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江中集团的无人工厂智造实践

2019/1/19    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:无人工厂案例  e-works年度盘点  智能制造  江中集团  
本文为“2018年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2018年度,为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    江西江中制药(集团)有限责任公司(以下简称,江中集团)是江西省国资委下属国有大型中药制药企业,前身是创建于1969年的江西中医学院校办工厂。历经48年的发展,现已成长为一家集医药制造、保健品、功能食品于一体现代化企业集团。集团本着“营销第一、研发领先”的经营理念,数十年精心打造的业务处于行业领先地位。多年来,江中旗下的品牌产品被广大的消费者所熟知和喜爱,企业品牌价值高达164.62亿元。

    江中集团是中国唯一一家拥有两个国家工程研究中心的制药企业,分别是蛋白质药物国家工程研究中心和中药固体制剂制造技术国家工程研究中心。

    江中集团的药品制造基地——江中药谷,位于南昌市郊的梅岭风景区,占地2平方公里,四周森林覆盖,内有湖泊,自然空气洁净度可达到30万级,拥有最好的生态环境,是国内迄今为止厂区自然空气洁净度最高的企业之一。第十届中国工业论坛江中药谷被评选为“中国最美工厂”。

江西江中制药(集团)有限责任公司

图1 江西江中制药(集团)有限责任公司

二、企业两化融合暨智能制造应用总体现状

    2010年,江中集团开始筹建全自动化中药液体制剂无人工厂,包括提取、灌装、后包装、全自动仓库、物流、码垛机器人、智能检测等方面,将近百家设备制造厂商的设备全面集成,实现全电脑控制,实现了一百多台设备间的联动、互锁,成功实现了中央集成自动控制,管理人员通过中央控制室即可对各大段所有设备几万个信息点的运行状况进行监控和管理。2012年6月7日,全球首条无人操作的中药液体制剂生产线如期在江中集团制造基地正式投产。

三、参评两化融合暨智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    智能制造热潮的到来,国家确立制造强国战略目标,如何从数字化制造到智能制造已成为制造企业都在思考的问题。实现智能制造是需要一个长期的过程,江中一直致力于此不断探索。建立从提取、灌装、包装、出入库全自动化无人化的参灵草制造车间,就是江中向智能制造迈出的坚实第一步,把江中生产模式由原有的半自动化提升为全自动化。在此转变的基础上,江中又围绕“以遵循传统中医药理论,依靠现代科学技术,本着追求极致的精神、制造出享誉世界的中医药产品”的使命,思考如何适当兼顾传统生产工艺中药提取制造技术升级需求,通过先进的技术提高工艺控制水平、提升工程装备标准、提高中药质量和疗效,奠定中药的国际化基础。如何实现对生产状况、设备状态、能源消耗、生产质量、物料消耗等信息实时采集和分析,高效排产和合理排班,实现智能化生产过程管控,打造中药提取智能制造新模式。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    项目建设涉及到以下九项内容:

江中全自动化中药液体制剂无人工厂建设

图2 江中全自动化中药液体制剂无人工厂建设

    ●总体设计与数字化建模:首次在中药提取进行数字化模型,设计规划车间内各种设备、各种功能模块的布局,实现最优;建立数字模型,对生产流程、工艺参数、物流路径等进行仿真、验证与优化;预测产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题。

    ●中药材前处理生产线:建立了洗切烘数字化生产线,工艺参数实时采集312个控制点并在线分析,实现过程控制可视化;成功在大生产中应用近红外在线检测技术,实现中药材饮片的水分在线监控及反馈;开发了生产与数据同步控制系统、斜置导流隔板带式干燥机,节约了10%以上能耗,此外还改进喷射式清洗机装备,实现节能降耗。

    ●中药材输送与分配系统:系统由智能暂存输送、智能投料、信息条码跟踪,清洗及计算机信息系统组成,完成料桶自动输送、喂料、称重、缓存、投料、清洗等智能生产。实现了生产过程参数化、可视化,信息可跟踪、过程可监控,生产环节精准控制。通过开发±3‰在线称重配料系统,高精准称重,实现严格中药材配方管理。首创开发货叉式智能穿梭车,实现智能双向投料。开发5轴龙门机械手、伺服系统、电子标签信息跟踪系统,减少投料差错率。

    ●吊篮煎煮提取系统:实现提取罐自动投篮和取篮、卸篮、倒渣、篮冲洗、翻篮、缓存等全自动生产功能,采集了516个控制点,实现生产过程数字化、可视化。并在行业内首次引进在线折光检测技术,监控提取液可溶性固形物含量。研制及应用具有发明专利的吊篮提取装备,提高转移率,减少批间差异,提高产品质量稳定性。开发中药吊篮激光定位、机器人搬运、视觉传感及智能测量等功能,提高生产效率。

    ●中药材智能仓储系统:实现了产品信息绑定、跟踪、分类、存储及出入库智能化管理。开发了WMS、WCS系统,与MES、ERP系统信息集成,为企业生产及销售提供准确数据支持;创新研制智能多层穿梭车、智能化高密度存储穿梭车、高速托盘输送机、智能拆盘机等智能物流与仓储装备;开发子母车立体存储方式,充分提高仓库容量,实现自动装卸货及连续装卸货。

    ●能源智能管理系统:构建起了数据集成网络,实现数据实时上传。搭建能源数据实时采集227个控制点、监测、预警和分析诊断多元化EMS管理平台;与MES系统的能源数据对接,互联互通;创新开发基于电力线的智能感知技术;首次实现在中药提取单位产品能耗测算。

    ●质量管控系统:建立中药提取生产全过程在线检测系统。建立质量管控与标准体系;建立中药材指纹图谱库,控制源头;引入在线检测技术,在线控制产品水分、含量、粒度、固形物含量、相对密度等;引入网络版Empower软件,实现质量管理数据库与MES系统、ERP系统实现协同与集成。

    ●中药企业信息化管理系统:开发适合中药提取的MES、WMS、SCADA、DCS、EMS系统,完善升级ERP系统。实现了ERP与Empower、MES、WMS、EMS、SCADA、DCS、PLC系统间的互联互通,实现整个生产流程的监控。每秒采集约1500个数据控制点,每天约采集1亿个次数据,上传、分析处理,应用于工艺参数实时调控,生产工艺可预测优化。采用集中管理、综合调度、分散控制,其技术先进、开放性强、易扩展、可互操作、方便升级;降低生产过程人为参与,克服人工操作技术水平及责任心差异影响产品质量和生产效率;缩短每批产品的生产周期,提高生产效率;由计算机进行参数管理,实现数据存储、查询、报表打印和事故追忆;生产过程联锁控制及参数越限报警,保证生产安全。运用生产制造执行系统(MES),建立中药产品质量追溯系统,实现物料100%可追溯性;通过控制、管理系统的功能的集成,实现对人、机、料、环、法、检测等的全面管理,并最终实现中药产品生产全流程的智能制造。

四、效益分析

    智能制造的意义主要在于实现标准化、柔性化、自动化。而想要达到则需要打通制造过程环节的“信息孤岛”,实现机械与产品的信息交换,达到自主控制和优化,提升生产效率和生产柔化水平;实现产品开发、生产、经营管理等在不同企业间的信息共享和业务协同;在价值链上实现与客户间的实时互通,有效交流,满足用户个性化需求,带来生产组织方式和商业模式的改变。

    1.智能化

    开发开发具中药特色信息系统,实现系统间协同与集成,推动中药行业智能升级,引领行业进步。

    2.低碳化

    创新开发具发明专利的高效低耗制药装备,实现中药提取低碳化、绿色制造

    3.示范化

    建立中药提取数字化、智能化车间,形成中药提取智能制造新模式,树立行业标杆:

    ●研制安全可控核心智能制造装备,提升中药行业的智能化水平。

    ●推广自主知识产权的中药提取安全可控智能制造装备,推动中药行业的安全可控智能装备发展。

    ●带动中药提取智能装备制造业的发展,推动安全可控智能装备行业的创新。

    ●首次建立中药提取自动生产全过程在线检测系统,实现生产工艺参数的实时调控。

    ●突破3项中药提取关键短板装备,研制具有发明专利的中药吊篮提取与MVR浓缩集成等技术。

    ●研发适合中药提取生产特点的MES、WMS、SCADA、DCS、EMS等系统,与ERP、PLC等实现系统间协同与集成。

责任编辑:程玥
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