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双瑞风电数字化转型之智能工厂篇

2023年05月04日 来源:洛阳双瑞风电叶片有限公司 作者:佚名  
关键字:数字化转型  智能工厂  双瑞风电  
数智赋能,风动未来。2022年,双瑞风电着力推动数字化转型提速,精益理念驱动、自主技术创新,打造了风电叶片行业智能制造新标杆。
       一个总体目标:全价值链数智赋能,创新引领产业升级

       两条秉持原则:精益驱动、自主创新

       三座核心平台:总部决策监控平台、公司运营管控平台、智能工厂运行平台

       四种打造能力:全面感知、预测预警、高效协同、科学决策

       五项解决方案:准时化运营、高质量生产、高安全防控、智能化产线、科学化决策

1 智能化+数字创新,实现准时化运营,保障精准交付

       精益理念驱动,首创风电行业内以叶片主模具为切分点的“前拉后推”式均衡生产计划体系,向前基于安全库存拉动半成品生产,向后基于工单池柔性计划模式推动生产,以智能化技术筑基,构建工序级自动排程体系。

       数字技术创新突破,以UWB精准定位技术打破仓储物流黑盒状态,智能化立体仓库与精益物流深度融合,全链供需一站式管理,实现内部JIT准时化供应。

       全域视频监控,车间异常全层次采集,生产与工艺、物流、检验、设备维护等一体化协同,数据透明、智能监控、实时在线处理,打造生产透明化。

数字孪生工厂制造状态地图

图1 数字孪生工厂制造状态地图

2 贯穿精益理念,布局风电特色全场景建设方案

       在精益“即时化”管理理念的加持下,生产基地管理层次更加分明、信息传递更便捷、任务布置更具体、问题处理更迅速、计划执行更准确。准时化运营方案完善生产过程的核心场景:

       运转工厂“最强大脑”——智能化排程技术,提升计划的合理性和柔性,实现生产计划编排、检查、下达和跟踪反馈的全流程数字化、智能化,为精准交付打下扎实基础;

       基于数字孪生,实现数据可视化,通过车间现场精益电子看板,实现车间T1-T3层级会议的指标线上化,确保工厂级KPI向下拆解、动态贯穿至班组层级,指标数据动态更新呈现、实时监控,是精准交付过程透明化的有力抓手;

       实现“安灯”式异常的闭环管理和控制,工艺、计划、物料、质量、设备等异常事件在移动平台上进行实时汇报、审批和控制,及时扫除精准交付中存在的障碍。

i725移动平台-异常即时响应处置APP

图2 i725移动平台-异常即时响应处置APP

3 破解准时交付难题,打造看的见的交付力

       不做产品交付中的“冒险家”。准时化运营方案以行之有效的数字化手段辅助生产计划排程、生产调度等,异常数据在移动平台进行在线可视化展示、统计、追溯和分析,构建工厂快速响应能力。

       生产运营过程透明化,推动各类绩效指标持续优化,实现精细化的管理和精益持续改善,支持工厂各级管理人员实行科学量化管理,实现基地高效运转新突破,有效降低管理成本和交付风险,稳定交付周期,切实为双瑞风电精准交付保驾护航。

       产品交付是生产周期的最后一道程序,标志着所承接项目的圆满收官。双瑞风电叶片生产管理能力与产品交付时效性不断提升,将持续挖掘数字化升级潜力,推进数字技术的范围拓展和深度应用,以数字化转型释放“数智”生产力。

班组例会依托数字大屏讲解展示

图3 班组例会依托数字大屏讲解展示

3 数字化升级助力实现生产全过程质量控制

       双瑞风电盐城基地依托“数智化”升级,打通关键质量信息数据链,逐步实现产品全生命周期质量数字化管控,助力质量管理水平及产品质量的提升。

       打通了研发到生产到售后的数据链,实现工艺数据、图纸、SOP等资料无纸化传递和管理、在线引导和防错,保证数据完整性,从源头杜绝了由于信息传递不及时或变更管理不到位造成的质量问题,提高制造柔性;实现售后运维失效数据集成分析,反哺研发设计、生产制造质量过程改善。

       如何在线进行协同质检?智能工厂运行平台提供表单在线结构化管理,完成关键质量数据的统计分析。借助联通智能计量器具和设备,在线采集过程质量数据,提高质量检验的整体效率。

智能游标卡尺在线采集测量结果

图4 智能游标卡尺在线采集测量结果

5 三大关键能力设下防线构筑质量管控“护城河”

       质量缺陷可视化3D建模将检验过程中各项缺陷进行数字孪生模型重构,叶片3D模型让缺陷展示更加直观。大数据分析技术对重构模型进行仿真分析,直观显示缺陷分布情况,为设计及工艺提供数据支持,从源头策划控制方案,降低质量缺陷的发生。

质量缺陷可视化3D模型

图5 质量缺陷可视化3D模型

       打造流程质量追溯体系,实现全流程质量控制。MES质量管理和WMS仓储物流管理构建起批次追溯、生产过程追溯等质量追溯流程,包含单件制品和物料批次的正反向追溯,原材料质量数据、加工过程质量数据、完工质量数据等质量数据追溯,分析影响质量的因素,找出存在的问题,加以持续改进。

盐城基地指挥中心全域监控—工业之眼

图6 盐城基地指挥中心全域监控—工业之眼

       建立全区域视频摄像,点亮“工业之眼”。生产指挥中心大屏全天候就位,随时调取、切换工厂所有产线和工位监控视频,达到生产质量监控无死角。对质量问题快速诊断处理,实时进行质量异常闭环控制,避免质量隐患的发生,保证生产效率。

7 数字引领质量赋能全生命周期质量管理

       双瑞风电智能工厂将精细化质量管理融汇贯通于生产制造全过程,构筑起标准化生产体系,引入行业领先的智能设备及工装,工业网络5G信号全覆盖,仓储、生产车间物联网化,全时段设备数采集成,为高品质生产提供基础支撑。

       打造防呆防错智能生产线,通过生产过程在线引导、工艺系统集成、智能检具设备应用、全区域视频监控,实时分析处理,减少人工操作犯错的概率,降低质量异常情况造成的损失。

       产品质量是底线,也是生命线,质量管理数字化转型质量变革的重要切入点。双瑞风电将进一步推进质量管理数字化转型升级,以数字化手段赋能质量提升,久久为功,打造风电叶片领域高质量标杆。

8 安全任务透明闭环信息共享护航安全生产

       任务驱动安全巡检,轨迹实时可视化,实现端到端闭环管理。MES系统将巡检相关要求和规则标准化,规范巡检任务执行频率,实现任务信息实时传递、任务状态实时反馈、任务结论实时报告,打通安全巡检不符合整改项端到端的闭环管理流程,提高问题整改及时率70%。利用UWB定位技术,实时定位巡检员位置,增强巡检执行过程的监管,实时打开路径地图,指引巡检。

巡检人员实时路径图

图7 巡检人员实时路径图

       AI智能视频识别,车间现场安防控制升级。建立全厂区的视频监控系统,嵌入AI人工智能视觉识别技术,对厂区车间现场内所有安全风险、错误行为、不安全状态物品进行实时可视化监控,智能感知,提前预警。

AI智能视觉识别场景

图8 AI智能视觉识别场景

       信息在线共享,提升车间现场安全意识,指导生产。依托MES系统,对安全风险、安全评估、应对措施和安全检查流程进行柔性建模和规范管理;风险辨识实时数据共享、可视化呈现;系统对危险作业实时进行防错鉴定,识别作业人员的资质、作业设备状态等,卡控任务开工执行,与班组开工看板关联,保障人员资质符合生产开工需求。

9 上新监测、定位功能实现以人为本的本质安全

       双瑞风电恪守“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针,防范安全事故的发生,切实保护劳动者的生命安全和身体健康。

       危险作业人员随身佩戴UWB腕带型标签,实时监测生命体征,针对异常情况,如心率过高或过低等,即刻发出报警通知,在第一时间精确定位报警地点,保障救援黄金期。

腕带型生命体征监测定位标签

图9 腕带型生命体征监测定位标签

       针对叶片内部密闭空间作业人员,实现“双人守望”,作业方人员发出一键SOS信号后,监护人员所持标签发生震动蜂鸣提醒,确保援救及时性。

       定位技术对人员、车辆进行精准定位。声光报警装置在人车靠近、车车靠近时,自动声光发出提醒,防范转角处视线遮挡或人员分心时带来的碰撞、碾压等安全问题。

10 提升安全管理可靠性数智技术浇筑“隐性的围墙”

       双瑞风电盐城基地依托MES系统、利用UWB精准定位技术和AI智能识别技术,对安全管理体系和安全管理执行业务进行数字化、智能化改善,实现车间安全隐患问题准确判别、安防信息透明可视、安防数据及时分析,有效提高安全管理的规范性和可靠性。

报警信息数据透明可视

图10 报警信息数据透明可视

       MES系统实时更新安全检查进度、执行情况、风险点状态、安全异常风险等情况,并进行可视化投射,实现安全异常情况的实时可视、安全绩效的即时评比,促进现场的管理和执行人员时刻保有安全意识,关注安全状态。

       确保安全生产无事故,是企业的长期责任。双瑞风电立足企业安全生产实际,搭建“风险分级管控、隐患排查治理”的双重预防体系,推动“数字化+安全生产”走深走实,将持续探索企业安全生产数字化转型升级应用场景,借力数字化手段夯实安全生产防线。

11 能连尽连,启航5G+物联网,实现全域联通

       双瑞风电生产车间对网络可靠性、网络质量具有较高要求。目前,盐城基地已对车间现有工业网络进行升级部署,5G网络覆盖和支撑所有互联环节。

       针对业务需求集中于室内的情况,盐城数字工厂采用5G网络有源室分的解决方案,网络架构科学合理、易扩展,信号均匀且稳健性高,支持网络设备的全面监控。车间引入智能隔离技术,实现工控数采与办公网络网闸隔离,满足信息安全要求。

数字化新基建-5G

图11 数字化新基建-5G

12 构建统一的IOT物联网平台,实现全域集成

       全厂区构建统一的硬件集成标准和集成平台,形成标准化集成方案,不同类型的设备全面集成、数据互通。统一的IOT物联网平台使设备、数据统一接入,集中管控。

       车间内存在不同类型、不同层级的控制系统,此外,有数据库、文件系统、PLC、传感器等多种集成对象,搭建标准化集成方案是实现统一集成的有效路径。在标准化集成方案的框架下,绝大多数设备按需集成,保证未来新设备采购完毕后快速接入。

       车间重点引入拉挤板材自动处理产线、叶片螺栓自动安装机器人、AGV转运车等近十种全自动智能设备:拉挤板材自动处理产线,包括双放卷单元、表面处理单元、切割打磨单元等部分,大幅提升叶片拉挤板大梁生产效率;叶片螺栓自动安装机器人应用于叶片根部法兰端面的双头螺栓装配工序,代替人工实现螺栓自动安装;AGV叶片转运车将脱模后的叶片从成型车间转运至后处理车间,作业过程仅需三人操控和指挥;叶片打磨机器人可实现叶片表面的半自动打磨,一人即可操控,工时效率提升85%以上,有效降低作业的安全风险和职业健康风险。

自动螺栓安装机器人

图12 自动螺栓安装机器人

AGV转运车

图13 AGV转运车

叶片打磨机器人

图14 叶片打磨机器人

13 形成软硬一体化调度管控体系,实现全域协同

       IOT物联网平台对实时收集的数据进行过滤和应用,依托MES系统,实现车间生产设备软硬一体化协同,集中监控与调度。

       平台实时采集设备运行数据,实时监控设备运行状态。可视化看板对设备当前的开关状态、异常状态、关键工艺参数值进行实时展示,分析设备的运行时长和利用率,管理人员可对全局设备的使用情况进行直观的评估。

设备总览看板

图15 设备总览看板

       在线协同质量数据。系统过滤、识别关键的质量参数要求,如温度曲线、出胶速度、用胶量等,汇总进入当前生产任务的质量表单中,自动填报关键参数,在线监控和记录生产过程工艺参数,消除人工传抄的延迟、错漏等风险。

       设备的工况数据被实时采集,系统在设备异常、故障时自动报警,驱动现场进行检查和维修,设备运维流程自动闭环协同。所有故障处理过程可追溯和分析,超期未处理异常将自动进行升级和报警,促进现场设备运营规范化,有效提升设备的可靠性与可用性,降低设备运维难度和成本。

       盐城基地按需构建5G工业网络,集成车间级物联网平台,结合制造执行系统(MES),自动协同车间整体运营、监控、调度,车间软硬件设备智能一体化深度融合,以数字化手段实现生产管控模式的变革,加快构建数字化转型新生态。

14 业务流程标准化,全局数据打通穿透,可视化直达

       为了促进业务的标准化和规范化,统一生产管控流程和指标,双瑞风电统筹推进业务流程优化与数据治理。

       物联网数采、无纸化作业、管理系统集成的全流程数据全局打通,穿透直达,实现从公司、基地、班组工位运营数据的全面打通和可视化。

       生产管理指挥中心汇集各类各级业务的可视化看板和报表,将数据实时推送展示至个人工作台、现场大屏和指挥中心大屏,集中可视化为公司各级管理人员的精准决策提供数据支撑。

智造中心生产运营指挥中心

图16 智造中心生产运营指挥中心

江苏双瑞生产管理指挥中心

图17 江苏双瑞生产管理指挥中心

15 构建决策指标数据库,推进数字化决策建设工程

       叶片生产管理计划、制造、质量、物流等业务流程详尽梳理后,主数据、结构化工艺、无纸化表单、软硬件集成标准、数字化KPI指标等,均形成标准化方案,建立公司级统一数据指标库。

       在各个层级数据指标库建立的基础上,汇聚自动采集的底层数据,集合顶层数据,实现数据高度互联互通、透明化与及时化。

指标说明

图18 指标说明

16 细化成本管控颗粒度,提升全员成本意识

       数字化转型为双瑞风电提供聚焦成本管控的新工具,打造辅助科学运营决策的新能力。

       制造数据全流程结构化、可追溯,人、机、料数据涵盖生产、配送、检验、异常处理等内容,统计归集后,将作业成本绩效指标逐级分解至现场班组和生产单元,真正将管理触手延伸至车间一线,实现全员精益降本。

       商务智能BI系统在线实时统计和分析管理数据,并提供至现场管理人员,提醒和督促其提高成本管理意识。基于长期沉淀数据,BI系统提供横向对比、趋势分析功能,及时定位绩效异常改善方向,助力生产过程持续改善。

生产成本看板

图19 生产成本看板

17 全基地视频实时监控,质量安全双赋能

       基于标准化的管理指标和数据接口,厦门总部远程集中监控生产状态,实时查看各基地摄像视频,集中式查看运行数据,统计分析绩效,协助现场远程决策、快速反应。

       监控识别质量、安全事故风险后,即可在MES线上流程进行实时审批和闭环处理,以数据、视频形式接收反馈,实现异常监控和处理流程无缝联动,极大缩短问题处理周期,提升处理及时性和有效性,实时支持质量安全管理。

基地视频实时监控

图20 基地视频实时监控

       双瑞风电初步建立起以生产管理指挥中心为载体的“横向到边,纵向到底”透明化数据指标库,横向贯穿企业资源计划管理系统(ERP)、制造执行系统(MES)、仓库管理系统(WMS)等系统数据,纵向打破组织边界,实现由公司高层到生产班组的数据穿透。激活数据要素潜能,为各级管理者提供跨空间的管理支撑,让各级指挥变得更加高效,形成“全盘掌握、精细管理、科学决策”的数据共享能力。

       面对数字化浪潮,双瑞风电积极找寻成长之路和开拓之途。在总体布局上,强化顶层设计,稳步推进“数字化决策”、“科技产业数字化”、“数字化管理与协同”三项建设工程的系列项目落地,推动数字化和公司业务深度融合,打造可视化全覆盖应用场景,实现企业内部全流程数据贯通,加快全价值链业务协同,形成数据驱动的智能决策能力,强有力地促进体制机制的全面创新。
责任编辑:程玥
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