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智能工厂

一、制造执行系统(MES)

    该系统是借鉴中国制造2025、德国工业4.0、美国GE工业互联网等先进理念,以“两化融合”为理念,以“精益生产”为主线,为中国制造企业量身打造的“设备自动化、管理信息化、人员高效化”的生产管理系统,通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有资源,为企业进行质量控制、物流管理、生产调度等提供了一种系统的、统一的管理方式,是目前国内最体现精益生产精髓的MES系统,处处体现精益生产的特点,如:高级排产算法(可精确到每一工序、设备)、看板管理、设备运行效率监控、库存管理、过程质量管理、决策支持等,全面地涵盖了车间生产管理的方方面面,是一套全模块化的、全集成化的、全闭环的、全透明的、体现协同制造、适合中国国情的生产管理系统,集中体现了生产制造将来的发展趋势,即网络化、集成化、自动化、协同制造、精益化的发展方向。具体特点如下:

    在吸收国外先进生产管理理念的基础上,从国内制造型企业实际应用需求出发,专注于车间制造执行过程的管理,涉及车间管理的方方面面,包括计划排产、制造资源准备(设备、技术、人员、物料、工装夹具等)、生产派工、现场生产信息管理、质量检验以及相关信息的大屏/报表实时展示等。

    计划排产采用基于国外领先的内核技术,能够最大程度地优化生产计划,满足多种复杂的排产要求。基于生产有限能力进行排产,充分考虑物料、工艺、工具及设备的加工能力,实现对设备、人员工作时间的精确安排与定位。

    现场管理方面,工人能够在系统中实时接收加工任务,并可进行可视化浏览,可以按照对应的电子工艺文件(作业指导书、注意事项甚至是加工视频)进行生产准备和加工;加工过程中,质量人员会提前收到检验提示,以便及时到生产工位进行产品质量检验,确保了检验的时效性,不至于因为检验滞后而造成批量报废事故的发生。检验合格后,工人才能够在系统中进行完工反馈和向下工序流转。零件流转卡将工人报工及检验结果及时记录并自动流转到下工序,无需人工传递。

  能够全程跟踪生产的执行过程:任务下发、工人完工反馈、质量检验记录均能够实时录入;零件流转卡片能够实时显示加工任务的流转过程;生产看板能够准确反映任务在每一工序执行的过程,如计划开始时间、计划结束时间、实际开始时间、实际结束时间、计划与实际执行对比图等。各种实时信息通过系统汇总,以报表的形式提供给相关人员查看,为计划的合理制定和及时调整提供重要的参考依据。


二、高级排产系统(APS)

    我公司引进了德国FAUSER公司旗舰产品——JOBDISPO 高级排产系统,是一套为离散制造业量身打造的图形化自动排产系统,功能强大、算法科学、精确直观、实施快捷、可集成性优越,在业内处于领先地位。在航空航天、国防工业、汽车制造、机床设备、工程机械、五金模具等众多行业超过1000家公司采用了该系统,其中包括全球前两大军工公司——美国洛克希德•马丁、英国BAE系统公司,以及空中客车公司、宝马汽车、西门子、戴姆勒•克莱斯勒、蒂森•克虏伯、科勒卫浴等众多世界500强企业。

    系统依据生产计划,按照交货期、生产周期,结合车间现有资源(设备、物料)的有限生产能力,自动制订出科学的生产计划,细化到每一工序、每一设备,通过直观的图形、数字表示。系统提供设备负荷以及每台设备生产任务的视图及分析功能,可方便的优化生产和进行设备能力平衡,使生产计划更科学更合理。对逾期计划,系统可提供工序拆分、调整设备、调整优先级等灵活的处理措施。

    采用高级排产系统可把车间级计划彻底分解到工序级计划,通过计划派工及完工反馈,便于管理者及时准确掌握车间生产状况,并进行有效调整,使车间进行有序生产,系统应用后,能达到如下效果:

    提高订单准时交货率;

    缩短订单生产过程时间;

    快速解决插单;难题,减少机台、生产线停机、等待时间

    减少物料采购提前期;

    减少生产缺料现象;

    减少物料、半成品、成品的库存;

    减少计划、生产的人力需求。


三、设备物联网系统(IOT)

    设备物联网(Internet of Things,简称IOT)系统,是以“中国制造2025”为宗旨,参考“德国工业4.0”及“美国GE工业互联网”等先进理念,为中国制造企业量身打造的设备智能化互联互通系统。

    系统管理的主要对象为工厂的各类数字化设备,如CNC数控机床、ROBOT机器人、数字3D测量机等,系统能够对这类设备进行联网、通讯、管理、数据采集以及控制,具备异构数据标准化集成能力,采用智能大数据分析方法和智能的决策支持能力,它是赛博物理系统(cyber physical systems,简称CPS)在制造车间的典型应用系统,不仅仅包括传统意义上的DNC机床联网、MDC机床监控与数据采集、DSS决策支持系统等功能,也包含对AGV、智能物流、检测设备、自动化生产线等系统的管控。它承担着与底层设备之间的网络通讯与数据自动采集的功能,是企业实现智能制造的核心,是智能工厂/数字化车间的前提和基础,是上层生产管理系统与数字化设备之间信息沟通的桥梁。

    系统一方面接收来自上层生产管理系统的计划指令,并将生产指令、工艺参数等信息传递到车间现场和设备;另一方面,将实时采集到的设备及生产信息,经过分析、计算后反馈给上层生产管理系统,成为上层生产系统如MES、ERP等系统决策的依据。


四、具管理系统(Smart Crib

    “工欲善其事,必先利其器”。刀具作为现代机械制造企业重要的加工工具,具有规格多、数量大、使用频繁、损耗率高等特点,从客观上给刀具的管理带来很大困难。因刀具缺少行之有效的管理将会直接影响到企业的生产效率和制造成本,据机床协会最近统计表明,影响生产的诸多因素中,刀具因素所占的比例逐渐增多,由2000年的12%上升为现在的17.5%。因此,实施一套严格有效的管理规范与刀具软件管理系统,实现刀具透明化、自动化、协同化管理,进一步缩短刀具生产准备时间,降低刀具库存量,提高刀具利用率,可以有效地提升企业的自身管理手段、最大程度地提高生产效率、降低生产成本。

系统充分利用先进的计算机网络技术,使刀具室(刀具库)管理完美地融入企业网络内,企业管理层可以通过系统提供的报表实现实时动态管理,从而达到整个企业刀具管理的规范化、准确化、自动化。提供智能的组合刀具拆装管理、可使用刀具的快速查询、多级权限管理、贵重刀具、专用刀具管理等功能,能快速、准确地提供刀具及其组件的各种信息,在最短时间内完成刀具准备,可以明显地提高车间的生产效率。提供刀具库存、使用、报修、报损等各种报告,为采购部门提供准确可靠的刀具采购信息,实现合理、经济的刀具库存,有效地降低刀具库存,从而降低生产成本。 


五、精益生产管理系统(LPS)

    LPS是精益生产管理系统(Lean Production Systern)的简称。系统以国家“两化深度融合”为指导思想,借鉴国外先进理念,以工业设备信息化管理为核心,构建汽车零部件行业的“设备自动化+管理信息化”的智能型工厂。

    系统集中体现了汽车零部件行业智能工厂将来的发展趋势,即排产智能化、采集自动化、物料精细化、现场看板化、质量透明化、系统集成化。系统的普及应用,提高了企业管理人员的管理水平与工作效率,从整体上推动汽车零部件企业制造过程的产品质量提升、成本降低和过程的稳定性;其重大意义更在于将信息技术成功引入到了制造业,实现了工业化与信息化的深度融合,促进了制造业的换代升级,具体优点如下:

    生产准备响应速度提高30%;

    质量管理数据100%电子化管理;

    产品合格率提高 4%;

    生产透明度提升90%;

    模具、工装、人员、工艺数据协同准备;

    计划执行率提高20%;

    逐步实现无纸化生产信息管理;

    生产过程可视化,质量管理全面化、设备及物料管理数字化;

    管理成本下降20%;

    处理紧急事故的成本降低90%。


六、服务平台及应用解决方案

(一)服务平台

    技术服务体系是竞微科技为客户提供高质量、高效率、快速的服务,并以此建立长久的客户关系的服务标准。得益于用户及合作伙伴的信任和合作,我公司建立了基于先进的服务理念、统一的客户服务平台支持下的、完善的服务网络和严格的服务质量保障体系。我们已建设了公司、办事处两级技术支援体系,从产品线和区域服务两个方面形成矩阵式组织结构,围绕各项服务内容建设端到端的服务流程。

    我公司为用户提供以下优质服务:

    系统硬件的安装和调试;

    系统软件的安装和调试;

    现有系统的扩展、升级与维护;

    现有系统的负荷分析;

    客户应用需求与预测;

    系统管理员培训;

    客户合约服务。

(二)应用解决方案

    我公司借鉴国内外的先进理念及经验,通过数字化车间/智能工厂,挖掘存量设备的潜力,优化设备的配置,提升制造的技术水平、生产能力、效率及柔性,探索提升整体制造能力的有效途径,促进生产能力建设实现由单纯的硬件条件建设模式向以技术进步为支撑的内涵式发展模式的转变,培养高素质人才,这也是企业制造技术发展向数字化、智能化发展的方向。其目标是建成集设计、工艺、制造、检验为一体的、全面实现数字化、网络化、智能化的集培训、科研、生产为一体的公共平台。

  方案具体围绕以下6个方面开展建设:

1 计划排产智能

    首先从计划源头上确保计划的科学化、精准化。通过集成,从ERP上游系统读取主生产计划后,利用APS进行自动排产,按交货期、精益生产、生产周期、最优库存、同一装夹优先、已投产订单优先等多种高级排产算法,自动生成的生产计划可准确到每一道工序、每一台设备、每一分钟,并使交货期最短、生产效率最高、生产最均衡化。这是对整个生产过程进行科学的源头与基础。 

2 生产协同智能

    为避免贵重的生产设备因操作工忙于找刀、找料、检验等辅助工作而造成设备有效利用率低的情况,生产准备过程上,实现物料、刀具、工装、工艺等的并行协同准备,实现车间级的协同制造,明显提升设备的有效利用率。

    此外,随着3D模型的普及,在生产过程中实现以3D模型为载体的信息共享,将CATIA、PRO/ENX等多种数据格式的3D图形、工艺直接下发到现场,做到生产过程的无纸化,也可明显减少图纸转化与看图的时间,提升工人的劳动效率。

3 设备互联智能

    无论是工业4.0、工业互联网、还是中国制造2025,其实质都是以CPS赛博物理系统为核心,通过信息化与生产设备等物理实体的深度融合,实现智能制造的生产模式。对企业来讲,将那些贵重的数控设备、机器人、自动化生产线等数字化设备,通过设备联网、数据采集、大数据分析、可视化展现、智能决策等功能,实现数字化生产设备的分布式网络化通讯、程序集中管理、设备状态的实时监控等,就是CPS赛博物理系统在制造企业中最典型的体现。

4 资源管控智能

    通过对生产资源(物料、刀具、量具、夹具等)进行出入库、查询、盘点、报损、并行准备、切削专家库、统计分析等功能,有效地避免因生产资源的积压与短缺,实现库存的精益化管理,可最大程度地减少因生产资源不足带来的生产延误,也可避免因生产资源的积压造成生产辅助成本的居高不下。

5 质量控制智能

    除了对生产过程中的质量问题进行及时的处理,分析出规律,减少质量问题的再次发生等技术手段以外,在生产过程中对生产设备的制造过程参数进行实时的采集、及时的干预,也是确保产品质量的一个重要手段。

    通过工业互联网的形式对熔炼、压铸、热处理、涂装等数字化设备进行采集与管理,如采集设备基本状态,对各类工艺过程数据进行实时监测、动态预警、过程记录分析等功能,可实现对加工过程实时的、动态的、严格的工艺控制,确保产品生产过程完全受控。

    当生产一段时间,质量出现一定的规律时,我们可以通过对工序过程的主要工艺参数与产品质量进行综合分析,为技术人员与管理人员进行工艺改进提供科学、量化的参考数据,在以后的生产过程中,减少不好的参数,确保最优的生产参数,从而保证产品的一致性与稳定性。

6  决策支持能

    在整个生产过程中,系统运行着大量的生产数据以及设备的实时数据,这是一种真正的工业大数据,这些数据都是企业宝贵的财富。对这些数据进行深入的挖掘与分析,系统自动生成各种直观的统计、分析报表,如计划制订情况、计划执行情况、质量情况、库存情况、设备情况等,可为相关人员决策提供帮助。这种基于大数据分析的决策支持,可以很好地帮助企业实现数字化、网络化、智能化的高效生产模式。

    总之,通过以上6个方面智能的打造,可极大提升计划科学化、生产过程协同化、生产设备与信息化的深度融合,并通过基于大数据分析的决策支持对企业进行透明化、量化的管理,可明显提升生产效率与产品质量,是一种很好的数字化、网络化的智能生产模式。


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