件版本上，也不能兼容。
为此，我们对设备端和平台端分别进行规划，首先，设备端我们统一给各线设备加装工业以太网卡，保证设备端的通讯协议一致；其次，设备端统一数字化标签，将各线发往平台的数据，设置一致的名称及数据类型，方便管理。最后，利用PTC强大的驱动库，实现不同品牌的控制系统与PTC的数据通讯。
3、效益分析
冲压设备的联通与工厂智能化带来的效益，更多地以隐性效益的形式。隐性收益主要分成两部分，分别是各种成本节约和办公效率提升。
成本节约是一重要隐性效益。表面上，设备联通需投入技术与硬件成本，但长远来看，回报可观。实时监控可精准预测设备故障，减少突发停机造成的生产损失与维修成本。优化生产流程能降低原材料与能源消耗，提高资源利用率。同时，高效协作减少了人力浪费在部门间协调的时间，使人员能专注核心业务，实现人力资源的高效配置。
办公效率提升虽不直观却影响深远。智能化系统整合信息，员工能快速获取设备状态、生产进度等数据，避免信息搜索与沟通成本。自动化报表生成、数据分析工具，将员工从繁琐事务中解放，专注创造性与策略性工作。例如，生产计划员借助智能系统几分钟就能完成计划调整，而传统模式可能需数小时。
近两年利用数字化手段，冲压厂能源费用每年有100万以上的节约，同时生产线HPH和开动率均有3%左右的提升。
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