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
青岛德固特节能装备股份有限公司(简称“德固特”)成立于2004年,注册资金1.5亿,资产总额超过9亿元,拥有8万多平方米的现代化厂房和国际先进的制造设备,面向炭黑制造、固废处理、化工、能源、冶金等多个领域,专注于高端节能环保装备的研发、设计、制造、销售与服务,为美丽中国和全球客户提供清洁燃烧和高效换热解决方案,为建成能源节约型和环境友好型社会、实现循环经济助力。
公司临近青岛港、前湾港和胶东国际机场,具有重大型设备物流条件和“一带一路”国际物流便利,产品销往全球30余个国家和地区,国外销售占比50%以上,深受国际炭黑行业龙头企业的青睐,已形成中国制造,全球销售的市场格局,公司产品销往南美、北美、东南亚、欧洲等32个国家地区,其中公司生产的节能换热装备全球市场占有率连续多年稳居70%以上,每年可实现相当于500万吨标煤的能源节约及1300万吨碳排放的综合社会效益。自2022年启动达索的MOM系统开发,至2024年11月已经实现全流程上线,取得了很好的效果。公司致力于为全球客户提供节能环保解决方案及高端装备,共同为人类创造绿色低碳生态环境,将大力向污泥焚烧、煤碳清洁利用、炭黑行业节能减排及化工行业提供高端装备配套。
图1 德固特厂区
二、企业在智能制造方面的现状
青岛德固特企业的智能制造及信息化应用状况良好,目前使用的信息化系统有:
设计研发软件SOLIDWORKS:为设计师提供强大的三维设计环境,支持从概念设计到详细设计的全过程,其参数化建模工具使设计工作简单快捷,保证了设计的灵活性和可迭代性。
产品全生命周期管理PLM系统:可确保设计团队协同工作时能始终使用最新的设计文件,有效减少错误和重复工作,提高设计效率。还能跟踪零部件的来源、成本和性能特性,帮助企业优化供应链管理。且有助于企业更好地管理和优化工艺过程,实现工艺数据的集中管理和共享,提高工艺设计的效率和质量,确保产品生产过程的一致性和稳定性
达索DELMIAWORKS系统(MOM):该系统的应用标志着德固特开启了新一代企业数字化时代,实现企业流程数字化、智能化管理,可进行更精准的生产调度和设备管理。
德固特将以上信息化系统在设计研发环节及生产制造环节进行了充分的应用,取得了显著的效果。通过构建数字化运营管理体系,德固特与上下游供应商之间的信息沟通更加顺畅,实现了供应链的协同优化,降低了整个产业链的运营成本,促进了上下游企产业链协同发展;通过机器人自动焊机等智能设备的应用以及DELMIAWORKS系统的精准生产调度,使生产效率得到显著提升,减少了人工操作的时间和误差,提高了设备利用率和生产产能;在设计阶段通过 SOLIDWORKS等软件进行虚拟测试和优化,使得产品质量得到有效提升,降低了次品率和售后维修率,提高了客户满意度。从“加工组装”为主向“制造加服务”转型,将单一的出售产品转变为 “产品加服务”,有力促进企业快速转型升级,提升了企业在清洁燃烧与传热节能低碳装备行业的引领者地位,增强了企业的市场竞争力。
三、参评智能制造项目详细情况介绍
1. 项目背景介绍
随着青岛德固特的订单量与产品复杂度的双升,企业面临着诸多的业务痛点需求,如生产调度无序:传统依靠人工经验和 Excel 表格的生产调度方式漏洞频出。各生产线产能数据更新滞后,无法实时反映真实生产能力,导致排产计划频繁与实际脱节,紧急插单时,整个生产节奏被打乱,订单延误风险大增。质量管控乏力:质量检测数据分散于纸质文档和不同部门的单机表格中,数据汇总、分析难度高。这使得质量问题难以及时发现,等到成品抽检不合格时,已造成大量资源浪费,且难以追溯问题根源,无法精准定位是哪一生产环节、哪一批次原材料出了问题。设备管理粗放:设备台账依靠手工记录,信息准确性差,设备的维修保养计划执行随意,常因遗忘或疏忽,错过最佳维保时机,无法对设备运行状态进行实时监测,不能提前预判设备故障隐患,设备一旦停机维修,维修时长难以预估,增加了生产计划的不确定性。数据分散严重:各业务环节的数据孤立存储,生产数据、质量数据、设备数据无法融合贯通,形成数据孤岛。这让企业管理层难以获取全面的生产运营视图,无法基于精准数据做高效决策。
为了更好的应对市场竞争加剧,客户对产品交付周期、质量标准要求越发苛刻的情况,且契合在节能环保装备制造领域走向高端制造、智能制造的长远目标,德固特启动了此次的数字化项目转型。旨在增加生产各部门之间的协同效率、搭建完善质量追溯体系、实现设备数字化管理、整合全域生产数据,为管理层打造可视化数据看板。
在此次的数字化转型中,德固特要求利用三个原则去进行实施,即贴合实际原则,要实地考察及调研,出具一份针对德固特自身的解决方案;总体规划分布实施原则,鉴于系统庞大且复杂,采取分阶段实施策略,确保项目的稳步上线;全员参与原则,从前期需求调研,到系统选型、测试、上线,均组织跨部门团队共同参与,让大家拧成一股绳,坚定不移的做好此次的数字化系统项目的实施。
2. 项目实施与应用情况详细介绍
(1)项目规划
青岛德固特围绕打造高效、智能、协同的生产体系,规划达索 MOM 项目分三步推进:
1)诊断与蓝图绘制阶段(1 - 3 个月):组建跨部门团队,联合达索专业顾问,深入调研生产、质量、设备、物流等各环节现状,梳理多项业务流程,剖析现存痛点与瓶颈,以此绘制契合企业战略的智能工厂蓝图,明确各阶段目标、关键指标与里程碑节点。
2)系统选型与定制开发阶段(3 - 6 个月):基于蓝图,评估多款 MOM 系统,选定达索 MOM 平台后,开展定制化适配。针对德固特独特的装备制造工艺,定制开发专属功能模块,如工艺管理模块,确保系统功能深度嵌入实际业务。
3)分步实施与优化阶段(6个月 - 1 年):优先上线生产调度、设备管理基础模块,稳定运行后逐步拓展至质量管控、物流协同、数据分析等高阶功能,期间持续收集用户反馈,迭代优化系统。
(2)实施与应用情况
1)引进的先进技术与智能化装备
物联网技术与智能传感器:在关键生产设备上部署多类型传感器,借助物联网实现设备数据实时采集与传输,让设备成为 “可感知”的智能终端。
工业机器人:引入机器人全自动焊机用于换热设备核心部件焊接,其拥有视觉定位、弧压跟踪等智能技术,焊接精度可达毫米级,极大提升焊接效率与质量。
2)应用的工业软件和智能系统
达索 MOM 系统:作为核心,涵盖生产计划排程、资源管理、生产执行、质量管理、设备维护等全流程功能模块,打破各环节数据壁垒,实现生产运营一体化管控。
SOLIDWORKS系列软件:用于设计研发环节,通过三维建模、虚拟装配、工程分析等功能,加速产品设计迭代,提前排查设计隐患,确保产品可制造性与可靠性。
3)自动化、智能化布局环节
设备互联:利用物联网网关,集成不同年代、不同品牌的设备,统一数据格式接入达索 MOM 系统,实现设备实时状态监控、远程操控、故障预警等功能。
生产环节:达索 MOM 系统依据订单需求、设备产能、物料库存自动生成生产计划,精准推送至各车间,车间工人通过智能终端接收任务、反馈进度;引入智能算法优化生产流程,减少不必要工序,提升生产效率。
物流环节:引入 AGV 自动导引车,搭配仓储管理系统(WMS),实现部分物料自动搬运、精准存储,物料配送准时率大大提高 。
(3)推进重点与难点及解决思路
1)重点
数据治理:整合海量、异构的历史数据与实时数据,构建规范的数据仓库。清洗历史数据、统一数据标准,确保不同系统间数据交互顺畅,为智能决策筑牢根基。
流程再造:打破旧有职能部门壁垒,以流程为导向重塑生产、管理流程,让各环节围绕客户订单高效协同,涉及多个核心流程优化。
2)难点
人员抵触情绪:习惯传统工作方式的员工对新系统、新技术存在畏难与抵触,担心学习成本与失业风险。
系统集成难题:企业前期存在众多信息化系统,各系统接口标准不一,与达索 MOM 系统集成难度大,易出现数据传输中断、错误等问题。
3)解决思路
针对人员抵触:开展分层分级培训,从高层领导到一线员工,定制专属课程,累计培训超 20场;设立激励机制,对熟练掌握新技术、新流程的员工给予物质奖励与晋升机会,激发员工积极性。
针对系统集成:成立专项技术团队,联合达索售后与系统供应商,逐一攻克接口难题,历经多轮测试、联调,保障系统稳定集成,实现数据无缝流转。
3. 效益分析
(1)显性效益
1)企业经济效益提升
成本节约:通过 MOM 系统精准的生产计划排程与物料管理,减少了生产过程中的物料浪费。库存周转率提升了约 30%,库存积压成本大幅下降。同时,设备故障预测与预防性维护功能,使设备突发故障维修成本大大降低 ,因为提前知晓设备潜在问题,可安排在非生产高峰时段低成本维修。
营收增长:生产效率因系统优化大幅提高,产品交付周期显著缩短,企业能够承接更多紧急订单与长期合作项目。这带动了整体营收增长,直接转化为经济效益。
2)市场份额提升
交付准时率大大提高,产品质量稳定性也因质量管控模块增强,次品率大大降低 。在竞争激烈的清洁燃烧与传热节能低碳装备市场,凭借更可靠的交付与质量,赢得了诸多客户青睐。
3)成本节约
人力成本:以往繁琐的数据录入、报表统计工作占用大量人力,MOM 系统自动化数据采集与报表生成后,相关人力大大减少,释放的人力可投入到更具价值的研发与创新工作中。
沟通成本:各部门信息集成共享,车间、采购、销售之间的沟通时间成本大大削减,以往因信息不对称导致的重复沟通、错误决策情况大幅减少。
(2)隐形效益
1)市场竞争力提升
技术创新加速:MOM 系统积累的大量生产数据,为研发部门提供新思路,助力快速迭代产品设计与工艺。企业新品研发周期缩短 20%,得以更快推出契合市场需求的新产品,技术领先优势逐渐凸显,相比同行更具竞争力。
敏捷响应优势:面对客户需求变更、市场突发波动,系统实时调整生产计划,快速给出应对方案。当竞争对手还在重新规划时,德固特已能迅速响应,塑造了敏捷制造的品牌形象,吸引更多优质客户资源。
2)提高客户满意度
从订单下达到交付,客户能通过系统端口实时追踪产品进度,透明化生产流程给予客户安心感。售后阶段,质量追溯体系快速定位问题,高效处理质量投诉,客户投诉率大大降低,客户忠诚度稳步提升。
3)加强企业人员协作
系统打破部门壁垒,各环节数据流通,生产、质量、设备部门围绕共同生产目标紧密协作。跨部门项目推进更顺畅,以往互相推诿责任的现象几近消失,员工凝聚力与合作默契显著增强。
4)方便与客户沟通
销售团队借助 MOM 系统掌握实时生产进度、库存,面对客户咨询能精准答复,给出确切交付时间。而且能将客户反馈即时传达给生产端,优化产品细节,与客户互动频率与质量双高,巩固合作关系。
5)实现信息集成
企业内原本分散的生产、质量、设备、供应链数据汇聚一体,消除数据孤岛。管理层基于全局数据做战略决策更科学精准,基层员工也能获取上下游信息,优化本职工作,整体运营效率大大提升。