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以MES为纽带,万力轮胎提升制造柔性

2019/1/19        作者:e-works整理      
关键字:MES案例  e-works年度盘点  智能制造  万力轮胎  
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

    万力轮胎股份有限公司是由广州万力集团有限公司和广州市华南橡胶轮胎有限公司共同合资组建的全资大型国有企业,前股东广州市华南橡胶轮胎有限公司成立于1988年,从事轮胎制造业已有近30年的历史。万力轮胎总部位于从化市明珠工业园,拥有从化、合肥两大生产基地,年产1600万条轮胎,年产值超过30亿元,是目前我国华南地区最大的子午线轮胎生产企业、也是我国最大的子午线轮胎出口企业之一,是广东省制造业百强。

    目前,万力轮胎拥有现代轮胎制造的核心技术和自主知识产权体系,综合实力和技术能力均跻身于国内轮胎行业前列,拥有“国家级企业技术中心”、中国实验室国家认可委员会(CNAS)认可的国家级检测中心、博士后流动工作站、院士专家企业工作站。同时建立了较完善的质量管理体系,已通过ISO14001环保体系认证(国内同行业首家通过)、ISO/TS16949体系;通过的国家产品认证包括3C认证、美国DOT认证、欧盟ECE认证、澳大利亚ADR23认证、中东SASO认证等。质量管理体系全面覆盖了产品开发设计、原材料供应商的开发、进厂原辅料的检验、生产过程质量监控、成品外观质量的检查、成品内在质量检验、物流和售后服务等流程。

万力轮胎股份有限公司

图1 万力轮胎股份有限公司

    二、企业在智能制造方面的现状

    高效、高精、智能、柔性、自动化已成为轮胎行业发展的主流方向。万力轮胎智能制造技术和信息化技术正在改变传统的轮胎制造业,自动化程度大幅提升,由机器代替人脑进行生产过程的管理,并通过信息技术进行存储,实现精准、高效的管理。

    万力轮胎以智能制造为核心,从“需求-研发-生产-管理-服务-客户”为闭环主线,以PLM、MES、APS、SPC、ERP、大数据分析、BI智能决策等为基础架构,来实现 “智能研发-智能生产-智能管理-智能服务”。通过ESB(企业服务总线)实现纵向集成、不同服务间的通信和整合;通过ETL实现深度数据挖掘;通过MDM实现SOA面向服务的架构;通过BPM实现流程驱动业务;底层通过从设备自动化,到设备数字化,再到设备联网化的升级,来实现工业互联流程智能协同,以支持工厂的数字化和智能化的转型,最终实现大数据AI决策。

万力轮胎智能化生态系统

图2 万力轮胎智能化生态系统

    三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1. 项目背景介绍

    2011年在华轮半钢车间及丰力原500万半钢车间实施了半钢胎胎号管理系统项目,2014年在丰力500万半钢部件车间实施了部件MES系统。通过这两个项目的实施实现了半钢轮胎的全生命周期追溯功能,以条码作为信息的载体记录各生产基地轮胎的成型硫化工序生产信息、质检信息和仓库出入库物流信息。根据轮胎的生产及出库信息,为轮胎退赔业务提供验证数据,防止误赔、窜货现象。同时系统通过与其他业务系统无缝链接,实现基础数据共享、保证业务顺畅运行且不重复工作。

    万力1000万条/年生产线智能工厂项目根据2015年信息化工作计划经集团审批通过启动,由公司工业技术中心智能制造领域牵头实施,项目涉及到广州万力二车间的半钢轮胎从原料入库、密炼、部件、成型、硫化到成品质检入库整个生产制造环节。项目涵盖到高级管理人员、研究院、工业技术中心、生产管理部、质量部、生产技术部、生产部、物流科、财务部,覆盖到2000多使用用户。

    通过广州万力1000万条/年生产线智能工厂项目建设,统筹周边PLM、ERP、OA、HR四个信息化系统和自动化物流系统、密炼生产控制系统、部件生产控制系统、成型生产控制系统、硫化生产控制系统、能源管控系统六大自动化系统,共同打造一个以MES为纽带的信息高度互联集成平台。

    由于系统平台的多样性、数据的复杂性,通过基于SOA架构的接口技术进行数据交换,实现MES与外部系统之间的简便、安全、稳定、高效、规范的数据交换。通过MES与PLM的集成,实现基于模型数字化制造。通过设计BOM与制造BOM的转换,建立数字化的作业指导书,集成物料BOM、工艺参数、工艺路径,连接虚拟设计和生产制造现场环节,增加部件的重用率,提高研发效率,增强研发过程管理和协同,加强工程变更管理,实现万力的智能柔性生产。

    2. 项目实施与应用情况详细介绍

    项目按照以MES为纽带形成信息高度互联集成平台的设想,整合了ERP、PLM、自动化物流多个系统,运用面向对象的软件工程方法和迭代法,在完成自身模块开发的同时,还通过统一的信息交换平台与周边信息化系统和自动化系统进行一系列的接口开发。

以MES为纽带形成信息高度互联集成平台

图3 以MES为纽带形成信息高度互联集成平台

    在产品研发环节中通过建立基于数字化模型的系统工程研发系统,为研究院构建面向工程项目管理的协同工作环境,实现基于配置的模块化设计和基于流程的参数化设计。通过数据模型指导产品的试制和量产过程,并通过对试制和量产的产、质、耗等过程数据进行分析,持续对原有规格进行升级和作为新规格的研发指导。

    柔性化工艺提升是从研发到生产制造的关键转换条件,通过模拟仿真和数据可视化手段,结合先进生产过程技术来建立工艺知识库,对已验证通过的成熟工艺进行知识的积累和建模,再通过信息挖掘和数据推理对新的生产工艺进行扩展和应用,最终实现工艺创新。

    在生产环节建立信息感知、学习、决策、执行和自适应的能力,既要支持大规模的按库存生产组织方式,同时支持多配套规格小批量的柔性制造方式。此次项目的实施的主要内容包括:

    1)数字化配方和工艺设计

    通过数字化的手段来改造传统的产品设计方法,建立基于PLM的数字化BOM和工艺路径,支持产品开发与生产全过程的数字化设计方法,包括了新产品设计、支持产品相关数据管理、支持产品开发流程的控制与优化。

    2)工艺路径的柔性化设计

    轮胎的生产工艺路线在密炼、部件、成型和硫化四段分别采用了多加工中心与多生产线路的柔性化对应设计,并在增设了胎胚自动化库房和多个生产线边库,增加轮胎加工线路的各个生产环节的组合灵活性大。

    3)实现设备执行自动化

    根据调度计划和工艺路线分解成上下游协同的生产指令,及时准确的把生产配方和工艺参数下发到各个机台进行执行和防误。

    4)物流自动化升级改造

    通过自动化输送线和自动分拣系统快速准确相应的物料指令,实现快速、直观、无差错进行物料预约、物料调度和投料,保证生产计划的及时执行和工序间的高效协同。

物流自动化

图4 物流自动化

    5)实施高级排产

    根据滚动的市场需求和动态的可用设备资源,在物料及时、计划准确、产能均衡、工艺约束多目标上,通过系统编制和下发生产主计划和调度计划,在生产执行过程中实时采集生产执行进度和库存情况,通过滚动排产快速响应生产异常和及时响应。

实现高级排产

图5 实现高级排产

排产时间对比

图6 排产时间对比

    6)质量管理精细化

    基于过程质量水平评价体系,以成品为评测目标,追溯生产全过程的质量情况,通过科学的计算公式和方法论,得出量化的质量能力指数用于评价生产质量水平,最大程度实现质量精细化管理。

生产追溯

图7 生产追溯

    3. 效益分析

    通过万力1000万条/年生产线智能工厂项目实施,提升了万力轮胎柔性制造能力,生产制造、物流发运过程中的质量防差错管理响应速度,提升产成品合格率;减少了劳动力成本,实现了工厂生产、经销商管理和理赔的轮胎生命周期的全过程追溯管理,打通了轮胎的数据链,使每个环节产生的成本都可以核算到每条轮胎,使业务完全透明化,绩效考核更加具体,这使得绩效管理变得更切合实际;消除差错,以往作业的准确率不能有效保证,差错的产生不可避免,在实施了两化融合管理作业后,作业的数据层层实时传递,保证差错在发生时就能避免,更不会向后传递,有效避免了由于差错而产生的逆向物流和因此产生的成本。以往只有不利于经销商的差错才会被发现,而有利于经销商的差错往往成为隐性成本,在实施了系统后,这种情况被彻底避免了。完成了从事后控制到事先预防,从人防到技防的转变。市场追溯,杜绝因跨地区销售而导致的同种品牌、规格的产品的压价倾销,避免这样的不规范的市场行为的发生,保证经销商的利益,从而增加销售利润,提高品牌效应。

    围绕柔性生产的业务指标有以下方面将得到了提升:

    1)主计划排产由手工的72小时,减少为2小时以内;

    2)调度计划由手工的180分钟,减少为20分钟以内;

    3)调度计划由纸质传递下发,改成在系统中下发到自控层执行,不大于40秒;

    4)生产过程中,执行状态、质量信息、质量判定反馈至厂级业务层不大于10秒;

    5)生产结束后,完工报工、质量信息、质量判定反馈至公司级业务层不大于10秒;

    6)产品的配方和工艺要求从原有的纸质版传递,通过多个系统的接口对接,改进成数字化和电子化实现。
      

责任编辑:张瑾
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