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创奇电气:打造小型断路器数字化车间

2022/1/10        作者:e-works整理      
关键字:智能制造案例  e-works年度盘点  智能制造  创奇电气  
本文为“2021年度中国智能制造最佳应用实践奖”参评案例。本次活动将评选出2021年度,为中国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

       浙江创奇电气有限公司(创建于 1995年),位于乐清市北白象镇,是一家以低压电器产业为核心的现代化企业,全球Top10终端电器产品制造商,国内低压电器行业出口的领军企业之一。公司集研发、制造、营销于一体,建有设施完备、功能齐全、装备精良的现代化工业园,已形成完善的科学管理体系、专业化生产体系、质量控制体系、技术研发体系和国际营销网络体系,率先通过了ISO 9001质量体系认证、ISO 14001环境管理体系认证、OHSAS 18001 职业健康安全管理体系认证及测量管理体系认证。主要产品通过了3C、CE、UL、CB、KEMA、GS、浙江制造等认证,其中部分产品被列入“浙江名牌产品”等,产品畅销欧盟、南美洲、俄罗斯等独联体国家、中东和东南亚等30多个国家和地区的各大高端领域。

       公司坚持自主创新,设计研发中心被评为“省级中小企业技术中心”、“省级高新技术企业研发开发中心”、“温州市企业技术研究中心”、“质量研究基地”,现拥有111项专利,其中发明专利12项,实用新型专利85项,外观专利14项,被评为“温州市专利示范企业”。

       公司近些年先后获得了“乐清市数字化车间、智能化工厂试点示范企业”、“两化融合管理体系评定证书”、“温州市两化融合试点示范企业”、“浙江制造精品”等荣誉。

图1 浙江创奇电气有限公司

图1 浙江创奇电气有限公司

二、企业在智能制造方面的现状

       创奇电气在过去的5年里陆续上线了ERP系统、质量管理系统、WMS智能仓储管理系统、OA办公管理系统、供应商协同管理系统、CRM系统、PLM系统以及MES系统。引进具有自动化生产、检测功能的断路器自动化生产线,使用全自动封箱打包机、自动码垛机、AGV等智能装备,减少因设备落后和人工操作导致的产能不足和品质不稳定的现象,提升产线的制造能力、制造效率和产品品质,实现设备的自动控制和运转。

       借助移动互联网、5G、物联网技术,实现材料、工艺、设备运行、投入产出等数据的自动采集、生产运行过程智能监控与智能分析、生产资源高度集中管理,通过现场数据的采集与WMS/ERP/MES等信息化系统的集成应用,实现数据采集、智能分析、信息传递、指令下达、设备控制及各个业务环节的联动,实现产品数字化、透明化和智能化管理的全程追溯,提高了企业的信息化、智能化水平,大幅度提高产品品质、生产效率、 减少人工,生产节能等,大大缩短了物流流转、生产工艺过程中的交接时间,实现减员增效和企业管理水平的提升,并为企业的生产运营提供分析和决策依据。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

       3.1 项目背景介绍

       近年来随着客户对交期和产品品质要求的不断提高,对生产效率的要求也越来越高,特别是装配业务,仍充斥着大量的人工装配工序,而该工序对人员的技能要求又比较高,面临着成本越来越高招工越来越难的境地,是低压电器行业传统的生产瓶颈。迫切需要通过智能化和数字化的自动装配产线,实现装配自动化和智能化,提高生产效率和产品质量,从而减少对人工人的需求,最终实现智能化精益生产管理和运营。

       电器开关生产存在生产工艺流程各异、生产周期长、工艺复杂的特点,因此,在生产全过程中,为了适应不同的生产工艺,所采用的设备及加工方式存在较大差异,数据来源多且分散,同时底层生产控制系统还处于封闭状态,各系统或装备的采集方式、存储格式都存在很大差异。因此,MES系统要实现这些不同格式与形态的信息的整理、对比、分析、集成、汇总,进行综合处理,实现异构网络、异构系统和异构数据库的数据综合集成是该项目的最大难点。需要建立统一数据分析平台,一方面可以汇通企业的各个业务系统,从源头打通数据资源,另一方面也可以实现从数据提取、集成到数据清洗、加工、可视化的一站式分析,帮助企业真正从数据中提取价值,提高企业的经营能力。

       3.2 项目实施与应用情况详细介绍

       为推动创奇电气实现智能化转型发展,解决多品种小批量的柔性化生产问题,提高企业运营和生产的管控能力,项目组与专家和解决方案供应商专家,共同设计制定了创奇智能工厂的MES系统的功能规划和业务过程设计。

图2 创奇电气数字化车间总体规划架构

图2 创奇电气数字化车间总体规划架构

       创奇电气数字化车间通过引进具有自动化生产、检测功能的断路器自动化生产线,使用全自动封箱打包机、自动码垛机、AGV等智能装备,减少因设备落后和人工操作导致的产能不足和品质不稳定的现象,提升产线的制造能力、制造效率和产品品质,实现设备的自动控制和运转;

       通过现场数据采集、MES系统的实施,借助移动互联网、物联网技术,实现材料、工艺、设备运行、投入产出等数据的自动采集、生产运行过程智能监控与智能分析、生产资源高度集中管理,实现透明化车间管理,提升生产过程的智能化管理水平;

       通过PDM/ERP/MES信息化系统的集成应用,实现数据采集、智能分析、信息传递、指令下达、设备控制及各个业务环节的联动,实现产品的全程追溯,实现数字化、透明化和智能化管理,并为企业的生产运营提供分析和决策依据,实现减员增效和企业管理水平的提升,进而将整个车间建设成为一部结构合理、动力充沛、自动运转的智能机器,最终实现智能制造数字化车间。

       3.2.1 数字化车间规划设计

       根据产品生产制造过程分析,实施建立了小型断路器智能化产线,通过智能化产线实现了前工序自动化装配线、后端检测工序自动线、全自动包装线以及机器人码垛工站组成的产品制造全过程不落地的自动化产线结构。在车间的总体设计、工艺流程及布局过程中建立数字化三维模型,并进行模拟仿真,实现规划、生产、运营全流程数字化管理。

图3 创奇电气数字化车间规划设计

图3 创奇电气数字化车间规划设计

       3.2.2 制造关键设备升级改造

       智能化生产线:为提高生产过程自动化能力,先后购置和改造了关键制造装备60台,生产设备全部升级为数控设备,其中加工设备30台,工业机器人2台,检测设备20台,物流设备3台,其他设备5台。车间联网设备57台,联网率95%。并建立了生产过程数据自动采集和分析系统,实现生产进度、现场操作、质量检验、物料传送等生产现场数据自动采集和监控。

图4 创奇电气制造设备

图4 创奇电气制造设备

       3.2.3 信息化系统建设

       PLM系统: 通过实施PLM系统,实现了产品实现产品的图文档管理(产品分类管理、版本管理、权限管理、快速搜索、红圈批阅、产品结构管理);实现技术资料的流程管理(3D模型、图纸的设计审批流程,及各类技术文件的设计审批流程);实现基于3D产品结构的EBOM,通过专业插件完成EBOM向PBOM的转换;实现产品图纸与产品资料的关联管理;

       制造执行系统(MES):MES系统是面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排产管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、设备管理、生产过程控制等管理模块。完整记录从工单排产、物料领用到过程检验、完工入库整个闭环的全部信息,实现批次追溯和精准追溯。同时在生产各个环节进行异常和防错报警提醒,控制可疑品和不良品物料的流转。

       仓库管理系统(WMS):  WMS系统为我司处理各种物料移动和管理仓库库存,提供灵活的自动化支持。全程实现基于条码的出入库管理,物料拉动、追溯、分拣补货策略,支持条码扫描枪和PDA及平板电脑操作,通过服务端派发任务到指定用户处理。系统能够对客户所有仓库物流流程进行有计划地高效处理。

       生产过程可视化管理:建立可视化监控看板,对工单达成、质量状态情况能够实时监控,并能够提供可靠的数据分析、决策依据。通过MES设备监控充分提升设备利用率,实时监控设备状态,为设备的管理追溯、分析提供解决方案,车间的数字化管理,实现生产、设备、质量检测、自动包装线等智能设备的集成服务,提高生产效率。
图5 创奇电气大数据可视化平台
图5 创奇电气大数据可视化平台

       3.2.4 数据采集与集成应用

       借助移动互联网、物联网技术,实现材料、工艺、设备运行、投入产出等数据的自动采集、生产运行过程智能监控与智能分析、生产资源高度集中管理,提升生产过程的智能化管理水平。

       通过现场数据的采集PDM/ERP/MES/APS信息化系统的集成应用,实现数据采集、智能分析、信息传递、指令下达、设备控制及各个业务环节的联动,实现产品的全程追溯,实现数字化、透明化和智能化管理,并为企业的生产运营提供分析和决策依据。

图6 创奇电气数据采集与集成应用

图6 创奇电气数据采集与集成应用

       3.2.5 能源监控管理

       为推动节能减排和绿色制造,数字化车间对相关能耗管理的设备上加装相关传感装置,如数字型电表、流量计等并与终端实现联接。通过智能监控系统终端24小时采集能源消耗情况,存储入数据库,系统自动生成能耗日、月报表,管理人员只需在数据综合分析平台就可以看到实时的能耗情况。

图7 创奇电气能源资源大数据可视化平台

图7 创奇电气能源资源大数据可视化平台

       3.2.6 5G技术应用

       为推动5G技术在智能智能中的应用,创奇电气数字化车间内部安装5G室分微站,MEC通过专线将数据流分发到企业内部网络,终端通过有线/WIFI方式,通过5G CPE转换为4/5G空口接入蜂窝网络,实现了设备联网、AGV调度的5G技术应用。

图8 创奇电气5G技术应用

图8 创奇电气5G技术应用

       3.3 效益分析

       数字化车间通过装配机器人、检测机器人、堆垛机、码垛机器人、标签机器人、搬运机器人等核心智能制造装备,解决工序间自动衔接,实现了车间生产自动化控制。建立了数字孪生模型实现双向数据传递和控制,其生产工艺及生产线制造水平已达到国内先进水平,为后续智能工厂的建立奠定了高水平的发展基础。通过柔性的制造装备来满足多品种、中小批量生产和精益化管理管理,为企业在市场竞争中提供有利因素,有利于快速占领市场。

       通过创奇精益数字化管理系统,将电器开关生产管理技术、信息化技术、智能制造技术、物联网技术等集为一体,对在制品生产状态进行采集和分析,实现生产与设备信息的透明化,系统精准掌握各个机台与工人的生产流程,根据实时生产数据情况,动态评估生产周期,实时解决设备故障,提升整体人机协同效率。通过MES系统与PLM系统、WMS系统、以及现有的ERP系统、OA系统、SRM系统等系统流程集成与数据集成实现,实现纵向集成与横向集成的管理智能化。实现电器开关制造全过程的智能化、信息化、透明化、精细化与管控一体化。

       据统计,通过数字化改造,用工减少20%,单位产值能耗降低17%,生产效率提升23%,产品不良率降低20以上,运营成本降低10%。
责任编辑:李瑶嘉
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