“普天铁心智能工厂”:创建传统产业进阶智能精益生产样本

中国金融信息网2017年09月13日15:48分类:产业经济

精益生产是我国制造业转型升级的重要路径。无锡普天铁心股份有限公司打造智能工厂系统,集成应用RFID技术、企业资源计划管理系统(ERP)、制造执行系统(MES)、企业总控中心(ECC)、公司协同办公管理系统(OA)、云计算技术等,实现企业管理和生产数字化、可视化、柔性化,成功创建传统产业进阶智能精益生产路径样本。

应用物联网技术 进阶精益生产

精益生产是践行“中国制造2025”战略的重要基础之一。即使是发达国家德国实施“工业4.0”,也是以20逾载的精益生产为积淀的。

对铁心行业来说,构建精益体系显得尤为迫切。铁心是变压器的磁路环节与核心部件,其生产工艺和材质优劣直接影响变压器的振动、噪声、空载损耗及其他性能。

“提升我国制造业产品附加值,需要工匠精神。就像德国那样,一个企业可能只生产螺丝这一种产品,但精致耐用。普天铁心也要精益求精,在这一领域做到全球前列。”董事长蔡子祥说。

近年来,无锡普天铁心股份有限公司应用物联网技术,改造传统产业,进阶精益生产。公司投资1840万元的智能工厂一期工程竣工。在一期工程中,智能生产设备和软件投入为1294万元。引入高端工业设备,为公司工艺流程与智能化、信息化相结合,构建精益数字化生产体系打下基础。

智能工厂集成应用RFID技术、企业资源计划管理系统(ERP)、制造执行系统(MES)、企业总控中心(ECC)、公司协同办公管理系统(OA)、云计算等技术,对传统离散生产组织方式进行变革,实现生产制造组织方式再造。

位于执行层的MES系统是智能工厂的核心,“MES系统犹如智慧工厂的‘大管家’,能够统筹管理工艺、时间、人员、物料等铁心生产全过程。”总经理王向阳坦言,在“软件定义一切”的时代,先进的信息管理系统必不可少。

结合RFID、条码设备、PLC(可编程逻辑控制器)、传感器、IPC(工位机)、PC等数据采集渠道,MES系统可以实现对整个车间系统数据信息全覆盖。

调研发现,公司的MES系统内置生产管控、资源管理、质量管控、车间物流管控四大模块,结合中间展示大屏、生产看板以及现场操作端,可以实现仓储物流信息采集与处理、物料追溯与产品档案、生产排程信息自动管理、异常处理等功能。

生产管控模块能够下达生产计划、确认生产完工以及追溯在制产品。资源管理模块可以监控产品品质、管理人员和维护设备管理。质量管控模块不仅可以查询质检数据,还具备数据分析功能。车间物流管控模块主要是基于Android系统实现对物料、条码、库位等信息监测。

在普天铁心公司,仓储物流信息采集与处理是精益生产重点。货物到库后,操作人员在管理终端根据货物编码,由RFID 读写设备自动识别传送给库存系统,并在管理系统中完成入库确认。与传统的人工记录入库方式相比,该系统可以帮助公司提高30~50%的运作效率。

借助智能终端生产看板和中心展示大屏,车间的生产人员可以准确把握配料等信息,有效地解决忙乱、盲目、迷茫等现场“三忙问题”,实现精益生产。

同时,MES系统还具备即时异常信息报备、追踪功能。当出现设备故障、缺料、返工等异常情况时,系统自动进行紧急预案处理设置及异常短信通知设置,并定时生成异常处理报告和报表。

利用早期预警体系,公司设备维护成本降低约10%,检维修周期和故障停机次数和时间得以缩短,生产效率提高10%。

 “三张网”精准感知“人、机、物、料”动态

走进恒温车间,墙壁上的空气质量检测仪器显示当前工厂的温度为26.4摄氏度、相对湿度为53RH。生产相对湿度条件的改善能够提高现场硅钢防锈能力,公司车间的相对湿度稳定地控制在505%区间。

工作人员介绍,公司按月制定生产计划,定尺硅钢产品生产周期为2~3天、铁心柱产品为3~4天,铁心产品为5~7天。生管部计划科将生产排程信息直接导入MES 系统,每个员工都能看到生产计划。技研部会根据生产计划下达配料工艺单,然后利用公司自主研发的自动配料系统将物料自动配送到相关产线。

在生产线旁,我们看到随着扫描仪探测到钢卷号为“16849960801-074-2”的RFID标签,技术人员操控的智能终端屏幕上自动弹出该批次原料的钢卷号、牌号、重量、横剪计划等信息。借助智能终端,还可以完成向上翻料、向下翻料等逾20种数控操作。

对面的看板屏幕上,红色的数字清晰可见。看板上滚动展示公司本月的生产计划,包括订单号、各工序生产开始时间、结束时间、各种异常、操作人员、作业参数、装配物料等全过程档案信息,追溯产品生产全过程。

据介绍,生产计划排程信息化后,公司每人·天生产准备期缩短15分钟,待料停工时间缩减20%。

每个订单所需的钢卷号、生产线、任务编号都是唯一的,配送人员或领料人员可根据物料看板显示的订单信息来配送物料或领料。

铁心的加工一般要经过纵剪、横剪和叠装三道工序。目前,公司拥有4 条纵剪生产线,年产能60000吨;12条横剪生产线,年产能26400吨。

普天铁心是我国为数不多的能够提供铁心全程数字化加工的企业。据统计,我国规模较大、质量上乘且能实现纵剪定尺硅钢和横剪冲片及叠装全过程的变压器铁心加工企业仅有6-7 家。

“全球正在迎来第六次经济长波,万物互联是开启新一轮经济长波的‘钥匙’”。据技研部经理师闫成亮介绍,在有形的硬件设施背后,公司还基于物联网技术构建了三张网络,对生产车间进行全方位物联感知。

一是员工位置定位网络。车间在固定位置安装频率为915MHz、协议标准为ISO28018000的定位标签,员工利用读取设备读取定位标签信息后,即可实时将相关数据传至后台云计算服务器,供其结合空间物理关系计算出人员位置。

二是基于WLAN、FM网络的车间内智能调度呼叫语音网络。用于传输语音,实现对指定人员或组别进行实时通话或播放指定语音信息。

三是工艺视频数据传输网络。用于传输指令信息、视频和音频信息、PLC监控信息等数据。数据传输网络主要采用WIFI、ZigBee等网络进行铺设。

在三张网的综合作用下,公司可以实现对生产现场快速响应并有效解决突发问题,停线风险降低20%以上。

闫成亮说,为实现设备信息可视化管理,普天对PLC进行编程,利用RS485模块、RS232模块、以太网模块等读取数据之后,再由核心模块对数据进行格式转换,然后,利用WIFI模块将新格式数据输出至数据传输网络。

数据显示,综合运用MES系统和物联网技术后,公司纵剪和横剪关键工艺差错率下降20%,操作损耗报废率下降25%,产品不合格品率较传统作业方式降低45%。

打造全球铁心行业首个“智能立体仓库”

精益被德国列入构成未来智能工厂的四大模块之一,也是实现《中国制造2025》规划,加快转型升级的基础与保障。目前我国所有挂网运行的电力变压器自身消耗的电能约占全国发电量的6%,空载损耗问题尚未得到有效控制,亟需以精益生产减少资源浪费。

近年来,无锡普天铁心股份有限公司抓细节、抓管理,综合应用物联网系统和软件信息系统对各个制造流程进行编码、识别及控制,产品性能大幅提升。

目前公司在国内变压器铁心市场占有率达到15%,与上海通用、施耐德、特变电工、保变电气、卧龙电气、三变科技等国内外大型变压器厂商均建立了稳定的合作关系。

设备升级是二期工程的重点。普天铁心二期工程计划投资2.28亿元,其中设备投资达1.8亿元,主要包括全自动立体仓库(成品立库和半成品立库)、智能纵剪机组和智能横剪机组等,成品立库是智能立体仓库的主体,半成品立库则用于存放半成品及余散料以备后用,实现物尽其用。

目前,二期工程已经开工。在一期工厂旁边,我们看到两排数十米高的全自动蓝色立体仓库相对而立。智能立体仓库每个库位可承重22吨,空间利用率为普通平库的2~5倍,有利于仓库高层合理化、存取自动化、操作简单化。

自动化横剪机组、自动化纵剪机组的引进,有望实现转运、纵剪、横剪和叠片工序“秒衔接”,实现柔性定制和序列化生产。

据技术人员介绍,序列化生产可在单位机台同一时间点生产出同“级”不同片型、不同部位的产品组成部分,同时实现同一订单不同“级”在不同机台同时生产。

升级版的智能仓库将产生以下精益效益:提高人员和技术资源效率、管理和控制能源成本、改善交货时间、保证追溯和质量、最小化中间库存、透明化关键生产性能指标、优化劳动力需求配置等。(王艳艳)

企业简介:无锡普天铁心股份有限公司成立于2004年,在中国首倡电力变压器铁心的专业化制造。公司车间无尘、恒温、恒湿,应用国际先进的物联网技术、MES系统、ERP系统及智能设备等,实现生产过程自动化、信息化、智能化、精益化,探索出中小企业以精益生产进阶工业4.0之路。目前,公司拥有专利42 项,其中发明专利9 项。公司自主设计研发的7步进阶梯接缝变压器铁心工艺设计及产业化项目,被列入国家火炬计划产业化示范项目。2015年公司主导的GB/T32288-2015《电力变压器用电工钢铁心》被确定为国家标准,并于2016 年11 月1 日实施。

案例简述:铁心是变压器的磁路环节与核心部件。无锡普天铁心股份有限公司,集成应用RFID技术、企业资源计划管理系统ERP、制造执行系统MES、云计算等技术,改造生产流程与生产管理,实现对车间系统数据信息全覆盖。基于物联网技术的员工位置定位网络、语音网络、工艺视频数据传输网络精准感知并调度车间“人、机、物、料”协同生产。开工在建的全球铁心行业首个智能立体仓库,将实现物料存取自动化与生产流程“秒衔接”。推行智能精益生产后,普天铁心生产效率提高10%,设备维护成本降低10%,工艺差错率下降20%,产品不合格率下降45%

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[责任编辑:张韵]