数据赋能，实现四位一体的制造过程控制管理

一、企业简介

       甘肃海林中科科技股份有限公司是由始建于1966年的三线企业—天水海林轴承厂，于2001年改制组建的股份制轴承专业生产企业。现有职工1100多人，年度生产和销售额分别达8亿多元，出口创汇5000万美元。公司专业生产圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、深沟球轴承、新能源汽车及精密机床用轴承千余个品种，是中国最大的圆锥滚子轴承供应商，也是国内英制圆锥滚子轴承品种最多、系列最全的生产企业。其中圆锥滚子轴承是海林的主导产品，产能、产量、质量均居行业前列。海林产品主要广泛应用于国内外重型汽车、电机、工程机械、农用机械、冶金石化、军工以及各类变速箱、齿轮箱和机床等行业的主机配套，多次获得国家行业抽检优秀产品称号，目前产品精度可达到国际P6级和P5级以上水平。

       公司拥有完善的市场营销服务网络，在国内设有11个营销服务机构，在国外设有3个代表处，客户已覆盖世界各地40多个国家和地区，出口产品除轴承外，已经扩展到汽车配件、标准件、五金工具、机床、机械设备、工程机械、建筑机械及电工电器等。

二、企业在智能制造方面的现状

       企业以数据为中心，做到纵向、横向和端到端的集成，实现技术工艺数字化、生产物流数字化、生产制造数字化、决策依据数字化四位一体的制造过程控制管理。涵盖从技术工艺、生产排程、计划物控、材料仓库、零件制造、产品装配、成品仓库的整个生产制造过程，实现生产调度数字化、生产文档无纸化、生产数据可视化、生产过程透明化、生产决策实时化，从而提高生产效率、控制产品质量、降低生产成本。以锐制数字工厂软件为载体，通过CPS系统，实现与车间生产设备的互联互通，通过主生产计划和作业计划制定、现场控制和调度执行、现场数据采集、现场质量控制、现场预警及监控等模块，实现产品制造过程的全面数字化和可视化。

       产品技术方面：公司采用CAD三维设计+CAE仿真分析”的设计模式，协同外部试验、内部试验、客户路试等为一体的研发体系。在设计上遵循滚动轴承设计方法，应用“轴承参数化导航设计系统”与“工艺智能设计系统”，可快速完成各类轴承的设计任务；对新产品实行PPQP精益管理模式并通过PLM系统以保证新产品实现全生命周期的管理。在重载卡车、汽车变速箱、传动系统、工程机械、农用机械领域具有众多优势产品，可为用户提供完善的轴承应用解决方案。近年来，公司在高精度长寿命轴承、高精度免调整轴承、预调整免维护卡车轮毂单元、轿车轮毂单元、低启动摩擦力矩轴承、新能源高速轴承、自润滑技术、智能监控技术、表面改性处理技术、碳氮共渗技术等领域开展研发并与西安交通大学、中科院兰州化物所、河南科技大学、兰州理工大学、西安理工大学等高校及研究院所开展产学研用合作。

       智能设备方面：海林新厂房拥有锻造智能自动加工生产线8条、车加工智能自动加工设备80多台、热处理智能自动加工设备6条、磨加工智能自动高精度加工生产线46条（其中中大型套圈全智能自动磨装生产线9条，全自动磨加工生产14条，全自动智能检测装配线11条）、滚子成品加工高精设备有40多条、智能AGV物流运输40多台，通过DCS数据采集控制系统对各个产线数据进行采集集成，结合MES系统进行生产物流的调度实现全厂物流自动化。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

       海林中科智能制造，集PLM系统、ERP系统、MOM系统、WMS系统、AGV调度系统、OA系统，实现生产设备联网化、工艺BOM数字化、物流排程精益化、制造过程透明化、信息传递实时化、分析决策智能化。

       1. 项目背景介绍

       随着人工智能、大数据、云计算、互联网等新一代信息技术蓬勃发展，兴起了以智能制造为代表的新一轮产业变革，正在引发世界产业竞争格局的重大调整。在这种时代背景下，国家、地方出台一系列纲领性政策，加快新旧动能接续转换，推动产业迈向中高端，实现高质量发展，为当前海林公司实施信息化智能化项目建设提供了明确的指导方向。2018年中国轴承工业协会发布了《高端轴承技术路线图》，理清了我国高端轴承发展的技术思路，为引领行业“创新驱动”、“转型升级”及“建设轴承强国”一系列战略决策提供指导，也为企业提出了更高的要求。根据国家产业政策、《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录（2016）》和《天水市人民政府关于海林公司搬迁改造升级的市长办公会议纪要》，以《中国制造2025》为指导（“十四五”期间加大智能制造实施力度，关键技术装备、智能制造标准/工业互联网/信息安全、核心软件支撑能力显著增强，构建新型制造体系，重点产业逐步实现智能转型。）依托“搬迁改造产业技术升级项目”，围绕国家经济发展战略，瞄准轴承行业尖端和前沿技术，利用公司在圆锥滚子轴承方面具有的独特生产制造优势，“高起点谋划、高水平设计、高标准建设，按现代化工业体系构架，充分运用智能化、信息化手段，调整优化产业产品结构，完善市场体系”，进行产品结构的转型升级，发展一批高端产品，抢占高端市场，从规模效益型向质量效益型转变，参与市场竞争，所有生产设备95%是新采购的国内行业最先进的数字化生产线，关键加工工艺技术和关键检测技术利用国内行业最先技术手段，AGV物流运送与生产执行系统集成进行物料配送。

       通过实施信息化建设，实现生产过程和物料流动状态的透明度，建立数字化车间、可以极大得提高生产过程和物料流动状态的可见度，使得车间可以同步、实时、准确知道生产状态、物料信息，提高车间生产的透明度。实现库存状态的实时、动态信息、给物料需求计划、工单发料等提供即时信息、确保独立需求、相关需求的准确。实现工序工单与生产计划和销售订单、设备状态和工序报工可以实现满足客户交期（最高库存和安全库存）的前置条件下、根据TOC（约束理论）瓶颈管理理论、实现瓶颈资源效率最大化、有效产出最佳化和生产成本的最小化、从而实现客户满意度、资源效率最大化的目标。充分利用产品数据管理、生产过程管理、生产计划排程的相关数据、利用经营数据平台（IGN等）、将滚动体生产过程管理透明化、可视化，实时呈现物料流动状态，原材料、在制品、半成品、产成品等，分析程现产能负荷及瓶颈产能的负荷状态，生产过程的的质量和生产效率，以及数字化透明方式呈现轴承滚动体生产过程和结果。

       海林中科智能制造积极响应国家号召、是产品结构调整是产业升级的必然趋势，势在必行。

       2. 项目实施与应用情况详细介绍

       海林中科智能制造，以数据为中心，实现技术工艺数字化、生产物流数字化、生产制造数字化、决策依据数字化四位一体的制造过程控制管理。通过MES系统、WMS系统、AGV调度物料配送系统、OA办公系统的集成，对生产计划执行、生产过程管控、物料的拉动式配送、设备的运行状态和加工过程参数的采集、加工过程检测数据的采集、产线的能耗的采集与监测，实现加工过程中人、机、料、法、环、测的全过程监控，实现了生产计划、生产过程、生产物料配送的透明化，从而提高生产效率、控制产品质量、降低生产成本。

       （1）生产线联网：对每条产线重要工序设备进行设备联网，对设备运行状态、设备故障报警、设备关键参数、检测数据采集、实时加工产品数量等进行监控，监控每条产线运行状态和实时加工产品的数量。

       （2）生产过程执行：公司生产处根据车间产线生产节拍和加工能力，通过MES生产计划预排生产作业计划，并动态的分析判断产线作业计划的合理性。根据作业计划提前下发到产线，同时也下发给物料管理系统和AGV配送系统，提前1日锁定作业计划，同时生产人员进行产线考勤、工单上线和物料上线，将人员、设备、加工工单及物料进行关联，对产品全生产流程进行追溯，实时的反馈生产作业计划的执行进度。
       （3）物料配送：在生产过程中执行生产作业计划的同时下达配送计划，通过MES系统和AGV调度系统的集成，生产人员只要通过PDA呼叫，AGV小车会接收到MES系统的物料需求配送，AGV小车根据呼叫信息自动判断物料的存放位置，将物料从缓存区的位置送到产线的上料区，实现物料投放的智能配送，在整个配送过程中不需要人工干预，系统可以自行完成, 实现了无人化物料配送，提高了劳动生产率。
       （4）自动化生产线：自动生产线的运行状况进行自判断自修复自调整，如出现故障等情况设备通过安灯系统的指示灯提示并通过MES系统中的设备管理给产线维保人员即时发送故障警报信号，产线维修人员通过手机短信或大屏展示等方式，能够及时接收维保信息到现场处理。同时MES系统对设备发生故障时间，设备运行参数告警阈值自判断故障部位的代码进行记录，产线维修人员根据设备的提示分析故障点，缩短产线维修人员的查找故障时间，通过维修做好维修记录，为生产管理提供数据分析依据，以及设备维护人员的考核提供参考。
       （5）产品质量管理: 采用了行业最先进的智能综合性能检测设备，根据加工工艺参数的要求和产品性能的要求，对影响轴承的关键尺寸、装配高、振动等进行综合检测分析，减少了人员，提高了生产效率和产品可靠度。海林公司1997年取得ISO9002：1994体系证书；2003年取得ISO9001：2000体系证书；2006年取得 ISO/TS16949体系证书；2017年取得IATF16949：2016体系证书；2022年取得ISO14001、ISO45001体系证书。
       （6）物料仓储：全过程使用手持条码设备进行操作，通过条码或二维码、RFID，实现原材料、半成品、成品仓库的仓储物流管理全电子化和数字化，WMS系统将运行的焦点集中于对仓储执行过程的程序优化和有效管理，从而有效提高仓库的执行效率和生产率，提升准确率，降低成本。
       3. 效益分析

       （1）环境效益评价

       随着现代社会的不断发展进步，国家和社会对装备制造业实施高效、安全、绿色、智能生产的要求不断提高。未来的装备制造业，必将逐步摆脱传统劳动密集型发展模式朝着绿色环保、安全高效、现代化、智能化的新模式转变，实施生产工艺全流程信息化智能化改造是适应时代发展的明智之举，能够保证企业的开发布局科学合理，企业的市场竞争力逐步提升，员工的职业健康得到保障，将使海林公司在智能化生产工艺建设方面处于领先地位。项目的成功实施后，能够在国内同行业领域中起到良好的示范效应，所取得的各项成果可以向全国轴承行业进一步推广。具体说明如下：

       1）轴承行业属于劳动密集型企业，工人劳动强度高，工序间物料的搬运频繁，信息化智能化生产系统建设能从根本上改善生产现场作业条件，降低职工的劳动强度。

       2）信息化智能化生产系统的建设能够真正实现“机械化换人、自动化减人”的终极目标，能从本质上化解生产过程的各种安全风险，是构建“绿色、和谐、安全、智能化企业”的根本保证。

       3）信息化智能化生产系统的建设，使企业提高劳动生产率、提高产品整体质量、生产成本能够大幅度降低。

       （2）经济效益评价

       从节省人工成本以及降低维修费用和生产直耗费用等方面分析，实施信息化智能化生产系统改造项目，每年能够创造直接经济效益705万元，具体创效分析如下：

       1）通过高精度圆锥滚子轴承内外圈在线机外检测的应用，可减少人员12人，每年可节约人工成本72万元，提高内外圈的加工在线检测率100%。

       2）通过智能物流AGV的应用，减少搬运人员8人，预计每年节省人工成本48万元，提高效率28%以上，每年可创造经济效益140万元以上。

       3）通过磨削液循环再利用，减少人员5人，预计每年节省人工成本30万元，每年可节约15万元以上。

       4）通过高精度圆锥滚子轴承磨加工生产线和高精度圆锥滚子轴承智能检测装配线的上线，减少岗位人员32人，节省人工成本192万元以上，提高生产效率40%，提高在线综合性能检测分析率100%，提高了产品的可靠度。

       5）通过数字化系统平台应用，经过实施后的对比分析，提高了制造信息量50%，降低生产的准备成本30%，降低生产周期30%，减少生产管理成本15%，产品准时交货率提高了36%，经估算每年直接（间接）的节约或创效208万元左右。

       （3）社会效益评价

       海林中科智能制造，为全面实现绿色智能工厂建设目标打下了坚实基础，同时为同行业建立信息智能化生产系统提供了借鉴。通过采购全新的智能化产线，信息化系统的全面运行，不仅提高了产品的生产质量、个人劳动生产率，降低了生产和管理成本，践行了绿色发展理念，提高了企业的市场竞争能力和盈利能力，对带动当地经济社会发展有着深远的意义。