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
广州天加环境控制设备有限公司(简称“天加设备”)成立于2010年,坐落于广州增城经济技术开发区核心区,是南京天加环境科技有限公司五大生产基地之一。主要经营制冷、空调设备制造,2024年员工人数为189人,年产值5.7亿。天加是集研发、制造、销售、服务于一体的智慧洁净环境及绿色能源利用的专业化公司,至今已发展成中国中央空调四大品牌之一,是工信部单项冠军培育企业,也是工信部工业企业品牌培育示范企业。其中空气处理机组市场占有率连续14年稳居国内第一,产品已应用于超3000家电子企业、超5000家制药企业、超7000家二甲三甲医院、全国80多条地铁线。
广州天加先后引进国际先进制造设备,高效自动化生产工艺和信息化系统,高效高质量的生产满足市场需求的优质产品。建立以SAP为主体的ERP数字控制体系,从开发到供应链到制造到成品到客户服务的全代码识别系统、内部制造件识别系统、基于5G的主动寻源识别系统,可实现全链条的透明化、可溯源、信息化。
二、企业在智能制造方面的现状
为有效支撑公司营运及管理提效,陆续建设和运行内部邮件系统,外部邮件系统、ERP系统、SAP系统、PLM系统、人事工资系统、CRM系统、SRM系统、MES系统、办公自动化系统(OA)、QIS系统、保修系统、开发选型软件系统、AHU软件系统、核价软件系统、工厂财务分析系统等,同时IT基础建设方面,也启动服务器虚拟化管理、网络专线管理、视频会议建设、信息安全建设等。
天加设计平台,根据公司产品业务模式的实际需求,重新构架一套新的定制型软件,实现各产品整合,它按照订单批量处理的概念,首次实现订单系统自动设计,实现非标设计内部操作效率提升50%,实现运用系统管理订单,实现选型订单共用数据库,实现软件上下游数据互通,以更准确更规范更快速更智能提高订单流转效率,为未来产品业务的发展奠定基础。
三、参评智能制造项目详细情况介绍
1. 项目背景介绍
根据公司的非标定制化产品的特点,产品制造加工过程需要根据客户化需求柔性适配,从MES系统开发阶段,即采用了可以根据不同工艺路线配置的MES系统,避免客户需求变更导致的系统不兼容问题。
生产计划执行系统MES对SAP ERP的生产计划、BOM及物料数据进行同步,是保障生产过程的校验和追溯的基础。MES通过对产品及零部件扫码数据采集,实现了生产过程透明化管理。
生产执行看板能及时清晰的反馈:计划执行情况、生产过程的质量、生产过程的工艺参数、生产过程的情况,让管理层及时有效了解现场情况,做出合理的改善分析。
MES系统通过对生产过程中采集的数据形成图表支撑可视化管理,数据可通过后后台导表进行分析和改进。各生产区域设置电子大屏实时展示各产线生产状态,推送紧急订单-生产进度-质量异常-设备异常安全异常等信息。
组装线关键物料靠人工核对,防错手段不可控。
关键工序:①抽真空、②冷媒充注、③润滑油充注、④安检(含TFD线)、⑤在线测试工序均为人工设置参数、判定及记录,关键工艺参数不受控、无法进行防呆处理。
设备无信息交互功能,记录纸质流程卡,无法溯源。
2. 项目实施与应用情况详细介绍
本项目基于MES系统,规划实现人员上岗管理、关键物料防错扫码、关键工序互锁、设备参数自动设定、在线测试等5项功能。
2.1人员上岗管理
MES集成HR系统、一卡通系统,支撑关键工站及人员技能管理,并提供相关数据应用(一线人员绩效管理)。确保进入MES相关工作岗位的人员具备妆业能力与自制,保障系统高效稳定运行,从上岗前培训、技能考核、权限分配、上岗江都与持续培训等关键环节进行工作开展。
图1 人员上岗管理
2.2关键物料防错扫码
将生产设备与MES系统进行绑定,在进行关键物料上料时,先扫描设备机台的二维码,再扫描物料包装上的条码。系统会根据预先设定的该设备所需的物料清单,对扫码的物料进行校验,确保上料的物料与设备生产要求相符。
图2 关键物料防错扫码
2.3关键工序互锁
物料批次与工艺路线校验,对于有严格批次要求和特定工艺路线的关键物料,在扫码时,MES系统会检查物料的批次号是否符合当前生产工单的要求,并确认该批次物料是否经过了必要的前序工艺处理,未满足要求则禁止上料。
图3 关键工序互锁
2.4设备参数自动设定
MES系统依据生产任务、产品工艺要求,自动为设备匹配参数,提升生产效率与质量,实现流程如下:
1)工艺数据集成:把产品工艺标准录入MES系统,明确各生产阶段设备参数,如注塑机温度、压力设定。将工艺数据与产品信息关联,确保特定产品生产时可调用对应参数。
2)设备联网与接口开发:通过工业网络连接设备与MES系统,开发数据交互接口。采用OPC协议,使MES能读取设备运行参数、状态,也能向设备写入参数。
3)自动设定逻辑配置:在MES系统设置自动设定规则,像依据生产工单产品型号,匹配工艺参数,确定目标设备。可设定时间、条件触发参数设定,如设备启动、换模后自动更新参数。
4)参数传输与验证:MES系统按设定规则,将参数传至目标设备。设备接收后,自动加载参数并反馈确认信息。MES系统验证参数设置,不符则报警提示,安排人工干预。
图4 设备参数传输与验证
5)已实施的各设备及业务逻辑如下
图5 真空度智能监控系统
图6 冷媒/润滑油充注智能控制系统
图7 安检智能控制系统
图8 在线测试智能控制系统
3. 效益分析
在实施改进前,我们的工厂面临着一系列问题。例如,关键工序完全依赖人工设置参数,这不仅效率低下,而且容易出错。同时,关键工艺参数缺乏有效控制,无法进行质量防错和异常溯源,给我们的生产带来了很大的不确定性。此外,出厂检验纸质流转卡的管理也极为不便,人工记录作业数据导致信息传递效率低下。
然而,在实施改进后,我们取得了显著的收益。在质量优化方面,消除人工设置、判断、记录,避免过程错误,实现了关键工序零失效风险;在无纸化作业方面,过程数据全部电子记录,取消纸质流转卡和内容记录,无纸化作业,提高流转效率;在人机工程改善方面,扫码自动设置参数、判定结果、记录数据,降低员工作业资质需求及强度;在全溯源基础搭建方面,我们的工厂运营信息已经实现可视化,可以实时监控生产状态,及时发现并解决问题。同时,我们也实现了质量防错、工艺参数与异常溯源,提高了溯源效率。
表1 效益分析