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铁塔行业信息化实践与应用

2021-09-22佟城 崔建新 于怀斌 贺礼敬

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铁塔制造行业的信息化改造是一个系统工程,在信息高速发展的今天,工业转型已成为现阶段不可变更的趋势,在推动信息化和数据化的进程发展中肯定会遇到很多的难题和麻烦,信息化改造工程是一个“人机合一”的有层次的系统工程。
前言

       当前,制造业正面临全球新技术革命挑战,我国制造业正处于从价值链的低端向中高端、从中国制造向中国创造转变的关键历史时期。以工业化与信息化深度融合为背景的制造业信息化与创新驱动是实现从制造大国向制造强国迈进的战略举措。中国工程院《制造强国战略研究》报告中提出中国制造业迫切需要推进5个转型升级,即由技术跟随战略向自主开发战略转型再向技术超越战略转型升级;由统制造向数字化网络化智能化制造转型升级;由粗放型制造向质量效益型制造转型升级;由资源消耗型、环境污染型制造向绿色制造转型升级;由生产型制造向生产+服务型制造转型升级。中国制造业转型已成为现阶段不可变更的趋势,而高质量的发展是制造业转型的核心,现阶段的制造流程和商业活动变得越来越复杂,纯粹依靠人为的经验和分析已经无法满足复杂的管理和协同优化的需求,随着近年来电力需求的紧张和电力体制改革的不断深化,电力企业加快两个根本性转变,运用市场经济的规律指导自身加快发展,是大势所趋。近年来输电铁塔加工业市场竞争日趋激烈,使得电力铁塔行业面临着严峻的考验。如何提高企业竞争力,提升企业品牌在激烈的竞争中立于不败之地,是每一家电力铁塔加工企业都在思考的问题。而推行现代企业制度加强内部管理实施ERP系统和MES系统是铁塔行业信息化进程的必然选择。

1 输电铁塔企业信息化现状及需求

       铁塔制造行业属于粗放型金属加工业,行业门槛较低,企业规模普遍不大,信息化基础薄弱,部分铁塔企业信息化工作甚至是空白,与快速发展的装备水平不相协调,也与快速推进的智能制造技术不相适应,因此信息化管理系统应用是当前铁塔企业发展的软肋,如基于下料、制孔、打钢印于一体的数控角钢生产线;以装配、焊接一体化加工为代表的钢管—法兰装配焊接生产线等。但即使是这些相对于先进的铁塔加工设备,仍基本属于单设备、单工序作业,不满足数字化、信息化的要求,也与铁塔企业期望的功能有一定差距,如角不能实现物料信息与加工信息的对接与实时传送,亦不具备智能化加工功能。

       ERP系统是企业资源计划(Enterprise ResourcePlanning)的简称,是集信息技术与先进管理思想于一体,以系统化为理论基础,为企业提供管理的平台。ERP最大的优点是改变企业内部信息孤岛的状态。ERP是一个广域的平台,主要面向的是企业经营管理和决策,通过它对资源进行合理规划,为企业的资源调度和生产提供巨大便利。MES(ManufacturingExecution System)是面向生产制造企业车间的一套制造执行信息化管理系统的简称,由美国先进制造研究机(Advanced Manufacturing Research,AMR)提出。MES系统的应用开展了企业铁塔制造业“软”,“硬”结合发展新模式,不仅对车间设备互联奠定了基础,也为车间铁塔加工信息数据共享共用提供了平台。通过加工设备的智能感知、通信接口、ERP、MES系统应用等,逐渐实现车间设备的互联互通、数据共享和加工信息的实时传送等,逐步提升铁塔企业智能制造成熟度等级,提升企业技术管理水平,推动铁塔制造业的转型升级。

2 信息化系统应用

       2.1 ERP系统的应用

       结合本企业的实际情况,本单位采用ERP系统,将数据和流程的集中到单个系统,以销售为驱动,以市场为导向,从功能上来说,ERP的实施,可以提升数据的准确率,为企业经营决策提供依据。

       2.1.1 销售管理

       主要包含订单管理、合同信息和销货订单的维护,形成计划排产、计划紧急调整、交期预测、计划预警等,其主要目的是为了在整个工程生产过程中进行市场计划管理。

       2.1.2 技术放样管理

       由于铁塔生产企业一般是不参与铁塔的设计工作、当企业接到客户订单时,直接由客户提供现成的设计图纸进行生产计划的制定,实现放样人员、任务、放样过程、放样成果、工作评价、结果应用的线上处理,最终实现数据按相关规则合理流动,减少总体资源支出,成果高度共享、实现对已有数据的共享,最终的CAD版资料共享(板图、杆图、NC数据)。

       铁塔生产应首先从铁塔设计图的放样开始。铁塔设计图的放样工作,已经由最初的手工放样逐步发展为计算机软件二维的辅助放样,近年来又发展到了三维计算机放样软件的应用,为铁塔生产提供更有利的技术支持。放样结束后,铁塔设计图纸便转换成铁塔零件图及零件的钢号、加工尺寸、孔径和孔的个数以及是否需要切角、制弯、合角、铲背、钻孔等加工工艺。有了这些基本数据后,技术人员再利用Delph编写的软件,将每个零件放样出来的参数一个个读取出来制作成加工工艺配套卡, 并将这些卡片进行编号和装订,然后送到加工车间的各条生产线上。这样,我们的车间加工人员就可以按照数控编程软件编写出来的程序,进行铁塔零部件的生产。

       2.1.3 生产工单排产管理

       通过对销售合同和销售订单规范录入,杆塔明细录入和技术资料审核录入,为放样和生产提供及时有效的信息和技术资料。根据任务通知单将生产加工信息数据集成,导出原始表等所有加工技术资料,便于各部门车间查找、下载使用,提高成产部生产指挥能力。

       2.1.4 采购和仓库管理

       对原材料,半成品,成品等存放区域进行分库,分区管理,使得物料的进出高效合理,实现物料的科学摆放;实时掌握库存变化情况,并精确跟踪到材料使用情况;解决材料炉批号的可追溯问题。对生产过程中发生的质量问题进行频率,频次分析,有利于加强质量控制。

       原材料质保书、原材料复检报告、原材料使用跟踪表等相关记录,可以在系统里按照工程导出,有利于提高铁塔质量证明文件的编制质量和效率。

       仓库管理在线上操作,入库和出库操作简单,及时更新仓库台账,具有塔型预约功能,相关部门共享仓库材料信息。减少库存,提高原材料利用率。实现材料库存预警机制,材料库龄管理,更科学合理的采购原材料。

       2.1.5 质量管理

       从产品实物质量控制需求出发,重点实现从供应链、制造过程及售后使用三大环节质量控制业务效率与效果提升;另一方面,对产品的核心质量信息进行全面收集、整合、管理与分析、查询、共享等应用,保障产品实物质量稳定受控基础上得到持续改进。质量管理的详细内容包含了入厂检验管理、采购不合格品处理、生产过程的工序质检、工序质检上报、缺陷管理、缺陷处理、缺陷统计分析、质量统计分析、出厂管理等。

       2.2 MES系统的应用

       MES系统包含产品从设计到交付的全过程管理,主要有生产订单管理、BOM管理、自动排产及生产计划预警、生产调度、投料及报工管理、图纸及工艺管理。重点关注生产过程及成产过程质量检验两个个层面,含生产过程检验管理、不合格品处理、工序质检管理、缺陷管理、质量统计分析等核心功能,可出具检验报告:设备状态、设备检查、维修保养、设备报废等业务管理等。

       2.2.1 MES系统管控生产

       MES作为面向车间生产过程管理与实时信息系统在制造业中得到了越来越多的重视,MES系统直接汇聚了生产车间的各种生产信息,能够为排产分析提供给最为实时和精准的数据可对车间及生产过程进行实时有效的管理。

       2.2.2 生产管理

       包括制订排产计划,实现生产批开立、手动配料、领料单管理,车间进行任务自动报工或手动报工,工时统计,工时统计维度包括员工、车间、班组、工序、同时对原材料代料进行管理,最终将代料情况体现在领料单上,按照代料后的领料单进行实际出库,保证库存准确无误,系统还对补件流程进行管理,补件也可以进行一次套料、二次套料,生成领料单,也可进行任务报工,系统还提供工程补件情况的统计。

       2.2.3 设备管理

       设备管理是对设备台账进行管理,提供维修、保养、年检记录功能,为后期设备损坏、设备维修提供帮助。包含设备分类。设备编码、报修记录,保养记录、年检记录,并根据最后一次记录时间进行下一次保养和年检的提醒、移动端提供快速报修功能和报修提醒、保养提醒、年检提醒等功能,并能填写维修、保养、年检记录,同时提供设备大屏实时展示维修、保养、年检提醒。

       2.2.4 移动端管理

       移动端主要功能是帮助班组长对角钢、钢管和钢板的原材料进行派工和部件工序的派工,车间工人做完定后可以通过移动端进行报工,班组长审核,交接到的车间也可以通过移动端的智能算法,计算出派工方案让员组长进行确认,同时对组焊件进行齐套检查,齐套后才能进行派工。设备报修、设备点检是为设备在维修过程中出现的问题进行记录,方便操作人员可直观观看设备明细,主要功能有:生产派工、角钢下料派工、钢板下料派工、工序派工、焊件派工、派工记录、生产报工、报工记录、报工审核、审核记录、齐套检查。

       2.2.5 设备管理

       自动采集设备的故障、维修信息,点检信息等,实时监控设备的状态,对设备的运行时间和效率进行数据分析。

       2.2.6 转序管理

       通过转序的二维码管理,流转到下一工序扫码,自动生成接受清单,让用户通过二维码扫描功能随时掌握材料的信息和提高车间之间加工工序流转的效率。

       2.2.7 报表看板

       报表看板主要包括库存看板、设备看板、质量看板、库存报表、设备报表、质量报表,进行可视化管理,便于高层领导、车间领导通过可视化看板直观了解各生产线的生产情况。可视化看板内容可以集中展示生产线生产任务完成情况、关键件生产进度、设备全局监控、合格率统计以及车间通知公告等信息。

       2.2.8 工艺管理

       主要包括标准工序、工位管理、工时定额模型、工序工位、工序参数。工位管理中是对工位的所属车间、厂房和班组、加工方式、日产能、派工优先级、加工规格进行设置,标准工序主要设置加工材料、关联工位和工时计算模型,并针对每一道工序在MES系统里给出相应的工艺卡来辅助员工进行加工生产。

       2.2.9 设备数据采集

       MES系统通过跟数控设备进行集成,通过接口将任务下发到每台设备上,通过跟设备厂家的技术对接,自动采集加工完成的工件信息,从加工反馈表中自动提取报工信息,主要记录时间、设备、人员、零件号、完工数量、工时等。

       2.3 ERP和MES系统融合

       通过项目建设,实现生产调度、自动报工、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、报表管理等功能管理,同时为仓储、生产、质检等部门提供车间管理信息服务,为经营生产和质量全面管控提供及时准确的信息。通过与ERP、放样软件等系统的高度集成,有效降低手工输入差错率,提高工作效率,实现对业务规范化的强有力管控。此外,生产过程采集大量原始数据,能够实现产品生产过程完全管控、产品生产质量信息完全追溯、产品原始数据有力挖掘分析,为生产管理精益化提供决策支撑。

ERP和MES系统融合

图1 ERP和MES系统融合

3 信息化应用中的关键因素

       实施信息化战略是一个复杂的过程,它不仅仅是建立在充分的可行性研究、对当前企业模式的深刻理解和明确的资源需求、高水平的系统结构、详细适当的项目实施计划以及足够的资金支持等基础之上,它还需要十分重视和充分发挥企业内部与外部的各类资源、人员的作用。

       3.1 企业领导层的态度、支持和投入

       企业领导层的态度、支持和投入真正意义上的“一把手原则”是ERP系统实施成功的必要条件和最为重要的因素。整个实施过程中需要企业领导层全程的、积极的、热情的、足够的支持和投入。

       可以说领导层的态度和支持直接决定着ERP系统实施的成败?铁塔行业也不例外。领导层的作用包括:在各种场合积极展示对变革的支持;了解并乐于投入整个变革所需要的资源;了解变革对组织及文化的影响?并对此持积极态度;给变革的顺利执行以有力的保障等。

       3.2 企业员工的培训和参与

       在实施信息化战略过程中我们必须十分注重企业普通员工的因素因为ERP的执行者和使用者主要还是企业的员工。培训是所有实施ERP战略的几乎一致的选择。ERP战略的实施使所有的员工必须接受新的挑战并担负起和以往不同的职责因为ERP将导致许多管理观念和方法的改变。

       鼓励职工去检查和改进与他们日常基本工作有关的流程鼓励所有职工理解和简化他们所参与的工作流程。实施ERP战略必须是建立在当前能够较好地工作的流程基础上。这种实施战略将导致增加职工在ERP实施过程中的参与感减少对变革的抗拒心理并且获得更高层次的生产力。

       3.3 不要进入“数字化设备=数字化车间”的误区

       铁塔企业在数字化车间建设中,不要一味追求高大上、功能全、价格高的设备,可以在很大程度上利用车间现有的数控设备,通过“三哑”;(哑设备、哑岗位、哑企业)”改造,实施“两化“融合,打通企业信息“孤岛”,建立企业统的数据采集监控中心,从而实现资源共享、信息交换、能力协同。其中,最重要的是对“哑设备”进行联网改造,以较低的成本,实现车间设备数据的实时采集,联网运行,提升设备运行效率和智能化水平。

       要正确理解智能制造与精益生产的关系,铁塔企业在数字化车间、智能车间建设中,不能只着眼于智能装备应用、实现设备联网,以及自动化、智能化生产线建设,忽略推进精益生产。对企业而言,精益生产是实现智能制造的基础,而智能制造是为企业实现精益生产而服务的。

       智能制造不等同“机器换人”,在数字化车间、智能化车间的进程中,逐步实现智能制造是人们不断追求的目标。在这一过程中,人变得更加重要。一方面,数字化车间建设以精益生产为指导思想,以使用者为中心,无论是机器人还是ERP、MES系统等信息化系统,都是基于帮助人、服务于人的出发点,而不是简单地替代人、减少人。另一方面,数字化车间建设中,要以人为本,以更好地发挥人的价值为基本出发点,其关键是着力提升人员素质,提升单位人员的生产效率,降低单位产品用人成本、能耗、材料消耗等,提升企业竞争力。为此,要重视人才培养,尤其是精益管理、智能制造人才,要实行跨界培养。

4 结论

       铁塔制造行业的信息化改造是一个系统工程,在信息高速发展的今天,工业转型已成为现阶段不可变更的趋势,在推动信息化和数据化的进程发展中肯定会遇到很多的难题和麻烦,信息化改造工程是一个“人机合一”的有层次的系统工程。它不仅涉及各种信息技术的应用,人力、财力和物资的投入,同时也涉及企业组织管理和企业业务生产流程的重组与再造,系统的建设非一朝一夕的事,希望本文能对正在建设或准备建设铁塔EPR系统和MES系统的企业提供参考。
 
责任编辑:程玥
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