一、企业简介

       山东华建铝业集团有限公司（简称“华建铝业”）位于中国铝业之都、中国门窗之都——山东临朐，是国内铝合金建筑型材和工业型材重点生产科研企业，铝型材年产能达80万吨，年营业额过百亿，员工1万余人。公司始建于2000年，现已发展成为以铝型材产业为主、其他相关产业协同发展的大型企业集团。拥有“五区六园两平台”，五个生产厂区：华建铝业一分厂、二分厂、三分厂，华建科技（四分厂）、五分厂；六个产业园区：中欧节能门窗产业园、中国铝模板产业园、华建工业园、华建科技园、华建科创园、华建农业生态园；两个服务平台：临朐国际会展中心会展服务平台、山东标正检验检测有限公司检验检测平台。产品销往全国及亚、非、美、欧、大洋洲等40多个国家和地区。国内外知名建筑项目：中国尊、国家体育场、2022冬奥会国家速滑馆、北京大兴机场、北京城市副中心、青岛上合峰会国际会议中心、美国驻华大使馆以及科威特大学城、坦桑尼亚总统府、安哥拉社会福利住房项目。成为中国重汽、北汽福田、江淮汽车、长城汽车、中集车辆合格供应商。
 
二、企业在智能制造方面的现状

       华建铝业在信息化建设方面起步较早，在同行业中属于引领者。华建铝业充分利用信息技术和数智化创新理念，推动企业内部管理的变革和业务模式的创新。具体来说，华建铝业在信息化方面的应用包括但不限于以下几个方面。

       营销信息化：通过建立完善的营销信息系统，实现销售数据的实时采集、处理和分析，提高了销售效率和客户满意度。

       财销一体化：将财务管理和销售管理整合到一个平台上，实现财务和销售数据的共享和交互，提高了财务管理和销售管理的协同效应。

       设备物联：通过物联网技术实现设备的远程监控和管理，提高了设备运行效率和降低了维护成本。

       成品出入库扫码：通过扫描成品上的条码，实现成品出入库的自动化管理，提高了库存的准确性和管理效率。

       华建乐享平台搭建：通过建立华建乐享平台，实现企业内部员工的交流和互动，提高了员工的归属感和凝聚力。

       泛微OA办公系统：通过引入泛微OA办公系统，实现企业内部的协同办公和流程化管理，提高了办公效率和管理水平。

       集团ERP系统突破及模具中心ERP建设：通过建立集团ERP系统和模具中心ERP系统，实现企业资源的集中管理和优化配置，提高了企业的运营效率和竞争力。

       华建铝业在智能制造方面同样取得了显著进展。在智能制造方面的应用主要包括智能物流系统。该系统通过电脑端输入生产指令，机器自动抓取铝型材并放上生产线，经过转运、挤压、电泳、隔热、喷涂、仓储等环节，一根成品的铝型材就达到了出厂标准。这种智能物流系统提高了生产效率，减少了人工干预，降低了生产成本，并且使整个生产过程更加可控和可预测。该系统被山东省工业和信息化厅评为2023年山东省级智能制造场景之一，在第三届山东省新材料智能制造大赛中获得三等奖，且该项目获评最具投资价值项目。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

       1. 项目背景介绍

       华建铝业智能物流系统的实施背景主要是基于企业对于提高生产效率和降低成本的迫切需求。在实施前，华建铝业面临以下业务痛点。

       1）传统的人工物流管理模式效率低下，人力成本高昂，且容易出错，难以满足企业快速发展的需求。

       2）生产过程中的信息流不畅通，各部门之间的信息交互存在障碍，导致生产进度难以掌控，影响了企业的生产效率和产品质量。

       3）缺乏对生产过程的实时监控和数据记录，导致生产过程的管理和控制不够精确和及时。

       针对以上痛点，华建铝业对于智能物流系统的规划主要基于以下几个方面的需求。

       1）提高生产效率：通过智能化物流管理，减少人工干预，降低人工成本，提高生产效率。

       2）精确掌控生产过程：通过实时监控和数据记录，精确掌握生产过程中的各个环节，确保产品质量和生产进度的准确性。

       3）加强信息交互：通过建立完善的信息化管理系统，实现各部门之间的信息共享和交互，提高协同效应。

       4）提升企业管理水平：通过智能物流系统的实施，推动企业管理的数字化和智能化，提高企业的管理水平和竞争力。

       总的来说，华建铝业智能物流系统的实施背景是基于企业对于提高生产效率和降低成本的迫切需求，通过智能化物流管理解决传统人工物流管理模式的痛点，实现企业管理的数字化和智能化。

       2. 项目实施与应用情况详细介绍

       铝型材整厂物流系统是基于物联网平台的铝型材智能制造系统。系统除完成物流系统的输送任务外，还参与工厂生产及管理全过程。系统将ERP，APS、MES，AI检验、WMS等系统，以及生产过程的人、机、料、法、环，通过网络层（移动通讯网、工业以太网、互联网、其他专网），感知层（传感器、摄像头、RFID、条形码、二维码、智能仪表、PLC、DCS、QCS等），以及云计算平台、数据中心、功能模型库、Saas、IaaS、PaaS 联网联动，监控生产过程、工艺流程进行、设备的运行及状态，记录数据、分析数据、做出决策，指挥调度，全面提升公司管理水平。

       2.1 整体方案介绍 
       
       2.2 分项方案

       工厂物流系统的功能：运输，以智能自动代替人工操作设备的物料运输；即将工厂生产所需的原材料、半成品、成品、废品、模具等物质材料的输送智能化，自动化，对节省用人，提高效率有很大帮助。

       仓储物流系统采用四层网络结构：管理层、监控层、控制层和设备层，其结构如图所示。
 
       分拣物流监控与管理系统由MySQL 服务器提供支持，与企业ERP系统进行数据交换，获取车间单日生产计划后，制定出车间作业与调度计划。同时实现数据的管理，以及人与设备之间的交互，把任务指令信息传达给PLC控制系统，完成对设备动作的控制，并将形成情况反馈给系统。实现功能有： 

       对待分料位①~⑥的实料框及空料框进行实时监控、统计与显示。

       对待喷料区的实料框进行实时监控、统计与显示。

       时效炉状态及出料框位状态显示。

       RGV状态及位置实时监控与显示。

       挤压机通道①②的空框数及进空框位状态显示。

       包装车间①②的空框数与进实框位与出空框位状态显示

       点击待喷料区进入中转区管理系统界面。

       系统提供数据区服务、面向PLC的通讯服务、远程客户端的互动服务、远程援助服务。

       数据接口主要作用为物联网平台与公司ERP、物流系统、云端互联网平台等进行数据交换，实现资源共享，让各个系统都能够查询到需要的货物信息。

       通过ERP系统数据接口,物流管理系统可以实现访问查询ERP系统内部存储的重要信息，如料框内存放的型材的截面积、规格型号、质量、颜色、客户名称、订单号等与货物相关联的信息，这样物流系统根据查询到的实时货物信息流，方便安调配物流各个环节的物流任务，如进入中转仓的料框可以根据查询的颜色信息把同颜色的料框放在一起，把进入成品仓的料框按照订单号存放一起等等。

       通过物流管理系统数据接口，ERP可以查询到每框料框存放的实时位置及存放时间等，同时ERP可以通过物流数据接口发送指定的任务给物流系统，达到自动物流调配的目的，如成品仓出库任务、喷涂车间的生产需要的型材等。

       数据接口实现方式主要分两类，一个是采用直接数据交换的方式，即把需要的数据存放到一个缓存数据表格里，然后对外开放访问权限，外部系统可以直接访问到内部缓存数据；另外一个采用API数据接口的方式，API应用程序接口是一组定义、程序及协议的集合，通过 API 接口实现计算机软件系统之间的相互通信。API 的一个主要功能是提供通用功能集。程序员通过调用 API 函数对应用程序进行开发，可以减轻编程任务。 API 同时也是一种中间件，为各种不同平台提供数据共享。API就是操作系统留给应用程序的一个调用接口，应用程序通过调用操作系统的 API 而使操作系统去执行应用程序的命令。根据不同需求开放出对应的访问接口函数程序接口，如访问指定料框的位置接口、查询指定料框内部存放型材颜色等信息的接口、接收ERP发过来出库任务的函数接口等等，每一个具体的接口对应特定的功能，根据具体物流需求开发应用。接口主要作用为系统软件和客户ERP系统进行数据交换，实现资源共享。

       2.3 智能仓储系统介绍

       WMS仓储管理系统包括软件、硬件、管理经验。WMS仓储管理系统涵盖了管理经验和自动识别硬件。仓储管理系统中的软件指的是支持整个系统运作的软件部分，包括收货处理、上架管理、拣货作业、补货管理、库内作业、越库操作、循环盘点、RF操作、加工管理等。仓储管理系统利用自动识别技术和无线传输提高数据的精度和传输的速度。根据管理方式和理念整合的一套管理理念和流程，为企业做到真正的管理。

       WMS系统各个基本模块及各模块间的层次关系如下图所示：
 
       中央信息系统（ERP/MES）：主控系统主要指业主方的企业资源管理系统（ERP/MES），是位于自动化物流信息管理系统之上的系统。它是企业全向的信息管理系统，可以向自动化立体库发布采购计划、销售计划、入出库计划及规划入库产品项目，同时也可以从自动化物流信息管理系统获得各种必要的信息，如库存情况、入出库情况等。

       一体化的仓库物流管理系统WMS：WMS库存计算机管理/控制系统。是执行物流自动化信息管理和自动化立体库设备控制的网络系统。本项目中的WMS系统不仅直接管理自动化立体仓库系统，同时为AGV系统提供有效的信息管理支撑，并可提供为项目自动设备提供全套的在线控制和实时监控的需求。

       1）WMS-API接口模块ERP/MES与WMS系统接口

       在企业内的中央给信息系统ERP为WMS提供各项信息数据支撑。为了保证生产经营的一致性、连续性，确保信息的高度统一，因此须要将企业内容的管理系统进行有效连接。WMS-API接口系统，提供连接企业ERP、MES与WMS的系统称为接口系统。包括执行程序和相关协议。

       WMS-API模块是集成化物流管理系统的接口软件部分。是实现 WMS与ERP、MES进行有效连接的中间桥梁。WMS具有开放式连接的特点，与需方ERP实现无缝连接。我方WMS具备多种系统对接方式，包括标准接口、中间表、WebService等方式。项目具体与ERP连接方式在后期项目软件需求分析中界定。

       2）WMS-WMS模块

       WMS-WMS模块是构成WMS系统库存管理的部分。其主要任务是将系统的各个功能与核心模块有机的集成起来，提供自动化立体库入库操作、出库拣选、库存管理、任务管理、故障处理、历史记录、人员管理等系统管理功能。WMS是核心模块之一。

       3）WMS-WCS模块

       WMS-WCS模块完成自动化立体库的任务调度。是优化系统并及时满足生产的系统模块。该系统通过采集自动化立体库库存和设备状态，动态地调度系统任务。

       自动化立体库、车间物流AGV系统的管理与监控将为对完成设计时候的自动化立体库、AGV小车进行调度管理，对各种物流设备进行控制。WMS采用多进程的管理调度思想，通信进程完成管理/监控系统与各种物流设备的通讯，物流进程根据下位机发来运输申请、出入库申请，分配物流的货位，并生成相应的任务指令。调度进程根据调度规则将任务进行排队，并按优先级发送命令。

       4）AGV调度控制系统

       基于自动化的需求，项目设计配套AGV自动供货系统。AGV信息管理执行系统与立库WMS系统进行统一，避免多系统冗余。AGV自身采用多任务进程的调度控制系统，满足生产自动备货、仓库自动暂存需求，实现多台小车同时在线调度，满足企业供需匹配要求。系统采用模块化设计，便于后期小车数量的拓展。

       5）WMS-RFS模块

       WMS-RFS模块是集成化物流管理系统对移动信息终端的后台处理平台。包括RF无线数据终端。RFS采用无线电技术与计算机网络进行数据交换。在自动化立体库中，RF技术的全面应用包括收货、入库、拣选、合单等过程。RFS除了提供通讯协议和服务器外，还提供前台的应用软件以及与此适应的数据库软件（更多的是存储过程等）。

       6）工作站拣选系统

        项目采用多个分拣工作站用于日常物料拣选工作，在此我们设计了一套货到人拣选系统。满足物料依据生产订单、仓库库存、属性控制、管控策略等不同需求的入出库拣选需求。系统前端与WMS系统进行对接，实现货物的及时、精准拣配。

       7）WMS-PLC模块

       WMS-PLC模块是集成化物流监控和管理系统的可编程控制过程。本系统采用现场总线(Profit Bus)控制方式。连接多个控制子模块。

       3. 效益分析

       1）直接效益

       数据采集及时、过程精准管理、全自动化智能导向，提高工作效率；

       库位精确定位管理、状态全面监控，充分利用有限仓库空间；
 
       货品上架和下架，全智能按先进先出自动分配上下架库位，避免人为错误；

       实时掌控库存情况，合理保持和控制企业库存；

       通过对批次信息的自动采集，实现了对产品生产或销售过程的可追溯性。

       目前，华建铝业智能制造中心整厂仓储物流系统上线运行后，异常停机时间（待料、待模、待机）下降了12%。订单一次性完成率提高15个百分点。订单交付齐套率由50%提升至88%，订单及时交付率提升了27%。

       2）取得荣誉

       华建铝业智能物流系统建设已获得中国制造业数字化转型优秀案例、山东省智能制造优秀场景、潍坊市数转智改优秀场景、第三届山东省新材料大赛三等奖，最具投资价值奖等荣誉。

       智能仓储物流系统应用场景是华建铝业集团智能工厂项目的重要组成部分，覆盖从下单、设计、计划、调度到制造的全过程。该数字化应用场景将是行业内首家成功案例，必将在行业中形成相当可观的推广效应。