钣金冲压企业智能车间建设经验分享

对于一个钣金冲压企业来说,其基本工艺包括落料、折弯、拉深、成形、焊接、装配、涂装或电镀等,属于典型的离散制造。随着用工成本和管理成本的提高,同时客户对企业的要求也越来越严格,企业关注的焦点,离不开质量、成本、交期。从这个角度出发,企业如何削减用工成本,如何提高管理运营效率,如何提高质量、交期等核心竞争力,通过智能车间和数字化工厂的建设,可以给企业带来很大的帮助。

文/陆项学·苏州网禾科技服务有限公司

钣金冲压企业建设智能车间的必要性

对于一个钣金冲压企业来说,其基本工艺包括落料、折弯、拉深、成形、焊接、装配、涂装或电镀等,属于典型的离散制造。随着用工成本和管理成本的提高,同时客户对企业的要求也越来越严格,企业关注的焦点,离不开质量、成本、交期。从这个角度出发,企业如何削减用工成本,如何提高管理运营效率,如何提高质量、交期等核心竞争力,通过智能车间和数字化工厂的建设,可以给企业带来很大的帮助。

现状把握,对标找差

那么企业如何进行智能车间的建设,如何保证效率,笔者建议,首先从企业现状出发,做一下充分的现状调研和评估,找到企业的薄弱环节和管理差距在哪里。在这里,推荐几个诊断标准、理论模型和对标找差的方法。

智能制造能力成熟度模型


图1 成熟度模型

《智能制造能力成熟度模型》是在对国内外相关成熟度理论研究的基础上,结合智能制造的特点和企业的实践经验总结出的一套方法论。成熟度模型主要由等级、核心要素和成熟度要求构成,等级表明了企业智能制造能力达到的水平。图1成熟度模型通过人员、资源、技术和制造4个能力要素及其细分的20个能力域对企业的智能制造能力进行描述,不同的级别对应相应的能力域。

企业可以对照图2成熟度模型,评估自己在每个能力域所处的等级,简单概括来说,一级表示已规划,二级表示规范,三级表示集成,四级表示优化,五级表示引领。


图2 智能制造能力成熟度模型的等级

江苏省级智能车间建设指南

为了鼓励和引导企业积极进行智能化改造和转型升级,江苏省工信厅也从政策引导的角度,出台了省级智能车间申请的建设指南和申报要求,企业也可以对照这个申报要求,来制定智能车间建设的目标。

申报示范智能车间应基本符合图3条件:


图3 申报维度要求

对照行业标杆企业和新技术

企业可以积极参与各种标杆企业交流和学习活动,通过现场参观,标杆走访和互动交流,参考行业标杆和示范企业的做法,借鉴他们的先进设备和新技术应用,学习他们在智能化建设过程中的管理经验和教训,特别是避免犯同样的错误,这一点尤其重要,可以少走很多弯路。这里笔者推荐几家钣金冲压行业中做的比较好的标杆企业,比如海尔和延锋安道拓,推荐大家有机会的话,都可以去参观走访一下,可以得到很好的启发。

整体规划、顶层设计

企业对现状进行摸底和调研以后,明确了自身的问题点和薄弱项,之后,必须要从顶层设计的角度,对智能车间和数字化工厂的建设,进行整体规划,从宏观的角度,明确建设目标和建设的路径。

企业战略和目标分解

首先,企业的整体规划,一定要同公司未来的发展战略相结合,明确公司未来 5-10 年智能工厂的总体架构与建设目标,定义生产制造、工艺规划与设计、供应链、管理决策等核心应用的内容与业务模式转型,确定相应的支撑体系。整体架构既要充分引入和吸收国际、国内先进的制造技术,又要考虑这些技术在公司的可落地性以及可实施性。

业务流程梳理和管理规则制定

其次,在具体项目的落地实施前,围绕企业的核心业务流程,企业一定要做一个完整的流程梳理,明确各个环节的业务流程和管理规则,同时定岗定责,特别是应该覆盖从订单报价、工艺设计、采购、生产计划、生产制造、质量控制、仓储物流、发货管理、设备能源管理、人力资源管理、成本核算、数据分析与系统集成等核心内容。

制定切实可行的实施路线

企业必须结合现有管理基础、技术条件与未来发展,对核心应用各层级进行详细规划,定义各层级重点项目与实施路径,并规划企业全业务链中纵向与横向的集成框架体系,形成完整的智能车间和数字化工厂解决方案(图4)。


图4 智能车间和数字化工厂解决方案

分步实施、按模块分阶段落地

整体规划、顶层设计完成后,就进入到落地执行的阶段,在这里,笔者建议企业可以应用系统演进路线图,明确各子项目实施先后顺序、实施路径、实施前提、部署方式、重点任务、落地实施计划与里程碑等。

需要重点关注以下子模块内容:

工艺布局和仿真

应用工艺虚拟仿真,通过对三维工艺建模、加工过程仿真分析、机械仿真分析、闭环工艺优化、三维作业指导书,运用工业工程方法对生产工艺进行验证和优化,从而提升工艺设计能力和优化生产资源。通过工艺仿真,可以在工厂规划阶段就对车间布局、物流走向、设备排布、区域划分,包括工时,节拍,生产效率,进行模拟和分析,以达到最优的工艺组合和配置。

生产自动化规划和改造

企业应该结合车间布局和生产工艺的动作、产能分析、节拍计算、人员与控制系统等,论证自动化生产线和自动化改造的可行性和投资收益等分析,重点可关注的自动化改造的方向包括但不限于如下环节:

⑴单点自动化改造,比如焊接机器人、自动打磨、自动包装等。

⑵柔性生产线,联道生产,比如全自动冲压线、全自动装配线等。

⑶物流自动出入库和自动配送,比如立体仓库、AGV/RGV自动周转车等。

⑷全自动或半自动无人化质量在线监测和分析设备。

生产制造和执行系统MES

生产制造执行系统MES贯穿于车间现场和生产管理运行的全过程,实现对整个生产环节和生产进度的监控、调度和优化,使生产计划准确及时推进,从而达到预期生产目标,按时按质按量向客户交付产品。

生产制造执行系统MES建设价值:

⑴解决生产过程数据完整性和可追溯性。


图5 流程控制系统

⑵促进物料管理精细化。

⑶促进质量管理规范化。

⑷生产管理可视化、透明化、数字化。

⑸支持现场的管理决策分析和异常情况的紧急调度。

设备数据采集和管理驾驶舱

数据收集是 MES 项目的基础,只有数据方便、及时、准确的收集汇总到数据库,才能有效的发挥后续数据分析的作用。建议企业在车间现场部署数据采集点和智能采集终端,根据现场情况和管理要求,选择相应合理的数据采集方式,通过系统客户端输入、扫描条码、设备物联网IoT集成等方式收集生产过程的各种信息。

根据现场作业所收集的数据,建立日常管理信息数据平台,监控现场连续的作业过程,实现对作业过程中各项元素(人员、设备、产品、物料、实时数据信息)的跟踪、校验、管理,运用防呆机制避免作业过程中不必要的差错。

更为重要的是如何运用这些采集来的数据进行分析,以企业管理者为核心,为各级生产管理者定制专有的生产管理驾驶舱,针对企业管理者最关心的绩效数据,快速分析指标结果,并提供丰富的展示形式,让管理者对企业生产情况一目了然,使得生产和管理过程透明化、可视化和高效化,做到“事前计划,事中跟踪、控制和预防,事后追溯分析”生产闭环管理,通过流程控制(图5)让操作工和工程师各司其职,提升管控力度,降低运行成本。

结束语

智能车间和数字化工厂的建设,一是企业在不同阶段做不同的事情,目标和方向也不一样,一定要结合企业未来几年的战略为导向;二是高层务必要先明确思路和要求,企业按照一把手工程来贯彻执行;三是智能化转型升级,是一个长期过程,绝对不可能一蹴而就,一定要按照提前制定的规划路径,持续改进,螺旋式上升。


陆项学

作者简介

2005-2016任职于创美工艺(常熟)有限公司;2017至今任职于苏州网禾科技服务有限公司。有多年生产技术、工艺管理、产品设计,项目开发等管理经验;曾参与和主导多个智能化、信息化项目,如:仓库管理WMS系统定制开发、用友NC-ERP系统导入、行业MES系统定制开发等。

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