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打造HRC全流程追溯系统,亨睿航空实现透明化制造协同管理

2023/1/19    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:数字化转型案例  e-works年度盘点  智能制造  亨睿航空  
本文为“2022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2022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

       江苏亨睿航空工业有限公司(简称:亨睿航空)注册资本5540.2005万美元,专业从事碳纤维复合材料制品在民用航空器零部件方面的制造。公司现有员工近200人,其中近一半为工程技术人员,100余人具有大学、研究生学历、博士2名。2018年中,HRC便已经开始了航空零部件项目的开发与生产;2019年,HRC更将航空航天成立为单独的事业部门,技术团队人员来源多元化,主要来自国内外著名复合材料生产制造企业、国内科研院所、具有多年复合材料设计生产制造经验。核心技术人员有在国际知名飞机制造企业从事最新一代商用客机复合材料结构件的生产制造经验,掌握世界最新的航空复合材料制造工艺,同时拥有复合材料设计与工程化团队,在技术上极具竞争力。

       2020年6月,江苏亨睿航空工业有限公司的高性能领先航空复合材料零部件量产基地项目落户常熟高新区,该项目由中国恒瑞有限公司投建(以下简称HRC)。HRC是国内顶尖的碳纤维复合材料综合解决方案供应商, 客户涵盖长安、吉利、一汽、长城、沃尔沃等国内外汽车主机厂及国内航空,轨交客户,在国内市场处于领先地位。
 
江苏亨睿航空工业有限公司
图1 江苏亨睿航空工业有限公司

二、企业在智能制造方面的现状

       亨睿航空目前应用了eHR(人事系统)、ERP(金蝶K3Cloud)、HRC全程追溯系统(WMS、MES、QMS)、 DSP(协同办公)系统。

       1.人事系统

       人事系统实现统一管理公司的组织人事、排班、考勤、薪酬、绩效、审批、报表分析相关信息;管理人事基础、排班、考勤,实现规范公司人事流程,统一管理公司的人员管理,规范考勤管理,完善考勤规则;薪酬模块实现统一管理公司薪资规则,加强薪资计算的实时性和便捷性;绩效模块实现绩效考评模板管理,考评过程及结果管理。

       2.ERP系统

       通过ERP的应用,助力企业数字化转型, 打造财务管理新世界;共需求驱动,敏捷运营,助力企业优化供应链。其中,供应链模块包括采购管理、销售管理、仓库管理等,为企业提供面向客户、伙伴、员工的全面业务运营的数字化服务能力;财务模块包括费用管理、财务会计、管理会计、资金管理等助力企业财务数字化转型;生产管理模块实现数字技术与精益生产的深度融合,通过航空全程追溯系统给生产管理提供精确数据,为财务成本分析等提供基础数据。

       3.HRC全程追溯系统

       HRC全程追溯系统涵盖WMS、MES 和QMS系统。其中,WMS仓库管理系统是通过入库业务、出库业务、仓库调拨、线边仓管理等功能,对批次管理、物料对应、库存盘点、即时库存管理等功能综合运用的管理系统,有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程,实现或完善企业的仓储信息管理。MES面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统,为企业提供包括制造数据管理、生产调度管理、人员/设备管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块,为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台,为企业产品过程追溯数据完整性提高80%。QMS质量管理系统用于全面采集质量数据,助力企业决策和业务系统,物料检验效率提升30%,产品追溯、业务流跟踪效率提升70%。

       4.DSP(协同办公)

       DSP系统用于提供流程审批,工作门户,知识文档管理等多种基础办公应用,帮助组织提升业务审批效率,统一办公入口,实现在线签署,确保用户身份及数据可信。

       随着亨睿航空生产规模的不断扩大,企业的生产制造管理也日渐复杂,必须依靠更先进、跟便捷的信息化管理方式才能满足管理需求,从最初的采购、销售、库存、物流,到生产制造、财务核算、质量管理等,再到BI数据分析、智能移动应用,信息化范围越来越广,应用层次越来越深。目前,所有系统人员数据以eHR系统数据为准,业务以ERP系统为核心,与其余系统进行数据交互。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

       1. 项目背景介绍


       当今世界,各国制造企业普遍面临着提高质量、增加效率、降低成本、快速响应的强烈需求,还要不断适应广大用户不断增长的个性化消费需求,应对资源能源环境约束进一步加大的挑战。然而,现有制造体系和制造水平已经难以满足高端化、个性化、智能化产品和服务增值升级的需求,制造业的进一步发展面临巨大瓶颈和困难。解决问题,迎接挑战,迫切需要制造业的技术创新、智能升级。

       近年来,亨睿航空已在智能制造转型道路上做了不少尝试,且收效非常显著,2020年实施了ERP系统,实现了供应链,生产,财务数据系统化,但是需求会随着企业的发展再不断升级与提升,例如,人工管理计划欠缺,执行不到位,现场工单标签对于产品没有连续性管理,现在标签数量太多,如何追溯产品的质量问题等等。为了满足车间智能提升的需求,打通产业供应链和智能协同设计,进一步提升和发挥质量控制优势,全面提升公司核心竞争力、持续发展能力及市场占有率,亨睿航空在充分调研及甄选验证系统合作伙伴、方案的基础上,最终确定决定,实施了HRC全程追溯系统,实现了车间管理的透明化,仓库管理的精准化,质量管理的可追溯化。

       2. 项目实施与应用情况详细介绍

       HRC全程追溯系统是一个覆盖物流、仓储、生产、检测等产品相关全过程的极其复杂的巨系统,企业要搭建一个完整的智能制造系统,最困难也是最核心的部分就是生产过程数字化。尤其是对于生产工艺复杂、原材料及原器件种类繁多的离散制造领域,产品往往由多个零部件经过一系列不连续的工序装配而成,其过程包含很多变化和不确定因素,在一定程度上增加了离散型制造生产组织的难度和配套复杂性,要做到生产全程数字化、可视化、透明化殊为不易。

       生产全过程数字化是将“人、机、料、法、环”五个层面的数据连接、融合并形成一个完整的闭环系统,通过对生产全过程数据的采集、传输、分析、决策,优化资源动态配置,提升产品质量管控。生产全过程数字化需要企业在人员配备、自动化设备、设备连接、环境感知等各方面具备良好的基础。在此基础上,生产全过程数字化的重点工作是打通各种数据流,包括从生产计划到生产执行(ERP与MES)的数据流、MES与控制设备和监视设备之间的数据流、现场设备与控制设备之间的数据流。

       2.1 实施思路及总体方案
 
亨睿航空HRC全程追溯系统
图2 亨睿航空HRC全程追溯系统

       1)MES系统(生产管理,车间管理,产品管理)

       生产订单中已经包含了该订单的操作者、设备、工艺参数设定值(工艺路线)、投料物料(产品BOM)、产出物料等内容,依据工艺路线要求和生产的时间安排分别下达到指定设备上。生产订单下达后,系统经过优化计算生成配送单(该配送单支持按工作中心或线体配送),包含了配送物料、数量、库存货位、时间排序等内容。生产配送单将实时地发送到系统。系统接收到配送单后,仓库人员根据配送单自动执行,把各个工位需要的原材料、零部件一一配送到位。 

       生产过程的柔性化和自动化在一定程度上是矛盾的。在大规模制造时需要高效快速地生产,因此需要自动、单一、高速的设备,但如此一来生产的柔性化就很难实现。万能工装、多用模具等手段虽然可以适应柔性化的需要,但其调整和过渡过程十分繁琐。因此工艺参数的自动下发对于设备的柔性化十分必要,它可以避免人工调整参数时易发生的失误,也能够十分快速地调整整条生产线的全部参数。其实现的方法实际上很简单,写入设备的数据通道与设备数据采集系统一致,数据源就是质量管理中的工艺参数数据。工艺参数的自动下发功能将极大地降低产品更换时带来的忙乱和差错,也能大幅压缩换线时间,提高综合产能。

       执行生产订单时,由操作者扫描设备条码或者输入员工的编号做工人的上岗操作,并记录在系统中,便于生产产品的人员班次追溯;通过各个设备的管理终端,选择订单,做设备点检、品质点检等具体业务操作,加工工艺参数将跟随生产订单自动下发到设备,期间有任何异常或与订单内容不一致时,系统将发出警报,并禁止进行下步操作。生产到订单完成时,采集设备的加工数量报工。同时根据生产完工计划在规定时间内将这些加工后的产品搬运到规定的仓库位置,并在最终摆放位置时记录货位发送给MES系统,由MES系统进行自动入库操作,入库后系统中对应的物料库存增加。
 
订单追溯
图3 订单追溯

       2)QMS质量管理(来料检验、工序检、产品检、质量分析、质量看板)

       质量管理可以实现批次或产品序列号的全程可追溯管理功能。通过正向追溯和反向追溯,为质量问题提供可追溯的原始数据,达到准确找到问题点,避免不良再次发生。实现工艺参数首检、自检、点检等功能,加强品质管理。

       在生产过程中严格控制首检、点检、自检的流程,每个步骤的控制标准都由所加工产品的工艺参数决定,具备数据采集条件的设备均可自动采集对应的参数,以此保证首检、点检、自检工作的真实性、有效性、实时性。

       3)WMS仓库管理(原材料入库,成品出库,生产完工入库,生产领料)

       仓库管理系统是通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能,对批次管理、物料对应、库存盘点、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用的管理系统,有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程,实现或完善企业的仓储信息管理。

       4)BI平台(智能分析产品标识/追溯、生产分析、库存分析等)

       生产过程全程实现批次或序列号管理,生产过程中人员上岗离岗记录均可查询到对应的信息,可以通过电子化手段追溯到加工时的信息,追溯标识形成后,将跟随物料向后道工序流转,直至所有工序结束。

       可以通过扫描操作工的身份识别装置来自动记录人员信息,即员工的上岗离岗操作,系统可通过权限控制,自动判断操作工操作资质。

       通过在MES中录入产品批次号,可以查询出该批次所有的物料批次、部件批次、该产品的订单信息、每个工序工人信息、每个工序的设备信息等。

       通过在MES中录入或扫描物料批次、半成品批次,可以查询出相关所有产品的批次,订单等信息。

       为了能够体现对生产现场的高效管理,充分利用各个系统的数据,同时在视觉呈现方面具备优良的可读性,可视化系统应该按照管理职能和布置地域分别设计。但是由于在生产现场多数的管理内容可能会发生在相同的地域,因此多数电子看板的内容将包含多种信息,而在办公区域则基本上将按照职责显示不同的内容。

       可视化系统将实时地将MES系统的生产、仓库和质量数据在生产现场和办公区域以图形状态、曲线、图表、文字等形式呈现。这其中包含了生产状况(包括生产数、生产效率、订单总数、完成率、生产节拍、订单进度)、质量状况(生产数中的不良数、不良率、直通率、重要设备的不良曲线图和工艺参数曲线图)、设备状况(OEE、设备正常运行还是异常停机,停机是设备保养、设备故障、配件问题、品质问题还是其他异常)、库存状态(库存数及安全库存数、物料拉动信息、重要配件的库存数及安全库存数)。
 
数字化看板
图4 数字化看板

       5)信息系统集成情况

       目前,亨睿航空已实现ERP与MES系统及WMS系统的紧密集成,实现数据来源一致性、准确性、及时性的要求,摒弃不同系统中大量数据的导出、导入、汇总加工处理及重复录入工作。

       例如:ERP中下生产订单,通过接口自动发送到MES系统中,仓库人员接收到生产订单质量,在WMS中根据工单进行配料作业,完成的动作后,系统通过接口自动回传到ERP生产直接调拨单,将物料调拨到线边仓供现场进行作业,线边仓作业人员在MES中作业的同时,将所消耗的物料自动回传给ERP系统,完成物料的生产领用,最终,完成整个生产工单,在仓库入库后,自动回传给ERP,生成生产入库单。

       6)信息系统安全保障

       数据安全方面,通过设置备份策略,定期进行有计划的备份作业,实现业务数据安全。依据实际需要可实现数据快速恢复。各系统数据备份按照全系统备份和差异备份的方式。全系统备份不论数据是否更新都按照定期备份策略完成各个系统的全备份操作。差异备份是是基于完全备份的,备份上一次完全备份后发生变化的所有文件。    

       主机安全方面,在各个云主机上部署安全防护软件,实现病毒防护功能,保障数据安全。

       网络安全方面,通过防火墙功能,实现对网络安全的整体管控。实时记录网络的访问情况,相关的入侵检测日志会实时记录并保存。确保每次登陆都是安全可控。同时所有的访问接入都是通过SSL加密,数据传输安全有保障。通过在安全策略里面配置访问控制策略,实现对每个端口的管控。

       3. 效益分析

       1)全程快速响应

       以往在生产中需要留存依靠人力和纸质单据来实现追溯管理,系统上线后,实现了生产透明化,采用工业条码技术,运用计算机代码对工厂车间进行全面管理与控制,实现了生产透明化监督与管理,减少等待时间、库存和过量生产等浪费。

       2)大数据辅助智慧决策

       通过各个部门提出KPI关键指标,挖掘数据源,构建数据驱动,数据和分析数据能力,体现企业信息化运用的水平。

       从时效性看,通过BI平台,数据获取展示更及时。以前,人工统计数据报表不仅费时费力,数据滞后是最大的问题。通过BI平台,数据直接来源于HRC全程追溯系统系统,实时获取,实时展示。现在,不需在系统中找数据,所需要的、所关心的数据直接展现在眼前,历史情况、当前情况以及预测情况。BI平台还可以与手机APP应用实现互联共享,各业务部门的“一把手”们通过智能手机或PAD就可以随时随地查看自己想要的数据。

       从形式上看,亨瑞航空BI平台更直观,展现形式也丰富多样,比如:仪表图、折线图、柱状图、堆积图、饼图、环形图等,各种形式,各种维度。

       从内容上看,亨瑞航空BI平台数据平台内容非常丰富,包括宏观指标和业务指标。
 
生产数据可视化
图5 生产数据可视化

       3)生产过程可追溯

       实现了对整个生产流程中每个车间、每条生产线、每道工序的所有信息进行统计、分析、反馈,实现生产过程全程的可追溯管理。

       信息智能化管理,将信息、网络、自动化、现代管理与制造技术相结合,在车间形成数字化制造平台,改善车间的管理和生产等各环节,缩短规划和制造周期,加快多部门协作响应,提升生产数据完整性,提高制造效率和质量,减少在制品滞留数量,精准执行,对设备状态、车间与生产作出调整,对获取的实时数据进行快速、准确的加工、识别、处理自主决策,根据数据分析的结果,按照设定的规则,自动作出判断与选择。
责任编辑:梁曦
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