上海步科:低成本智能製造助力持續精益改善
客戶概述
上海步科自動化股(gu)份(fen)有限公司(以下簡稱“步科”)專(zhuan)注於自動化控製核(he)心(xin)部件和工業物聯網軟硬件產品的研發、生產與解決方案的提供。公司的自動化核(he)心(xin)控製部件包括(kuo)工業人機界麵、伺服係統、步進係統、可編(bian)程邏輯控製器、變頻器等,廣(guang)泛應用於物流設備、機器人、包裝設備、食品設備、服裝設備、醫療設備、環保設備,軌道(dao)交通設備等自動化設備行業,產品遠銷海內外60多個國家。公司的工業人機界麵產品市(shi)場占有率在本土(tu)品牌(pai)廠商中多年(nian)保持領先地位。
業務挑戰
1)解決現場BOM、工藝實時性問題
在一條生產線平均1小時換線1次的生產場景(jing)下,需要在現場能根(gen)據生產訂單快速查(cha)詢到對應的BOM、工藝文件,最新的工程變更也需快速傳遞到生產現場,有效指導生產,提升效率和品質。
2)解決計劃編(bian)製不準,不及時
多品種、小批量(liang)業務場景(jing),由於批量(liang)的降低,排產的難度同步上升,傳統手工編(bian)製方式不清楚(chu)生產的實績,計劃不準確,統計不及時,影響生產進度。需要對計劃體係進行優化,提升計劃的科學性、準確性,保障小批量(liang)多品種準時化生產。
3) 解決裝配現場物料繁雜(za)現象(xiang)
步科有物料10000餘種,成品物料約3800個,常用物料約1500個,且生產以裝配為主,麵對越來越多的個性化訂單,現場物料繁雜(za),管控困難,存在較(jiao)大(da)浪(lang)費,需要對物料進行精細(xi)化管控,降低庫存占用,提升物料占用率。
4) 解決現場信息流通不暢(chang)問題
通過智能終端、看板的應用實時發布生產指令(ling),反(fan)饋(kui)生產過程數據,提升信息透明度,提高各環節協同效率。
5)現場防錯、防呆
通過物料防錯、工藝防錯、生產首檢防錯、質量(liang)漏檢防錯、設備信息監控防止生產現場的錯漏裝,提升生產品質。
6)解決現場追溯困難問題
需實現包括(kuo)關鍵(jian)件、原材料、品質、WIP的實時追溯,實現從材料、檢驗、生產的全(quan)過程追溯,為產品的全(quan)生命周期維護提供保障。
解決方案
步科智慧工廠建設內容包括(kuo)ERP、MES、WMS係統,並與硬件進行集(ji)成實現軟硬一體化,實現了財務、供應鏈、生產、倉儲物流的全(quan)方位標準化、智能化管控。
整體方案藍圖:
圖2 步科智慧工廠整體藍圖
步科智慧工廠建設的核(he)心(xin)內容如下:
(1) 產品全(quan)程感知——條碼技術應用
條碼追溯與防呆貫穿(chuan)智能工廠產品生產的始終,從供應商端到產品售後維修,實現產品的全(quan)生命周期追溯,按(an)照質量(liang)管理要求結(jie)合倉庫管理現狀,步科在條碼應用方麵啟用了物料代碼、批號、追溯號、序列(lie)號等四種規(gui)則(ze):追溯號可以用來生產追溯但出(chu)入庫時可以不記錄對應序列(lie)號,對自製成品啟用序列(lie)號單品管理,對每(mei)個序列(lie)號所耗用材料,生產過程進行記錄。
圖3 步科現場打印標簽
(2) 智能排程
生產訂單排程係統自動將(jiang)訂單分配生產線、更新計劃訂單計劃開(kai)工時間(jian)、更新子項物料的需求時間(jian),實現對生產線產能預警並拉動生產備料。
步科使用柔性生產功能,通過柔性產線中工作日曆,考慮柔性產線與物料關係中優先級及柔性工藝路線中工序對應作業時間(jian),對生產訂單進行有限產能排程。
生產訂單排程讓(rang)生產係統變得(de)有序透明,排程直接下發到生產小組,小組工作不需要再由組長安(an)排,讓(rang)小組員工具有充(chong)分的自主性。出(chu)現異常不能得(de)到及時處理時,員工有權利(li)切換工單,而物流係統隨(sui)員工切換而拉動。在正常情況下,物料根(gen)據現場消耗情況,亦實現按(an)需拉動。
(3) 生產過程數字化加強生產過程管控
生產現場使用智能終端與連接現場人員、設備,通過打通ERP與MES數據鏈路,實現數據實時下發至(zhi)到工位智能終端,用戶能過智能終端進行作業。在終端上用戶能方便的進行條碼掃描、上料、報工、報警、切換工單、首檢、完工送檢、打印、查(cha)看作業指導書(shu)等操(cao)作,讓(rang)車間(jian)用戶通過智能終端就(jiu)能實現所有業務。
圖4 步科現場智慧終端應用
同時,通過人工采集(ji)數據與設備采集(ji)數據結(jie)合,實現工業現場人機料法環數據的有效獲(huo)取(附圖為產品老化數據的獲(huo)取)。
圖5 老化設備數據采集(ji)
獲(huo)取的數據用於步科產品的持續改善,如生產進度數據,我們用於製造周期改善。通過過程數據采集(ji),能夠清晰的確認到生產物流數據:倉庫什(shi)麼時間(jian)開(kai)始備料,工單什(shi)麼時間(jian)完成,成品檢驗什(shi)麼時候開(kai)始等。通過生產工序節拍數據的分析,我們很(hen)清楚(chu)的知悉,我們製造過程中間(jian)存在的問題點(dian)。未達成產能的原因。
數據亦通過智能電子看板進行實時呈(cheng)現。產品實時狀態、進度等信息的多維可視化,可深(shen)入到問題的背後,找(zhao)到關聯的數據信息,幫助客戶快速解決現場的異常問題。
圖6 步科現場看板應用
(4) 智能物流
智能物流方案,通過軟硬件的充(chong)分結(jie)合,保證物流及時性。
圖7 步科倉儲物流管理
智能立(li)體倉庫將(jiang)WMS智能算法、創新的機械手設計與揀貨人員完美結(jie)合,實現人機數據的協同作業。智能立(li)體倉庫將(jiang)貨架的下麵三層定(ding)義為揀貨區,上麵層次定(ding)義為存貨區。機械手通過WMS智能優化算法驅(qu)動,自動進行庫位的上下調(diao)整。保證揀貨區物料滿(man)足訂單需求。而當訂單到達倉管員的移動智能終端時,倉管員隻需要點(dian)擊觸發工單,係統會獲(huo)取到相應物料信息,在揀貨區對應庫位進行亮(liang)燈,作業人員隻需要按(an)照亮(liang)燈的庫位依(yi)次進行揀貨。揀貨人員的效率達到最優水平。
圖8 智能亮(liang)燈揀貨
智能揀貨小車,結(jie)合多品種小批量(liang)的特點(dian),由智能終端、條碼槍、無線模塊、移動電池;配置好WIFI後,在倉庫範圍(wei)內跟隨(sui)倉庫人員進行現場操(cao)作;生產工單下達後,需要備貨的信息傳達到揀貨小車上,根(gen)據亮(liang)燈係統的指引,實際揀貨後用條碼槍進行彙(hui)報;實現零距離、零等待的數據處理,解決庫存不準的頑(wan)疾。
基(ji)於步科的戰略要求,本次項目首先搭建了智慧工廠頂層設計方案,並配合軟硬件研發一次性的推動整體方案的落地。
1) 軟件平台建設
新一代信息技術、雲平台的應用是(shi)智能製造轉型的重要一環。以步科智慧工廠頂層設計為指導方針,步科智慧工廠首先建設了一套(tao)涵蓋(gai)ERP、MES、WMS的軟件平台,助力步科構建強有力的內部管理體係,讓(rang)其內部信息流在各個業務環節高效流轉共(gong)享,實現企業經營管理、生產執行、倉儲物流的高效協同。其中雲ERP的搭建,從財務、銷售、計劃、成本、供應鏈幾個方麵實現資源優化、將(jiang)流程標準化;MES係統的搭建,實現生產過程現場數字化,讓(rang)生產執行敏(min)捷、高效、透明;WMS係統的搭建,保證物料準時化供應,提高倉儲物流效率及透明度,快速響應生產各工序的即時配送要求;並通過 ERP+MES+WMS一體應用提升其內部經營、生產的效率,優化成本管控。
2) 硬件平台構建
智慧工廠建設,軟硬一體才能讓(rang)智能製造係統發揮其最大(da)的效能。在軟件係統建設的同時,步科發揮其自動化廠商優勢,同步進行了硬件平台的構建。為適應多品種、小批量(liang)生產模式下,現場高節拍、換線頻繁、物料種類多配送頻率高等特點(dian),步科智慧工廠項目先後完成構建了智慧終端、數據采集(ji)網關、電子看板、智能貨架、智能RGV小車、物料輸送滾筒線等硬件設施(shi),並將(jiang)硬件設備與軟件平台進行無縫(feng)對接,實現軟件平台與硬件設備的生產聯動,生產指令(ling)實時下發至(zhi)設備,執行數據實時上傳至(zhi)軟件係統,並實時透明化展示(shi)。通過軟硬一體化的智慧工廠解決方案,以提升生產現場的執行效率和品質,降低整體成本。
3) 精益改善 持續優化
在數字化基(ji)礎上,結(jie)合精益管理思想,不斷(duan)對生產現場進行精益改善,發揮智慧工廠的最大(da)作用,持續為步科的發展注入新的動力。
圖9 利(li)用生產數據進行工序價值流分析
圖10 利(li)用生產數據進行車間(jian)布局(ju)改善
客戶價值
通過ERP+MES+WMS一體化、軟硬一體化智能管控平台的應用,實現了數據在雲端存儲,工廠全(quan)過程無紙化、可視化,工序間(jian)高效流轉,各生產組織(zhi)部門高效協同,生產效率快、作業精度高,讓(rang)工廠可以和設計者、客戶、供應商在雲端數顯數據共(gong)享以及通過應用軟件實現協同,可快速響應客戶多元化的需求,真(zhen)正做到多品種小批量(liang)的柔性生產製造模式。在品質、效率、交期幾個方麵得(de)到了的大(da)幅(fu)提升。實現了換產時間(jian)0小時,生產數據0等待,生產工位0距離的三0應用,製造周期由7.67天下降到0.9天,人均產值提升81.8%。
智慧工廠結(jie)合精益改善,幫助步科消除(chu)了生產現場大(da)量(liang)的浪(lang)費,在不增(zeng)加一個人的情況下,步科實現了產值翻番。
表現在:
1. 產供銷高效協同,客戶履(lv)約得(de)到保障
2. 庫存得(de)到合理控製,保障生產日清日結(jie)
3. 生產數字化,實現過程精細(xi)化管控
4. 生產精益化,浪(lang)費逐漸(jian)消除(chu),產能翻番
5. 大(da)量(liang)節省(sheng)倉儲空間(jian),配送時間(jian)降低