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
浙江中财管道科技股份有限公司（简称“中财管道”）创建于1995年，年生产能力逾300万吨。目前拥有10大管道系统、80多个系列、8000多个品种，涉及建筑给排水、市政给排水、家装、暖通新风、电力电缆护套、城镇燃气输配、农林灌溉、卫浴等多个系统领域，是全国范围内最具规模、最全系列、最高品质的管道系统集成解决商。
目前，中财管道已建成了由20个市场总部、300多个市场管理处、2000多个营销机构及10000多个营销服务网点构成的“四位一体”的客户服务体系，直属员工一万余人，为客户提供有力的服务保障。2023年主营销售达180亿，稳居国内第二，省内第一。
拥有专利1200多项，在产品研发、制造、检验检测、交付实施、售后运维等各个环节均具有自主知识产权，自主研发建立标准文件管理系统。
连续多年被评为“中国民营企业制造业五百强企业”、“中国轻工业百强企业”、“中国轻工业塑料行业十强企业”、“浙江省制造业百强企业”、国家级绿色工厂、行业首家数字化转型贯标、两化融合示范、两业融合示范企业、浙江省首批DCMM试点企业（三级）、浙江省未来工厂、省级无废工厂、省级管理创新标杆企业、省亩均效益领跑者、省级重点工业互联网平台企业、省级先进制造业和现代服务业融合发展试点企业、省级雄鹰企业等。
图1 公司图片
中财管道作为行业的领先企业，为应对市场和未来发展要求，基于企业的战略愿景，进行未来工厂体系建设和整体规划，制定了技“技术领先、盈利提升和管理改进”3大发展目标，重点形成“组织管理提升能力、产品与技术持续创新能力、行业装备技术攻关能力、精益数字化生产管控能力、内外部供应链协同创新和全球化营销与服务能力”等6大能力支撑，并通过未来工厂形成10个关键能力支撑体系，实现对企业战略的支撑和赋能。
项目依托产品平台化设计、工厂精益化规划布局和数字化仿真与优化，深度融合应用工业机器人、智能装配和传感、智能物流和仓储管理等20多种新一代智能装备，结合人工智能、大数据等新一代信息技术，开发出聚丙烯超静音等高性能系列管道，使得产品具有静音效果好、耐化学腐蚀、耐热、抗冲击性优良和连接方便等优点。
项目深入研究智能传感与控制、数字化仿真、信息化技术、工业网络互联、大数据应用等技术在智能工厂的集成应用，重点构建了虚实融合的数字化孪生工厂，实现了5G、人工智能、MR在智能工厂生产环节的全面应用，实现了对质量、设备、仓储物流的数字化管控。主要建设完成了端到端物流交付、中财管道云策大脑构建、场内智慧物流管理、数字孪生及人工智能多场景应用等。
设计了设备、产线等综合性的智能装备解决方案。主要建设完成了包括：多工序集成连续流生产；现场物流全流程（从来料到成品）多类智能仓储与配送装备技术（智能立库、空中智能输送线和地面AGV技术）集成应用；具备混流生产和快速换型的装配、检测和包装智能化组装产线等多项行业领先的智能装备项目，全面提升生产制造过程的柔性化、智能化、敏捷化。
中财管道从最开始引入为主到引入和自研相结合的数字化建设模式，近年引入了ERP系统以及PLM、SRM等外界成熟的系统，自研系统有OMS、OA、TMS、LIMIS、WMS等诸多系统。建立了超过40人的数字化团队，覆盖业务全流程的开发以及支持、运维能力。联合网易公司、浙大机械工程学院、天姥实验室、涂鸦科技公司等开展多个信息化系统建设和高端装备产品相关的信息化系统建设；经过多年的经验积累及开发，团队培养了多位信息化系统高级工程师，超过20项软件著作权，其中联合六安基地共同开发的中国化学品型材产品行业首套智能立体库控制软件WCS及WMS系统并获得软件著作权证书。
较21年未来工厂建设前，新增年产值超20亿元，新增利税3亿元。实现生产效率提高25%，运营成本降低17%，产品生产周期缩短28%，产品不良率降低12%，能源利用率提高16%，用工减少30%。
三、参评智能制造项目详细情况介绍
1、项目背景介绍
中财管道属于传统制造业，劳动密集型企业，产品种类多管理难度大，人难招，必须加快推进机器换人、自动化，提质增效。同时中财管道做为国内管道龙头企业，坚持要把科技创新做主动力，加强智慧管网建设，推动高质量发展。
中财管道高性能塑料管道未来工厂项目旨在根据“中国制造2025”与国家“十四五”规划，以及全球“工业4.0”发展趋势，根据中财管道目前发展状况，未来工厂建设围绕“智慧中财”战略，以精益和流程标准化为基础，实现数字化，智能化，从“中财制造”向“中财智造”转变，规划符合中财管道未来发展策略的智能制造体系和未来工厂总体设计，并以系统的方法推进中财管道智能制造的落地。
建设目标：
a、供应链的上下游的信息共享和协作；
b、提高仓储和物流配送，实现精准配送和库存优化；
c、提升营销、服务和品牌建设，提高客户满意，提升销售收入；
d、实现绿色设计、绿色产品和绿色制造，实现基于数据的分析决策，提高预决算和风险控制水平；
e、实现产品、工艺、实验试制和关键技术攻关等数字化研发创新；
f、提高面向客户个性化订单的JIT敏捷生产和准时交付；
g、实现产品成本（材料、制造、管理等）的精准管控，进行降本增效；
h、提高精益生产和制造过程透明化，实现数字化管控；
i、加强和规范供应商管理，提升可持续发展；
j、提升各业务部门的数据和信息共享，提高跨部门的协作能力。
2、项目实施与应用情况详细介绍
工厂设计
公司基于生产大纲，应用各类工业软件对厂区进行了整体规划设计。企业基于工艺流程和精益生产理念、制造装备、仓储物流设施以及辅助设施等进行整体规划设计。在满足生产要求的基础上，进行节拍分析、物流配送和仓储管理等的分析和优化，解决生产过程瓶颈，提高各车间的协同能力，实现“一个流”生产模式，合理规划公司整厂布局。
图2 工厂设计
公司在工厂建设当中，充分利用仿真及数字孪生技术，对工厂的生产流程进行数字化模拟，以保证工厂规划设计的科学性及合理性。公司根据厂房规划设计、设备的三维建模、生产业务流程等，利用3DMIX技术，结合三维模型和生产数据建立从混料到挤出生产到AGV入库的全流程数字孪生模型。仿真建模：公司建有立体仓库的仿真模型，结合立体仓库的三维布局，按照理论计算把入库和发货数据输入到仿真软件，计算RGV和堆垛机数量的合理性，后续将应用到管件立体仓库的建设使用中。
产品设计
中财管道科技股份有限公司致力于构建数字化产品设计体系，以提升产品研发效率和产品质量。公司建立了完善的研发管理体系，涵盖流程规范和制度保障。公司全面采用三维CAD设计软件，实现100%的出图率，并利用三维参数化设计和尺寸驱动技术，提升设计效率和质量。此外，公司应用CAE仿真设计技术，利用Ansys和Moldflow软件进行结构优化和模流分析，预测产品性能并优化设计。公司还建立了基于CAXA PLM平台的产品研发管理系统，实现产品全生命周期管理，并建立产品标准件库和设计知识库，提升研发效率和产品质量。通过PLM系统，公司实现跨部门协同设计，打破部门壁垒，实现产品全生命周期研发管理流程的优化。
图3 产品设计
计划调度
管道制造行业受产品特性影响，产品种类多，产品地域性强，运输成本高，在多生产基地协同时，需要考虑目的地远近和基地生产能力等多方面因素，作为生产任务分配依据。中财管道探索建立“管道制造特有的计划管理模式”，公司通过SRM、WMS、ERP、APS、MES、CRM系统达到了产销存采购各方面的融合，形成了无缝集成和协同工作。以需求为主导，以运输为考量，以生产能力划分为限制，灵活调配生产资源的生产计划管理模式。计划制定以交付需求拉动，生产以交付最优考虑排产。
图4 计划调度
制造执行
公司使用MES等信息化系统，实现无纸化生产作业、可视化监控与反馈、生产绩效分析和异常管理；通过数字孪生、数学模型等技术持续对生产过程进行管理与优化，提高生产过程的智能化和可控性；通过AR技术，持续提升员工技能。
图5 制造执行
公司围绕MES生产运营管理系统，打通APS、安灯、WMS、GS、在线质量数据监控等系统的数据断点，集成综合性生产调度执行平台，落实计划抓取、物料调动、设备运维监控、工单执行下发，过程数据收集、存储、分析及运维预警，实现对生产计划，生产设备，生产工艺，生产流程，生产产品等生产资料信息综合管控与集成。
质量管控
中财秉承“质量零缺陷”目标，应用LIMIS、QMS、MES系统及BI数据分析等，实现数据采集、分析及改进决策辅助，在线监测、预警，质量追溯等重要作用。现场通过数据传感器、视觉识别等，实时收集温度、压力、速度、电流等各类生产过程数据。通过MES系统实现设备、生产线的智能化连接。通过在线监测系统，在设备运行过程监控原料、牵引速度、环境等关键因素的波动，采集万组数据得出拟合曲线，实现自动控制电流，牵引速率等关键工艺参数，产品合格率提升30%，原料成本降低20%。
图6 质量管控
物流仓储
建设了型材智能立体库，管件数字化高位亮灯货架与AGV叉车分拣、AGV无人搬运车智能入库、AI装车安全应用等行业领先仓储物流设施。
图7 物流仓储
搭建WMS系统，依托工业互联网平台，集成互联ERP、MES、SRM等系统，实现库区库位、货物管理、物流设备运转状态等智能数字化管控，并实现信息系统集成可视化，综合发货效率提升24%以上，库存周转率提升25%，库容压缩18%以上。
图8 厂库现场
在对外协同上，企业打通供应链上下游，实现供应商到货计划、自动出入库、配送计划、自动物流配送等业务流，建立精细库存管理和高效物流配送，提高物流效率和降低库存量的行业典型物流综合管理模型。
设备运维
公司自研中财安灯系统，搭建维修管理业务流程，故障可由员工扫描机台二维码发起，也可通过MES等平台基于设备运行参数采集自动发起，维修人员通过扫描机台二维码执行维修任务，维修完成后，如果是操作工发起，则由操作工确认维修效果并扫码完成。如果是设备自动发起，则还需通过设备实际运行状态，系统自动确认工单结束。
为提高维修效率，公司通过视觉、激光、大数据、AI等新技术的综合运用，实现PPR拆包机、PPR激光打标机、PVC米重控制系统、AGV路径自主选择、PPR管件贴标机、注塑机下料机械手等关键生产设备的在线监测，实现自主诊断和决策，自主排除异常，确保生产稳定运行。
针对重点设备，在产能设备管理的基础上，定制在线监测平台，实时监测设备运行情况，建立效率计算模型，在线跟踪设备运行效率，通过效率曲线分析，指导设备预防性维修，确保设备长期稳定运行。
图9 设备运行效率分析
中财安灯系统设备维修业务知识库应用:公司通过OPL、作业指导书等工具将维修经验整理成册并导入讯飞Spark Max AI大模型，建立中财数字化维修知识库，并将其嵌入安灯系统业务流程中，现场设备操作人员或设备维修人员在发起或执行安灯任务时，可以获得相关业务指导，提高设备维修效率。
图10 数字化维修知识库
中财管道作为行业的领先企业，为应对市场和未来发展要求，基于企业的战略愿景，进行未来工厂体系建设和整体规划，制定了技“技术领先、盈利提升和管理改进”3大发展目标，重点形成“组织管理提升能力、产品与技术持续创新能力、行业装备技术攻关能力、精益数字化生产管控能力、内外部供应链协同创新和全球化营销与服务能力”等6大能力支撑，并通过未来工厂形成10个关键能力支撑体系，实现对企业战略的支撑和赋能。
较21年未来工厂建设前，新增年产值超20亿元，新增利税3亿元。实现生产效率提高25%，运营成本降低17%，产品生产周期缩短28%，产品不良率降低12%，能源利用率提高16%，用工减少30%。
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