基于产品全生命周期智能化改造的实践（上）

三、“智能化改造”模式创新点

       （一）MES与PLM、ERP系统的高效协同与集成

       以PLM为信息为核心技术数据，其中PLM与ERP双向集成主要包括设计信息与物料信息；PLM与MES单向集成主要包括工艺信息；ERP与MES集成主要包括生产订单与产成品入库。MES和仓储物流的集成实现物料实时追踪和预警，将物料信息与ERP的供应商管理系统进行信息共享；PLM将产品的工艺路线、参数等信息与MES进行互通，进行换型、物料、工艺等生产准备；通过系统集成，打通空调系统产品制造从计划层、控制层到设备层的数据链，实现制造全流程资源要素信息交互，设备、物料、人员等资源通过现场网络进行动态配置，实现工厂的智能生产。

       1.PLM与ERP双向集成

       PLM系统中的物料编码及物料结构录入到U8系统中，PLM系统中的工时录入到U8编码的自定义项中，PLM系统中增加分工判别标识，对应U8系统中的仓库名称、领料部门名称。

       U8系统中的库存、库位、保管员信息，体现在PLM系统中图纸的基本属性页面。

       2.PLM到MES单向集成

       PLM系统中CAPP模块的工艺BOM信息写入到MES系统的基础数。

       3.ERP与MES双向集成

       ERP系统中的生产订单信息写入到MES系统。

       MES系统中的产成品报工入库信息写入到ERP系统，生成待审核的入库单。

       （二）复杂曲面成型技术

       1.B型管成型技术

       国内B型管成型机与国际先进设备均采用13组成型辊轮作为一套模具，加工效率低、精度不足。本项目关键装备实现模具分段设计，B型管打点成型工艺，旋转摆切的切断结构，点胶系统喷涂钎剂,从而保证产品的加工质量。

       模具设计：分段结构便于换型，由一名操作工即可完成。

       成型工艺：打点成型工艺导入，提升流道内紊流度，提高芯体换热效率。

       切断结构：采用旋转摆切，切断速度快，切口变形量＜0.2㎜。

       钎剂涂覆：采用先进的点胶系统喷涂，控制精度达0.1g/m。

       防错系统：采用视觉传感照相识别，100%在线监测钎剂涂覆质量。

       该技术已申报发明专利，并已授权，专利号ZL201510296272.5，专利名称：一种B型扁管成型工艺及其成型模具。并荣获河南省科学技术厅颁发的“科学技术成果奖”，证书编号为9412018Y1087。

       （二）在线检测技术

       视觉传感在线检测技术，已经应用在豫新公司多个关键装备上。如总成装配线、B型管成型机、芯体转运装备、电池冷却器组装装备等。

       系统配备：机器人检测、故障诊断系统，全方位在线检测错装、漏装情况，与追溯系统关联，保存检测结果便于追溯数据来源：机器人携带视觉检测头采集产品信息数据分析：机器人进行分析比对并记录产品检测数据。

       （三）质量追溯

       通过在车间建立产品档案，记录生产过程中的原材料批次信息、开完工时间信息、加工人员信息、加工工艺路线等信息。对于检测工序，还会记录检测的指标及相关的检测值，从而在系统中建立完整的产品生产跟踪档案，方便后期进行产品的正向及逆向质量追溯，快速定位质量问题。

       1.原材料追溯

       原材料追溯主要通过定义供应商原材料批次、原材料单件码、投料验证，完成原材料追溯。原材料批次由采购部统一定义原材料批次，并打印出标签粘贴至各物料的最外层包装上。原材料单件码指原材料在采购入库时，本身就带有的单件条码。各原材料在仓库完成分拣并配送至车间后，由车间操作工在投料时完成上料验证。MES系统记录原材料与产成品的关联关系，从而形成原材料追溯链条。

       2.生产过程追溯

       生产线均采用单件追溯，各单件记录从投料到下线完工的相关生产过程信息，从而形成闭环的质量信息追溯。主要通过员工在MES内的开工、报工、质检等操作，通过与工位机的集成，获取过程质量记录信息。

       通过MES系统和SCADA系统的集成对接，以及数据库对现场加工过程数据的实时采集和存储，形成了物料的在线生产过程、产品的质量追溯档案，可以实现在线监控和查询。在MES系统中通过产线配送单查询、工位物料在制查询、设备物料在制查询、投料查询、报工查询、质检记录查询等功能页面，可对生产过程中所需的原材料、操作人员、报工工位、报工时间、质检记录等生产过程信息进行查看，如图14所示。

四、实施基于产品全生命周期智能化改造实施效果

       （一）直接效果

       1.质量绩效提升

       自项目正式立项至今，根据公司智能制造项目指标要求，电动空调系统产品不良率由0.6%降至0.4%，降低33.3%。

       通过对往年自工程不良的分析，对自工程不良的种类进行汇总，产品不良主要有以下几个方面：漏打零部件（螺钉、卡子等）、标牌错贴、壳体断裂、漏贴海绵、相似件错装等缺陷，根据这些常见不良模式进行分析、对策，防呆、防错方案设计，总装车间多年来共计完成投入自动化全过程防错生产线5条，主要用于生产上汽乘用车、东风日产和东风乘用车等市场的产品；该5条生产线均为全过程防错生产线。包含有：激光位置检测防错点50个；通过红外、激光传感器，检查产品风门位置是否运转到位，防止模式混乱流出；传感器防错、漏取点共计92个；取件计数，顺序防错，防止小件的错漏装，螺钉计数全工位覆盖；对各个工位的螺钉进行计数，完成后产品方可放行。

       重点零部件、相似零部件扫描防错全工位覆盖；对重点零部件可以根据部件上的条码或二维码进行单台追溯，在工控机上可进行正逆向查询。相似零部件可进行条码或二维码识别判断，防止相似件的错装。

       防异物落入全工位覆盖，可根据产品不同随时增减，调整位置；主要防止螺钉、卡子小件掉落产品内部，造成空调异响。

       2016年自工程不良率=不良总数/产出总数=3563/593696=0.6%

       2020年（1-11月）自工程不良率=不良总数/产出总数=1526/391539=0.39%

       不良率降低率=（2016年不良率–2020年不良率）/2016年不良率=（0.6%-0.39%）/0.6%=35%

       结论：通过智能化改造手段，产品不良品率降低了35%。

       2.客户满意度提升

       豫新公司通过产品全生命周期智能化改造模式创新的应用，在产品保证、质量追溯等当面取得了较大的进步，在主车厂市场质量绩效得到明显提升，助推某市场SSC评价（对供应商质量绩效的评价）得分在2020年提升至一级水平，另外一重要客户在2020年零公里不良方面同期相比下降53.7%，有效地保证了产品的质量和交付。

       （二）衍生效应

       1.经济效益

       豫新公司以市场为导向，通过新建生产线或对原有生产线进行智能化改造，提升电动空调系统生产效率和产品质量，生产线大量使用工业机器人、高档数控设备、智能检测、专用高效装配等设备，建立PLM、ERP、MES等系统的集成和数据互通，实现了机器人转运、机器人焊接、RFID识别，在线视觉检测防错等技术的全面应用。项目实施以来，豫新公司换热器产能由之前的350万台/年提升至500万台/年以上，空调总成产品产能由之前的150万套/年提升至200万套/年以上，生产效率和质量水平显著提升，公司营业收入由2015年的5.4亿增加至2020年的9.2亿，复合增长率为8.1%（2020年受疫情影响略有下降）。经营模式向智能制造的转型升级在其中发挥作用非常明显。

       2.设计验证能力明显增强

       项目智能设计模块的完善与提升，通过CATIA与PLM集成，实现线上协同设计功能，所有数模可实现一键调用；通过函数定义特征尺寸和知识工程库文件的方法，实现产品的数字化研发，三维数模设计效率提升30%；通过PLM与CAPP集成、定制工艺文件映射关系、新建工艺知识库等，实现设计、工艺一体化、工艺全过程在线策划等功能，工艺文件编制效率提升40%，工艺数据传递准确率达到100%；通过各项模型仿真、流场仿真、应力仿真等获得了产品性能各项参数据，充分验证了产品设计的各项功能，实现了产品设计全生命周期的转型，有效提升了本单位技术创新能力，也为类企业树立了良好的技术创新示范。