某工具生產企業---數字化智能工廠建設

2024/3/28 14:13:54      點擊:

一、項目背景

    該項目是一家已有六十年專業生產切削工具的國內知名企業,在國內同行業中占有龍頭地位。在傳統型生產企業中,對于設備生產數據的采集,幾乎完全依靠人工完成,流動的人員、散落的數據,同時人工統計的效率也非常的低,完全不能進行實時生產數據更新。導致生產效率低,運營成本高,數據不透明,管理不到位,出現問題不能及時處理。

    除了數據管理問題,車間設備經常遭遇意外故障導致停機,不僅造成生產停滯,而且對于設備造成的隱性破壞帶來的損失不可估量。

    針對該企業產品中存在的多品種、小批量、不同型號同時間段生產、執行過程標準規范嚴、生產任務計劃性強、工藝單一、生產質量要求高等特點,改變目前產品制造執行過程中計劃和過程管理主要依賴線下溝通的現狀,提升制造執行過程信息化管理水平。

二、建設內容

1、面向工廠設備智能化數據采集與融合

    基于智能數采終端合理規劃設備智能體的數據采集路徑與采樣頻率。利用傳感網、智能機器人、無人車等智能體進行協同采樣,探索多源數據分布特征,研究利用趨勢分析、觸發器、生產業務邏輯確定設備模型;诙嘀悄荏w之間的完全合作關系,使用頻率最大Q值、聯合數據分析等方案,研究實際生產環境中的協作機制,提出協同感知與交互協作的核心方法。研究工廠設備畫像的深層潛在聯系,提升工廠多源數據協同感知與融合準確性,助力獲得精確的設備多模態模型。
2、面向工廠生產過程動態優化調度
    對工廠堆料、生產、運輸等生產線各項數據進行集中、實時、綜合統計和分析,借助可視化技術清晰呈現數據背后規律,對工廠生產進行推斷和預測,實現生產效益最優化。
    當檢測到生產異常、作業異常及設備能耗過大時,管理系統實時發出預警,管理人員通過系統及時遠程查看、核實和處理,避免延誤生產。
3、面向工廠整合基于智能化信息管理系統
    企業對于工廠活動的一切細節都是通過MES等業務信息化管理系統來實施管理的。這些業務管理系統可以映射出工廠的可視化生產過程,將其整體數據進行體系化集成,整合成以工廠為對象的信息化平臺。以大數據平臺為存儲層,以成熟軟件框架為計算層,以多種科學數據處理軟件為支撐,在展現層通過可視化技術以美觀直接的可視化方式進行呈現,形成完整的具備自主監測功能的智能化信息管理平臺。

三、實施過程

1、建設數字化生產車間

對原有生產車間設備進行聯網改造,利用物聯網的技術和設備監控技術加強信息管理和服務;幫助產銷流程、提高生產過程的可控性、減少生產線上人工的干預、即時正確地采集生產線數據,以及合理的生產計劃編排與生產進度。

   開發MES制造執行系統,連接企業ERP管理系統和生產控制層,提供實時生產過程管理;趯M行生產過程產生數據和上下游信息的整合,以標準化的生產管理流程來運轉,由生產訂單驅動,通過簡潔明確的操作,改善企業生產過程自動化控制、工藝管理、質量管理和部門協作等管理難題。

1.1 設備聯網與數據采集

    每臺機床旁接線控制柜,加裝通訊模塊,實現單臺機床的監控與數據采集。所有機床通過5G網絡聯網,實現數據連通與傳輸,保證了數據采集與傳輸的高速、穩定。通過車間設備聯網與信息自動采集,實現車間設備狀態實時監控,設備運轉率、故障率的統計分析,輔助報工等。

    現場生產車間涵蓋銑齒、打磨、分齒、清洗、熱處理、下料等多工序加工工藝。已完成五十余臺機床設備的聯網控制與數據采集實現生產過程生產設備實時數據采集與監控,為MES提供數據,為數字化工廠整體解決方案提供支撐平臺。

1.2 物料編碼統一化

    物料編碼的標準化,才能有效的進行物料生產追蹤,質量追溯。將人機料法環中的料作為核心因素。通過生產信息的綁定和報工,可以進行人員、設備的流水作業管理。

1.3 信息化系統建設

(1)MES系統建設

    MES系統是面向制造企業車間執行層的生產信息化管理系統。主要管理及監控車間生產過程,介于企業計劃層與車間控制層之間,起到承上啟下的橋梁作用,通過各種標準接口與計劃層/控制層進行通信協同生產,是實現智能制造的核心系統。

    MES可以為企業提供包括制造數據管理、計劃排程管理、庫存管理、質量管理、設備管理等管理模塊。系統對生產資源和生產環境進行評估,生成較優的生產排程方案,通過與設備互聯實現無紙化生產執行、流程跟蹤、工藝路徑控制和數據收集、分析,保障生產有序、可控,通過相應的質量計劃、保障生產過程的質量可控,實現生產過程精益化、可視化,減少生產效率,提高產品質量。

(2)手機APP系統

    開發的手機端APP程序與綜合管理系統,通過網絡實現三地分廠統一業務管理。已上線的《商城系統》、《銷管系統》零延時完成供產銷業務。降低溝通成本,提高管理效率,保持一致的產品品質與服務品質。

(3)手持終端系統

    引入條碼識別技術,由于物料表面沒有油污情況,可粘貼條碼,對物料的檢驗、入庫、出庫、盤點、工序加工流轉等各個作業環節的數據進行信息管理。條碼內可記錄物料的信息,實現全過程信息采集、跟蹤,通過手持終端讀取其中的信息,免去傳統人工記錄數據,保證信息化管理各個作業環節數據輸入的效率和準確性,保證企業及時的掌握生產、儲存等各環節的有效數據。



(4)信息看板系統

    信息看板是企業實現智能化、實時化、可視化生產的重要手段。信息看板幫助企業實現可視化管理,將原本看不見的內容可視化。信息看板管理還可以提高制造效率、設備效率和產品質量,從而控制庫存、生產、質量和設備運行狀態。部門與生產環節緊密配合,可視化管理,精細化管理,節約庫存。當出現問題時,可以第一時間感知,相關人員可以第一時間采取措施,從而減少企業的響應時間。

(5)呼叫系統

    呼叫管理系統是由呼叫系統 +  呼叫按鈕組成

    呼叫按鈕分為:硬件呼叫按鈕  /平板電腦軟件控制    

    主要用于物料周轉、工藝流程管理等,可提高生產過程的可控性、減少人工的干預、可大幅度提高生產效率,降低生產成本,優化設備運行。

2、建設數字化生產車

   建設智能物流管控平臺是以信息技術為支撐,運用科學的思路、方法和先進技術,在生產過程中實現產品自動化搬運,信息化分揀,智能化儲存管理。智能物流建設也將為企業帶來更好的綜合效益。

2.1 智能存儲綜合管理

    通過倉儲物流管理系統及條碼識別技術,對物料流轉和存儲過程進行自動記錄,綜合批次管理、物料貨位自動分配、庫存統計管理等功能有效控制并跟蹤倉庫業務的物流全過程。

(1)復合帶存儲管理

    對復合帶存放的平庫區域進行貨區管理,通過物料的批次、規格等參數規劃不同的貨位,根據出入庫策略,實現信息化、可視化的管理目的。能幫助企業精準的追蹤庫存數量,以及當前庫存中每種物料的庫存變化,實現精細化管理。

(2)火后庫存儲管理

    對淬火后的半成品物料,實現自動出入庫管理。半成品物料由原來的地堆存放,轉化成立體貨架存放,節省占地空間,提高庫存容量。同時還實現了庫存信息化管理。

(3)成品和包裝存儲管理

    對成品車間的成品及包裝做庫存管理,成品車間設置物料存放站點與成品庫實現信息化統一管理。確保及時準確地掌握庫存的真實數據。

2.2 能流轉綜合控制

(1)復合帶轉運

(2)銑刀轉運

(3)淬火半成品轉運

四、實現效果

1、智能生產:

打通“訂單-工藝-排產-生產-質檢-包裝-入庫-發貨”整個流程,將基礎數據標準化,優化流程,減少現場錯報、誤報等現象;實時采集米重,降低生產偏差,有利于產品成本核算,優化材料使用管理,穩定產品關鍵質量指標;利用集中供料系統降低設備能耗和維修成本,提高產品質量和工作效率;啟動設備云平臺,打造生產人員快速報修、機修人員快速響應、管理人員精準分析的主線業務流程。

2、智能倉儲:

根據流轉產品采用AGV轉運方式,實現物料按指定路線的點到點流轉,保證物料流轉的精確性;通過AGV實現車間成品及半成品、原材料的智能轉運;通過在盤具上搭配二維碼標簽,實現盤具物料信息的追蹤及管理,有效減少盤具尋找時間,提高盤具管理和生產效率,減少了上千次人工作業的搬運/班次。

3、智能檢測:

將5G、人工智能、邊緣計算和機器視覺等新技術有機結合,實現實時在線的高精度檢測;通過工業云平臺實現檢測模型的迭代和共享,提升產品質量,實現高效率的過程追溯及故障排查。

4、智能展示:

對生產過程的整體可視化及數據分析進行展示;根據整體運維需求,對單條生產線的生產分析、單個設備的運行及故障狀態進行信息集成;對接WMS、能源、設備實時數據,以及智能安全系統,實現倉儲物流、能源、安全、設備數據的實時展示,進一步提升品牌形象,加強公司對外宣傳展示。

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