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東磁“數字化”工廠集成管控平臺助力智能制造

    來源: 橫店集團東磁股份有限公司         發布時間: 2016-12-14
   

隨著近年來市場競爭日益激烈,原材料成本、用工成本、工業用地成本逐年提高,企業的利潤空間越來越小、面臨的困難越來越多。與此同時,信息技術正以前所未有的深度和廣度,智能化驅動著生產方式的變革,“智能制造”成了眾多企業在風口浪尖上的共同選擇,對企業充分發揮信息化的支撐和牽引作用、大力發展現代制造方式、促進產業結構優化升級、提升資源環境承載能力、提高經濟增長質量和效益,有重要的意義。

橫店東磁是一家擁有磁性材料、新能源和器件三大產業的高新技術民營企業,是全國磁性行業的龍頭企業。公司主營的磁性產業作為傳統的勞動密集型制造業,實現由“制造”向“智造”的轉型尤為緊迫,急需推進生產自動化、智能化,以減少制造成本,提升產品質量,推進產業升級換代,提升競爭力,獲取更多的盈利空間。

公司是金華地區唯一被授予“浙江省總部型企業‘兩化融合’示范試點單位”的企業,也是全國首家通過“兩化”融合評定的磁性材料制造企業。為進一步提升產品品質和生產運營效率,打造智能制造標桿樣板工廠,發揮引領示范作用,去年,東磁以建設高性能永磁磁瓦智能化生產工廠為切入點,逐步在全公司范圍內推進“智能制造”。目前已初步完成“數字化”工廠集成管控平臺一期項目的打造,為公司智能制造之路打下了基礎。該智能化平臺建成后,實現工藝、設備、質量、能源等的全程監控和智能分析,同時,實現從生產計劃、質量追溯、物料配送到人員管理等的全方位、全流程數字化集成管控。

量身定制 巧搭平臺

傳統磁性材料生產存在以下主要問題:

1、用工需求大。尤其是成型、磨床、檢分等崗位所需員工數量多且勞動強度大,面臨招工困難和用工成本高的雙重困難。

2、生產自動化、智能化程度低。許多工序單純依靠人工,員工素質參差不齊,影響產品質量、生產效率及生產線的穩定性,增加報廢、返工風險。

3、工藝參數控制不精確。核心問題為:部分關鍵步驟仍然依靠人工、依靠經驗,增加不必要的浪費和成本。比如配料過程中水和粉的比例依靠工人的經驗,造成配料比例失誤。

4、對產品制造全過程管控方面,缺乏數字化的管控手段,且人工統計匯報、填寫的方式容易出錯,并缺乏進一步分析、管理,影響產品一致性和穩定性,且難以實現精準的品質追溯。

5、數字化程度低,對設備、庫存等的利用管理有限。

從上述來看,有些問題不是沒有解決的思路,而是缺乏先進的手段。

因此,公司決定借助信息化技術,打造一個量身定制的數字化平臺,以改變傳統的封閉、低效率、粗放式的管理模式,促進企業向透明、協同、規范、精益的管理模式轉變,進一步提升公司產品品質和生產運營效率。

結合到公司實際情況,“數字化”智能工廠整體上考慮構建以智能計劃排產、智能生產協同、智能的設備互聯互通、智能資源管理、智能質量過程管控、智能決策支持等為核心的八大方向智能格局。   

這一思路引導下,東磁“數字化”工廠集成管控平臺應運而生。該平臺應用物聯網、智能制造技術,對生產車間的設備互聯互通和企業資源計劃(ERP)、生產制造系統(MES)等系統的縱向深度集成。目前已采集球磨、成型、燒結、研磨、檢分等磁性材料生產工序,確定了963000多個關鍵管控點,采用自動收集、條碼掃描和手工錄入等方式實現關鍵管控點100%覆蓋。

實施“兩步走”

據東磁公司網絡信息科科長李明介紹,該平臺建設實施分“兩步走”。

第一步是“實施自動化改造方案”。

通過數據采集系統(SCADA)的開發和部署,完成以下目標:工廠和車間級數據監控網絡部署;球磨、成型、燒結、研磨等四個車間第一期396臺設備的傳感及通訊改造;實現設備的集中監控;中控室、球磨、成型、燒結、研磨等電子看板系統的開發和部署,并投入運行;設備互聯網遠程監控功能的開發,實現對主要設備狀態及運行參數的遠程監控。

主要管理控制點包含采集球磨、成型、燒結、研磨、檢分等各生產工序的生產狀態實時數據、設備數據、工藝數據、質量數據等,進行匯總分析和計劃控制。

實施過程中,對樣板工廠的主要生產設備狀態及工藝運行參數,在設備機臺現場及中央控制室進行實時的監測,并與生產批次進行關聯,達到對主要設備及工藝參數進行報警及自動控制的目標。數據監控網絡系統實現設備狀態監測、工藝參數監控、工藝流程監控、報警監控、自動控制聯鎖、歷史數據追溯、實時數據分析等八大功能。以設備狀態監測功能為例,該監控系統對球磨、成型、燒結、研磨等車間的所有主要設備的運行狀態進行實時的監控。通過設備啟停狀態、關鍵工藝參數(如轉速、電流)的采集,綜合判斷設備的運行工況及狀態。設備是否空載、是否故障等等問題都可以通過該系統輕而易舉進行判斷。

設計實施了六大監控設備改造技術方案,包含球磨工段改造方案、成型工段改造方案、燒結工段改造方案、研磨工段改造方案、數據采集系統網絡敷設方案、看板系統實施方案以球磨工段改造方案為例,通過對球磨機進行設備監控,實時采集球磨機溫度、轉速、能耗、電流、狀態、加水量等數據,做到有效跟蹤。此外,還可通過監控設備實現對漿料含水率監測。

第二步是“基于自動化改造系統,上線制造執行系統。”

東磁智能工廠的生產制造執行系統(MES系統)將業務流程管理與工作流程結合起來,搭建企業級的跨系統的工作流整合平臺。囊括生產排程、生產跟蹤、文檔控制管理等基本組件,能夠快速實現覆蓋從原材料入廠、多種加工過程、產品出廠等生產系統全過程的管理與監控平臺的搭建,進行高速集成化系統管理。MES制造執行系統具有智能性和適應性,能夠根據制造環境的變化進行智能排產、智能決策、智能調度、智能診斷。

經濟和社會效益雙贏

該平臺的打造在行業內沒有可參考的先例,所有工作都是摸著石頭過河。通過與專業公司共同設計、定型,參與開發、安裝和調試,公司內部不僅積累了豐富的經驗,也培養了一批自己的專業人才,更在公司管理改善、成本控制、經濟效益、社會效益等方面,產生了顯著的效果——基于產品工藝過程的仿真和評估,能夠檢驗和優化生產工藝,提升生產效率以及產品質量;優化生產與工藝,使得決策有數據基礎和理論基礎,更具有科學性;實現現場數據的網絡化,為管理系統提供數據支撐,為后續生產決策提供有力數據保障;為生產過程嚴格執行質量標準和工藝標準提供了保障;加快質量異常事件的處理速度;實現質量過程及時展示和預警以及產品質量的全流程追溯;提高各系統各部門間協調指揮的能力,減少生產波動,提高生產工藝和產品的一致性;產品制造檔案實現無紙化和電子化,產品質量、設備、物料和人員等信息具有可回溯性,每個批次的成品,可以追溯到每一個加工工序、人員、時間、工藝和原材料等。

通過項目的實施,還提高了勞動生產率,實現了生產過程實時優化控制、連續化生產,降低生產成本。令運營成本降低46%;產品生產周期從8.5天縮短至5.5天,產品生產周期縮短35%;實施前后總體生產效率提升30%;不良品率從32.6%降低至19.6%;能源利用率提升40%;原材料一次性利用率達到82%

此外,該項目也產生了值得一提的社會效益,將對相關企業和全省產生示范價值——公司成功實施本智能化項目后,可實現企業制造基地的轉型升級,完成自動化和信息化的升級改造,提升企業的生產管理水平,為企業創造良好的經濟效益。良好的經濟示范效應可以引領省內其他企業開展智能化制造項目,從而提升浙江省磁性材料行業的制造競爭力;此外,還將對全國磁性材料行業產生影響——智能化的生產管控保證了產品的質量和水平,有利于加快淘汰落后產能,推動磁性材料行業向更大更強過渡,同時對整個磁性材料行業產生智能化的沖擊,帶動磁性材料產業的轉型升級和可持續發展。

目前,該平臺建設的二期項目還在火熱進行中,今后,公司將總結經驗,把它應用到更多的企業,助力各產業的轉型升級和可持續發展。

(主要內容略)

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