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渝丰电缆:建设柔性电线电缆智能车间

2020/1/8    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:智能车间  e-works岁末盘点  智能制造  渝丰电缆  
本文为“2019年度中国智能制造最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2019年度,在智能制造各领域有实践案例,或者有突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业实施智能制造的过程、步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,有效推动中国智能制造应用,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    重庆渝丰电线电缆有限公司成立于1997年,是一家集研发、生产、销售于一体的国家级高新技术企业、中国线缆行业100强企业和IPO准上市企业。是市内线缆行业唯一拥有高分子材料院士专家工作站和博士后科研工作站,同时拥有“重庆市特种电缆协同创新中心”、“重庆市智能电缆工程技术研究中心”、“重庆市航天航空军工电缆工程技术研究中心”、“重庆市企业技术中心”四个省部级研发平台的民营企业,公司先后荣获“全国质量检验稳定合格产品”、“全国质量诚信承诺优秀企业”、“重庆市著名商标”、“国家级知识产权优势企业”、“重庆市制造业龙头企业”、“重庆市技术创新示范企业”等100多项殊荣。

    公司占地面积20万平方米,设5个生产车间,目前在职职工总数为504人,其中研发人员占76人。拥有电子辐照加速生产线、新型防火电缆生产线、金属护套包覆焊接扎纹生产线及三层共挤交联电缆生产线等80余套先进生产设备,千余万精密检测检验仪器,专注生产符合国家标准 (GB)、国家机械标准(JB)、国际电工委员会标准(IEC)的各类电线电缆产品,年销售收入达20亿元,产品广泛应用于电力传输、交通、能源、地产工程、城市建设、家装等领域,特别是阻燃、无卤低烟、耐火类产品深受用户信赖。

重庆渝丰电线电缆有限公司

图1 重庆渝丰电线电缆有限公司

二、企业在智能制造方面的现状

渝丰电缆工厂内部全景图

图2 渝丰电缆工厂内部全景图

    1.目前的智能制造及信息化应用状况

    在信息化应用方面,2017年以前,公司使用了金蝶K3和广东金缆系统,规范公司的财务信息化和管理信息化。

    2017年5月,实施公司管控一体化项目,目标是通过专业版ERP系统和MES系统的实施,实现精益生产管理、智能生产管控,打造智能管控一体化管理平台,全面提高企业生产力和综合竞争力。

    与此同步,公司投资1460万元实施数字化车间改造项目“柔性电线电缆数字化车间技术改造”,该项目于2019年1月正式建成并顺利通过验收。

    2.智能制造应用场景及应用情况

    1)在智能装备配套方面,引进配置了连续退火大中拉机、自动化包膜机、PLC型押出机等智能生产设备,全面提升车间的智能装备应用水平。

    2)构建生产信息化管理交互台,该交互台是生产现场管理终端,主要功能实现生产现场与ERP的交互功能,通过生产计划、生产领料、生产现场、生产入库四个管理模块,实现生产数控信息与数字化集成,支撑管理层决策。

    3)在车间设备联网与数据采集方面,数字化车间网络架构按照制造过程、物料仓储、配送过程对信息实时性和可靠性的要求建设;数字化车间运行数据流系统规划主要分为ERP、MES、二维码管理三个系统之间实施互利互通,通过数据采集及设备状态监控、大数据分析、产品检测与追溯等功能的集成应用,并通过不同功能系统之间的高效协同与数据集成,规划建立柔性线缆数字化车间工业通信网络,构建“加工设备无线网卡-工业级无线路由器-车间服务器(应用系统服务器、数据服务器、Web服务器等)”一体化网络架构,实现实时生产数据和信息的互联互通;在数字化车间生产现场采集方面,车间数据的分析处理包括生产进度统计、生产质量统计、数控车间可视化监控的实现,零件工时的分析统计以及以上层管理系统的连接等。

    4)在生产过程执行方面,数字化车间系统集成技术方案以MES和ERP系统为核心,其它系统围绕其中,实现各业务数据的相互传递。实施数字化车间ERP系统及MES系统,并实现集成运行,如ERP系统销售模块预测和合同信息得出主生产计划(MRP),并将物料信息、BOM表导入MES系统,MES系统的计划管理模块根据生产能力下达生产计划,并进行生产排程。

    5)在物料配送自动化方面,公司在物流、仓储设施建设中,使用二维码管控,在进料检验、领料、生产及成品检验四大区建设智能物流与仓储;公司在产品销售出库以后,采用二维码标签进行产品管理,建立生产追溯系统,以产品为主线,可清晰查询到产品的真伪、取消、储存、工序、生产者、质检者和生产日期等,分析不良产品产生的原因。

    6)在车间数据采集方面,建设三个子系统:

    ①无线数据采集系统,通过手持无线数据采集器可以在车间任意地点移动采集车间加工完工情况,相关信息有工人信息、物料信息、设备信息、质量信息等,主要以班次信息的形式采集,并通过车间无线网络发送到车间数据服务器中。

    ②质检数据采集系统,是一个固定的信息采集点,可以几首由无线数据采集器发送过来的相关信息,通过扫描二维码来跟踪车间中正在加工的工票和物料信息,同时与车间数据库项链,可以实现对采集信息的查询与核对。

    数控机床运行数据采集系统,通过数控机床的PLC实现对数控机床开停状态信息,零件加工状态信息,机床运行转台信息的采集,可实现任意粒度的数据采集,并通过PLC与MES数据库的连接,将采集到的信息实时写入到数据库中。

    3.项目建设成效及经济效益

    经测算本项目完成后,车间生产效率提升80%以上,运营成本降低30%以上,产品不良率降低90%以上,能耗和材料损耗成本降低30%以上。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    从目前线缆制造业情况来看,正处在一个快速增长的市场环境中,入行门槛低、监管不力、市场机制不健全等,既为不同竞争力的企业提供了一定的生存条件,也形成了企业众多、规模较小、行业结构散乱的格局。大企业尚未形成大而强的竞争实力、小企业也未能形成专而精的特点。大小企业之间产品差异性不明显、市场互补性差,严重的同质化趋势导致行业内部竞争无序。越演越烈的恶性竞争不断侵蚀行业的整体利益,损害未来发展的能力。

    因此,加快线缆行业智能制造探索转型发展的新思路、新方向,是行业目前要面对的重大课题,线缆企业提升路径之一就是要通过互联网+战略实现效率提升,向智能制造转型。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    1)智能车间规划方案

    本项目针对高柔性电线电缆生产车间质量难以把控,技术稳定性差难度高,加工工艺复杂,信息化程度低等问题,开展数字化车间总体规划设计,实现流程型智能制造装备的创新应用,建设链接设计、计划、生产、质量多方面信息化管理系统,针对高柔性电线电缆生产制程工艺中的铜线单丝拉制、单丝退火、导体绞制、绝缘挤出、绞合成缆、物流管控等六个方面完成智能化生产线技术改造。主要任务为基础设施和车间网络的建设,实施设备运行管理状态采集与监控系统、大数据分析系统,产品检测与追溯系统,质量分析管理与跟踪、实现信息系统之间的高效集成。最终建成高柔性电线电缆数字化车间。

    2)智能车间建设项目概述

    本项目涵盖自动化技术、网络通信与精益生产、敏捷制造、网络化协同制造等技术深度融合,通过ERP(生产计划管理)、MES(生产执行管理)、二维码管理智能系统等系列工业软件,实现管理层与生产车间内信息交互,通过自动化设备的购置,预留PLC数据采集传感,实现软件系统与硬件设备之间的互联网互通与数据交互,支撑智能管理、智能控制、智能装备、质量分析、信息集成等组成的数字化车间,最大限度构建柔性、高效、低成本、高质量的制造运营体系,提高产品创新能力、设计制造能力、生产制造能力、高效管理能力等企业可持续发展核心竞争能力,提升了本公司车间的自动化、网络化、智能化水平。

    3)智能车间建设内容

    (1)提升智能装备应用水平

    在智能装备配套方面,引进配置了连续退火大中拉机、自动化包膜机、PLC型押出机等智能生产设备,全面提升车间的智能装备应用水平。构建生产信息化管理交互台,该交互台是生产现场管理终端,主要功能实现生产现场与ERP的交互功能,通过生产计划、生产领料、生产现场、生产入库四个管理模块,实现生产数控信息与数字化集成,支撑管理层决策。

生产系统信息化管理交互台

图3 生产系统信息化管理交互台

    (2)提升智能车间联网水平

    按照制造过程、物料仓储、配送过程对信息实时性和可靠性的要求,对车间内部网络架构设计结构如图4所示。

数字化车间网络结构图

图4 数字化车间网络结构图

    本项目系统规划主要分为ERP、MES、二维码三个系统之间实施互利互通,通过数据采集及设备状态监控、大数据分析、产品检测与追溯等功能的集成应用,并通过不同功能系统之间的高效协同与数据集成,规划建立柔性线缆数字化车间工业通信网络,构建“加工设备无线网卡-工业级无线路由器-车间服务器(应用系统服务器、数据服务器、Web服务器等)”一体化网络架构,实现实时生产数据和信息的互联互通。

数字化间运行数据流拓扑图

图5 数字化间运行数据流拓扑图

    (3)提升生产数据采集分析能力

    建设三个数据子采集:

    无线数据采集系统,通过手持无线数据采集器可以在车间任意地点移动采集车间加工完工情况,相关信息有工人信息、物料信息、设备信息、质量信息等,主要以班次信息的形式采集,并通过车间无线网络发送到车间数据服务器中。

    质检数据采集系统,是一个固定的信息采集点,可以几首由无线数据采集器发送过来的相关信息,通过扫描二维码用来跟踪车间中正在加工的工票和物料信息,同时与车间数据库项链,可以实现对采集信息的查询与核对。

    数控机床运行数据采集系统,通过数控机床的PLC实现对数控机床启停状态信息,零件加工状态信息,机床运行转台信息的采集,可实现任意粒度的数据采集,并通过PLC与MES数据库的连接,将采集到的信息实时写入到数据库中。

    车间数据的分析处理主要包括:生产进度统计、生产质量统计、数控车间可视化监控的实现,零件工时的分析统计以及以上层管理系统的连接等。

数字化车间生产现场采集拓扑

图6 数字化车间生产现场采集拓扑

    (4)提升生产过程执行能力

    本项目构建系统集成以MES和ERP系统为核心,其它系统围绕其中,实现各业务数据的相互传递。

    本项目选用了金思维的ERP+MES集成系统。主要从车间作业调度、过程管理、机台看板、领料管理、仓库发料、车间生产实时监控、生产异常管理、设备异常管理、品质异常管理、物料管理、车间核算、生产溯源、订单溯源等方面实现信息化集成建设。

数字化车间ERP和MES集成系统图

图7 数字化车间ERP和MES集成系统图

    本项目利用先进模块化接口技术打通MES系统与ERP、车间物流系统、机台控制系统见边界,形成以ERP+MES为核心的集成化制造管理体系,构建车间内部信息的双向互联的多方位集成化系统。

ERP数据流程图

图8 ERP数据流程图

    MES系统位于企业信息系统的中间层,需要和自动化控制层、计划层集成在一起来满足企业生产管理需求,通常外部系统集成由于其高度的技术复杂性成为MES项目的重点和难点,但使用DIS可较为简洁的完成这个功能。企业综合集成平台采用DIS来构建企业MES系统的数据中心,DIS可以实现MES和诸如物流管理系统等第三方系统之间的通信,可实现不同类型应用之间的信息交互,可作为一个实际上的通用数据传输层,并可保证可靠的信息传输,可用于ERP、MQSeries、文件系统、MES生产建模器。综合集成凭条MES平台内置的中间件DIS可实现多个异构系统与MES的集成,实现各种基础数据和业务数据在不同系统之间的交换。

    (5)提升物料配送自动化水平

    公司在物流、仓储设施建设中,通过MES系统实施二维码管控,在进料检验、领料、生产及成品检验四大区建设智能物流与仓储:使用自动物料上下料装置及控制系统、在仓储与物料管理中使用条码技术实现物料数据的采集和追踪。完成整体生产物流及原材料、半成品、成品的仓储管理系统,有效提高仓库的储存量和运行效率,实现物流仓储信息与MES、ERP等实时传递和交互。

生产二维码管控流程图

图9 生产二维码管控流程图

    公司在产品销售出库以后,采用二维码标签进行产品管理,建立生产追溯系统,以产品为主线,可清晰查询到产品的真伪、取消、储存、工序、生产者、质检者和生产日期等,分析不良产品产生的原因。

产品生产信息验证图

图10 产品生产信息验证图

    3.效益分析

    与柔性电缆的应用广泛相比,目前国内的生产技术装备水平远远低于国外平均水平,主要差距在于设备的智能化及数字化,本项目对柔性电缆生产车间技术改造及智能设备的投入,实现向智能化制造的迈进,通过成型工序信息集成系统的应用,融合了工业计划控制(ERP)、生产过程控制(MES)、车间设备信息集成(PLC)等技术,在车间数字化应用以及整合优化设计等方面有重大突破,整体技术达到国内先进水平。

    柔性电缆自动化生产线采用了摇盘包膜机、押出机、退火机等装备和PLC自动化传感控制系统,大大提高了产品成型的精度和速度,通过链接MES动态实时监控、故障智能诊断,保证了设备的运行数据与质量数据采集。技术改造符合智能制造生产加工低能耗、低污染、高效率、环保的发展趋势,对提高柔性线缆生产的控制水平和劳动生产率具有重要应用示范效果。

    部分经测算的经济效益如下:

    1)生产效率

    与原有生产车间原有的效率水平,与应用本项目数字化车间改造之后的生产效率水平进行对比,生产效率提升80%以上。(测算依据:同一周期内产品出产率)

    2)运营成本

    通过机器换人与信息化管理,与原有生产车间原有的运营成本进行对比,运营成本降低30%以上。(测算依据:同一周期内车间成本对比)

    3)产品不良率

    将生产车间原有的不良率水平,与数字化车间改造之后的不良率水平进行对比,产品不良率降低90%以上。(测算依据:同一周期质量检测与客户投诉率综合分析对比)

    4)能源提升情况

    生产车间原有的各类能耗和材料损耗,与数字化车间改造之后的数据进行对比,能耗和材料损耗成本降低30%以上。(测算依据:以同一周期内车间用电、水、工具、材料等综合成本对比)

责任编辑:程玥
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