订单全流程数字化，中集环科打造绿色柔性智能工厂

一、企业简介

       中集安瑞环科技股份有限公司（简称中集环科），成立于2003年，位于江苏省南通市崇川区，是中集集团能源化工食品装备板块的重点企业，中集安瑞科能源化工食品装备板块骨干企业。公司专业从事化学品物流装备、化工过程装备等研发与制造业务，可为客户提供研发、设计、制造、维修服务及关键零部件供应等一站式增值服务。具有标准罐箱、特种罐箱、核磁筒体、承压零部件等多条生产线、近百个产品品种。其中标准液体罐箱从2004年起连续多年产销量保持世界首位，市场占有率达到60%左右。公司目前总资产3亿多美元，占地50多万平方米，员工2700多人。2023年11月在深交所挂牌上市，股票代码：301559。

       公司先后被认定为国家高新技术企业、国家知识产权示范企业、工信部单项冠军示范企业、省企业技术中心、省工程技术中心、省级两化融合优秀企业、省互联网标杆工厂、省智能制造示范工厂等，承担过国家火炬项目、国家“863”计划、省重大科技成果转化、省知识产权战略推进计划、省自然科学基金等 10余项省部级课题或项目。公司拥有科技人员240余人，其中博士和硕士团队40余人，中高级职称80余人，设有国家“博士后科研工作站”。在欧洲专门成立开发部，聘任多名欧洲高级技术专家。
 
二、企业在智能制造方面的现状

       1. 信息化

       围绕“赋能、使能、创能”的数字化使命，自2018年起，中集环科全方位加大资源投入，旨在打造形成六大数字化新型能力，对内以支撑业务运营精细化管理；对外为客户提供增值服务，强化客户粘性，持续巩固存量业务份额的同时，不断拓展新业务的规模。

       中集环科遵循“全面规划、分步实施、创新驱动、效率为先、全员参与、共同进步”的两化融合工作方针，不断运用新思维、新技术、新方法促进企业数据、技术、业务流程和组织结构的相互融合创新和迭代优化，构建了涵盖设计、制造、销售、管理等全价值链的IT系统平台（CRM、PLM、SRM、ERP（SAP S4HANA）、MES、TMS、LES、TPM、MIS、BI、BPM、HR等），实现了IT与业务的深度融合，体现了研发数字化、制造生产柔性化、管理流程可视化、管理方式网络化、运营管理精益化。
 
     2. 工业化

       中集环科生产车间整体以流线化+局部工作站式设计，以拉动生产的理念实现全线节拍化生产。车间工艺流程包括焊装和涂装两个工段，焊装工段主要包括拼板、封头组对、环焊、加热管装焊、框架和零部件装焊等，涂装工段包括水压、酸洗、油漆、外包等工艺；布局方面以流水线为基础布局，工序间以专线、RGV、往复杆、坦克链等方式实现物流。

       中集环科拥有大量行业内领先的生产装备：5#拼板自动焊、5000T液压机、6000T液压机、4.5米台式燃气加热炉、5米箱式燃气热处理炉、拼板输送线、拼板焊机、总装同步物流系统、完工输送天车、筒体封头移栽机、矩形加强圈罗拉机、加热管三枪自动焊机、端框角柱机器人焊接工作站、数控等离子切割机、自动激光切割机等，其中智能装备数量总数202台，联网设备数量198台。 大量自动化、数控化装备的应用，有力提高了生产效率、降低了劳动强度、改善了员工作业环境。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

       1. 项目背景介绍

       近年来，公司虽然市场份额一直处于行业领先地位，但面临来自竞争对手的压力越来越大。大家在交期、成本、质量、效率等方面的竞争已白热化。对市场的敏捷响应、柔性制造、全价值链过程精确运营管控等等都依赖于完备的信息系统提供及时、完整、有效的数据支撑。

       随着公司业务的快速发展，未来几年将会在新的业务领域形成新的突破。现有的信息系统是基于现有业务模式设计开发的，并不一定能满足或覆盖新业务领域的运营管理要求。公司需建立功能更先进、覆盖面更广、应用更深入的信息系统，支撑对整个业务进行全方位立体运营管理。

       全球经济正从工业经济向数字经济加速转型，对传统制造业提出了新的挑战，需要新思维、新方法、新工具等积极响应、应对。自动化、物联化、智能化、数字化技术近些年来百花齐放，也为企业全方位能力的提升提供了新的机遇。行业标杆通过数字化转型，企业关键绩效指标均有明显改善，行业影响力进一步提升，也为公司建设智能工厂增强了信心。

       基于以上背景，公司管理层提出打造绿色柔性智能工厂，通过信息化建设打造差异竞争能力，巩固市场龙头地位的要求。

       2. 项目实施与应用情况详细介绍

       2.1工艺设计环节

       1）公司于2019年开始导入三维设计模式，引入SOLIDWORKS，提高研发质量和效率，增强用户体验。

       产品研发设计模式从传统的以经验为主的二维模拟设计模式转变为基于三维建模和仿真的虚拟设计模式，已构建三维设计能力、三维建模标准、通用件模型库等，逐步展开和推动参数化、变量化设计，最终实现菜单式营销。

       公司严格遵守APQP设计管理流程，采用PDM模块化管理，利用ANSYS等工具，对产品设计与产品实现过程设计进行充分仿真技术确定与验证，不断动态更新FMEA失效经验数据库，对产品关键因子与因子水平值进行DOE优化设计。公司实验室采用撞击检测与数据监控等多种分析方式对产品进行自动检测，并将检测结果反馈到生产、研发等部门，为改进产品性能提供依据，同时将相关技术参数反馈给顾客，满足顾客的要求。建立数据分析模型，发现可改善点，并以此为目标、衍生和开展持续改善项目，驱动产品优化。

       为了满足模块化报价（选配）、模块化运营的公司战略要求，工厂基于模块化、参数化设计平台，集成PLM系统，实现标准产品的报价/产品配置的可视化，产品文档（BOM、总图、文件规范、成本报表）自动输出，数据统一管理。模块划分面向市场客户，通过模块化、参数化设计结合，依据模块化配置规则，实现产品模块化配置。根据平台模块，业务部门按流程在系统中维护模块成本组成数据，通过PLM自动输出模块化报价预算成本。通过模块化报价实施，大幅提高客户体验，生动直观即选即得；实现设计、报价、工艺一体化，自动化，降低对员工要求，提高效率 30% 以上；降低成本、方便组织均衡生产、采购，提高生产效率；历史知识经验有效的管理与传承，提高产品质量。
 
       2.2 生产设备设施

       公司根据产品制造工艺特点，将新信息技术与先进制造技术融合。在生产设备方面，为了实现与高端信息化软件实现互联互通，企业对生产车间的设备进行自动化、数字化升级建设，在必要前提下引进新一代可实现自动化生产的设备。实现自动焊接、自动成型、自动冲洗、物流自动化，缩短生产节拍，减少的人工成本的同时提升产品质量，减少了报废的物料。

       在自动化装备方面，公司行业首创自主研发防波板垫板自动焊接设备，完全取代了手工焊接，实现焊接全过程自动化，减少劳动强度、提高工作效率；研发罐体加热管自动跟踪的三枪焊接装备，实现三根加热管同时自动焊接，大大提高焊接效率及质量，减少对高技能人员的依赖；研发溢流盒焊接机器人，实现溢流盒内侧全自动焊接，大大提高焊接效率，降低劳动强度；以及自主研发了框架与罐体连接圈焊接机器人、角柱角件双工位机器人工作站、全自动步道成型线、多维度自动冲洗系统等自动化装备。
 
       2.3 计划调度环节

       以SAP S4HANA 为核心的信息化整体提升工程：作为中集集团的首家试点企业，历时近一年，投入近1300万，以端到端业务支撑为目标，设计了73个四级流程，167个五级流程，新开发实施了SAP S4HANA、CRM、SRM等IT系统，升级了原有的PLM、TMS、MIS、BPM等系统，实现公司营销、设计、采购、生产等所有流程的横向协同和纵向贯通，内控体系的有效性得到切实保障。SAP S4HANA、CRM、SRM采用云架构，部署在AWS上，此种模式搭建了弹性的、安全、高可用的企业系统应用架构，IT 团队有更大的自由度和灵活性探索成本优化，连接业务需求。此案例为国内制造业ERP全面上云的标杆案例。

       通过排产系统和MES项目的实施，联动SAP计划信息，基于有限资源约束，实现班组、工序作业计划自动排程；计划灵活、动态调整、排程结果多维度、可视化展示；箱号生产号的拼版板材信息、封头配对信息的系统维护功能；订单维度的物料齐套检查，抓取SAP库存快照、多订单齐套运算。

       通过现场移动或固定终端，查询作业任务、作业图纸、作业指导书等信息。关键工序合格人员报工，外协工序、并行工序自动报工，生产工时自动采集。通过移动RFID扫描终端，由工人在作业过程中的一进一出进行报工，跟踪生产过程，采集物料批次和生产过程质量数据。提供工位生产大屏，显示车间及班组计划数量、实际数量。

       通过扫描将人孔、阀件、封头与罐箱生产号、箱号关联，完成车间计划进度的实时采集，随时知道当前计划的整体进度，现在所处的关键工序，预计的计划交期等关键信息，实现透明工厂，将MES建设成为真正的实时指挥系统的基础。同时，根据采集的进度信息，结合系统中的工厂建模信息，以可视化的形式，实现车间实况的展示，同步进行计划调度管控。

       运用大数据技术，以车间看板形式，图形化整体动态展示计划执行情况、（设备、质量、物料）异常情况、能耗情况等信息，实现对车间整个生产过程的智能管控。
 
       工厂以精益思想为指引，通过排产系统、SAP、MES等系统，解决生产什么(计划、调度)、如何生产(工艺、现场指示、设备控制)、用什么生产(要货、拉料、投料和设备管理)、质量控制和完成情况的实时获取(同步采集)。其核心目标是“保质保量低成本”地完成生产目标。当生产发生异常时，MES通过调度和同步两个层次，完成详细进度计划的更新，使进度计划重新回到“协调”状态。
 
       库存管理的核心是管好进和出，借助CRM、SRM、SAP、MES等系统，实现需求到计划到生产的有机协同，实现了库存的动态优化管理。

       利用SAP物料属性的管理，针对不同类型的物料分类管理，达到最优的库存管理解决方案。

       按单采购的物料（独立属性），从需求、采购到库存管理，均销售订单一一对应跟踪管理，最大程度避免采购缺料、仓库挪用。 

       通用性高、需求量大的标准物料（集中属性），以物料编码为维度，应用MRP逻辑，全盘考虑需求、在途及库存合并计算。

       依托于ERP订单及采购模块构建了以拉动式的采购与生产模式，极大的减少原料及资金的占用，针对物料编码，ERP中建立最高、低安全库存量，并形成预警机制。

       2.4 生产作业环节

       工厂MES项目历时一年时间，总体交付与生产计划管理、生产执行跟踪、物流配送管理、质量管理、设备管理、管理电子看板等相关的功能点209个，覆盖了标罐、特罐、碳罐、封头四大车间。通过与排产系统、SAP、PLM、OA、TMS等系统的集成，打通了从技术到工艺，从工艺到生产关键业务链接，使订单图纸、技术文件、工艺文件在线贯通。以精细化的工序排程推动物料需求，自动驱动生成物料配送任务。质检过程记录电子化、无纸化，实现了快捷高效追溯，提高了产品交付资料整理的工作效率。车间级、班组级可视化电子看板，多维度的管理查询报表支撑了业务实时动态管控。
 
       2.5 设备管理环节

       应用物联网技术，将核心关键设备联网，对设备状态、报警信息进行采集，不断丰富故障库，及时高质量处置故障，降低设备故障对生产的影响。

       通过与设备管理系统集成，获取设备的状态数据传输给组态监控软件，通过组态监控软件实时显示生产现场实况，除显示诸如生产线、分线、工位、设备、等静态对象，还可显示实时移动(连续移动)的产品及其状态(调度状态、质量状态等)、产品的实时工位及其状态、设备的状态(正常/故障)、工位的实时异常(缺料、设备故障、急停)等动态对象，并可通过点击这些对象查看详细信息，同时可以通过图形化展示现场实时信息。
 
       项目以TPM管理理念搭建了TPM精益制造协同平台，对设备按照重要属性进行ABC分类，并根据不同分类对设备制定不同周期（周/月）的保全计划。系统定期将保全任务下发给相应的责任人，提醒相关人员进行保全、润滑等工作。形成保全台账。

       对于突发的设备故障，可以通过扫描二维码，进行紧急报障，系统会将维修任务推送给维修人员，修理完成后，反馈修理结果，形成故障库。

       通过搭建分级设备保全报修平台，收集保全数据与故障数据，实现设备故障的在线诊断、预测性维护。
 
       2.6 质量管控环节

       本次项目通过质量管理整体管控，采用PDCA的管理理念，制定质量过程检验的标准、搜集质量过程数据，并对质量样本进行分析，从而明确质量改进方向。创建标准的质检体系，数据自动流动，自动创建相关的质检任务，移动终端数据采集；完整的上料记录、生产记录、检验记录；全制程的品质追溯，输出标准的质检试验报告。
 
       系统实时采集生产过程质量、产品检验、出货检验数据，建立完善的产品质量档案，实现双向追溯：订单追溯/单件追溯。
 
       2.7 仓储配送环节

       SRM扫码入库: 公司以OTD优化为目标构建供应链协同平台，以SAP、SRM系统为抓手，实现供应商交货单的条码生成，并帮助仓库实现扫描入库，提高仓库入库效率及准确性；

       根据车间班组或工序作业计划、BOM清单、生产实时进度、配送策略，自动生成物料配送计划，拉动仓库配送。

       结合计划排程分解的生产物料需求，将物料需求计划分解到工序维度，指导采购进行物料采购的过程管理，促进供应商物料协调的业务流程改进。

       通过自动报工，按照BOM扣线边库物料，实现车间线边库的出入库、盘点、库存查询。

       物流APP，实现送货预约、月台分配、入场核验、装卸确认、满意度评价等全过程闭关管理。
 
       中集安瑞环物流执行系统（LES）项目旨在通过建设物流信息化协同管理平台，统筹管理物料在不同仓储单元的交互，实现物料从入库、库内管理、出库、按需拉动、转移到最终消耗全过程管理。消除过程中的信息孤岛和线下作业，优化跨部门协同和供应链上下游协同，提升物流运营效率。以先进的物流管理理念与三维数字孪生技术，改变物料拉动模式、优化物料配送路径、展现实时配送信息，增加整体物流效率，实现整厂物流高速、规范运转，物流信息全程透明、可见，实现高度信息化、功能完备、节能环保、经济适用、可持续发展的物流体系。
 
       2.8 能源、环保、安全管控环节

       本项目在重点设备、能耗大的班组安装智能电、气、水表，采集读数，计算能耗，并通过与MES系统打通，获取各工作中心的产量，对接能耗数据计算出各型号的单台能耗，展示各型号在不通时间短内的单台能耗的变化情况。通过实时数据采集、分析、监控能源异常情况，为成本核算信息提供实际数据。
 
       通过例行节能监测、能源审计、能效对标、内部审核、组织能耗计量与测试、管理评审、自我评价、节能技改、节能考核等措施，不断提高能源管理体系持续改进的有效性。

       公司的废水处理系统建立了在线自动检测与控制系统，对原料添加与处理过程进行实时检测与自动控制，在废水总排口安装了流量与浓度在线检测仪器对排放浓度与排放量进行实时检测。在公司厂界和废气排口安装了voc在线检测系统，对排放情况进行实时检测。建立了固废全生命周期监管系统，可实现危废从产生、入库、贮存、出库、处置全过程可追溯、动态化、信息化管理，实现了“一码到底”的管理。 

       为了保障员工在工厂内的生命安全，项目应用AI技术建立数字化安全平台，建立视频分析模型（车辆监控、劳保穿戴、生命体征监控、吊运安全、电子禁区、火焰烟雾、姿势识别、压力测试等）。与传统机器视觉检测方法相比，基于人工智能的检测方法减少了对光照、摆放位置、传输速率等外在因素依赖程度，尤其是对一些较难识别的行为动作的大量图像进行神经网络学习，在充分训练的情况下，将为各种行为动作和物体的主要和非主要特征提供更高的识别准确率。以人工智能技术为手段，精准把握“高精度质量检测，大范围安全管理”，应用机器视觉、体态识别、异常行为分析预警等人工智能技术，在安全防范、监管实施、质量检测和生产流程管理方面，实现实时监控、自动发现问题、主动预警，提高了过去依靠肉眼或“远水救不了近火”的窘境，确保生产安全高效、劳动力分配得当、保持低成本优势。
 
       危险区域、关键设备周围设置门禁、红外电子围栏或光栅，当出现异常时，声光自动报警。并视屏记录通过设备联网实现生产运行中的实时管理，对故障进行预测。对于危险设备，可通过接受到危险信号时发送信息给设备控制系统，停止设备工作。

       通过BPM系统对行为安全观察记录及跟踪，对观察到的不安全行为进行跟踪记录，并沟通纠正措施，做到持续改善。

       2.9 互联互通环节

       中集环科与中国电信合作，基于MEC专网应用，实现车间5G网路覆盖，较自建局域网络有低成本、易维护、抗干扰等明显优势。支撑数据实时采集、传输、分析、展示，助力中集安瑞环科公司工业互联网建设。依托MEC专网超带宽、高可靠性的特性，三维设计图、装配图实时展示在车间现场终端上，快捷、高效、环保、保密，实现了车间现场无纸化、智能物流配送、智能质检管理、设备联网数采。

       网络组网方面：MEC部署在中集安瑞环科机房，1U空间，安装便捷。MEC位于基站和企业汇聚设备之间，网络架构扁平化，通过专属PLMN网络切片，实现专网业务本地分流。

       中集环科专网用户业务面和控制面流量均指向MEC，专网用户通过MEC建立专属连接，数据流量经传输专线直接路由至MEC，并到企业内网。公网用户通过原链路连接到公网EPC，不经过MEC，专网用户和公网用户互不干扰，业务完全隔离，MEC可为企业提供一个高度安全可靠的内网环境。

       通过项目建设，实现单台级、分钟级排程；图纸变更闭环控制，在线更新版本，实现公司全部车间电子查图；作业人员仅可查看本工序在制工步的订单图纸，细化管理功能，增强工艺技术保密性；增加图纸、工艺文件的变更管理，在现场应用功能中，对不同作业人员进行查看权限、变更状态的分类处理，避免出现“员工按照错误的图纸、工艺文件进行生产加工”的质量风险；使用上工序和下工序之间系统防控，上面某一个工序漏掉，下面一个工序则无法启用开工程序，有效避免漏制程、漏工序状况发生，达到主动预防，提高品质管理。

       公司采用中集集团统一的SAP MDG主数据管理平台，实现物料主数据、客户主数据、供应商主数据、财务主数据的统一编码。实现数据及分析结果的跨部门流动、转换和互认。

       公司按照工业互联网工厂四层架构，将系统分为四层：智能设备数据采集层、数据中心层、技术工具平层和安瑞环科全要素全感知应用层。底层的生产设备层通过车间MEC网络，扫码枪、RFID等设备进行数据采集。应用系统之间采用统一的数据集成标准，通过集体统一的SAP PO 进行数据传输。
 
       3. 效益分析

       自公司智能工厂建设项目投用以来，进一步加速推进了公司信息化与自动化、智能化、数字化制造工厂的深度融合，向着更规范化、精细化的轨道发展，不断推动智能化高端装备信息化系统创新和技术升级，在全省工业企业中率先崛起，走在两化融合发展最前列，为全省深入推进两化融合，加速转型升级起到带头作用。同时，也使得企业竞争力获得极大的提升。

       公司自项目投用以来。促进了质量、效率、财务优化、创新能力等综合竞争能力的提升、运行情况如下：

       1）促进传统管理及作业模式的变革，建立了集成互联、充分共享的网络协同新模式，促进企业形成规范、高效的流程响应机制；

       2）全面推进财务业务一体化，促进核心流程的整合优化及管理制度体系的健全和完善，有效促进过程化管理，提升管理精度，提高成本管控和科学决策能力；

       3）为企业管理升级和技术创新能力提供支撑，促进各环节业务重心从日常重复性事务中摆脱出来，将资源更有效投向提升管理、降本增效等精益化管理；

       4）培养和锻炼了各层次信息化团队和管理、业务骨干，成为公司信息化持续深化和企业战略发展的重要支撑；

       5）提升提高了生产管理的技术含量和企业的信息化水平，适应现代化企业生产管理需要，提高生产管理的实时性、科学性； 

       6）为建立数字化企业提供了坚实的基础，通过及时适量、零库存等现场管理手段实现“定货生产”，确保产品质量并降低成本。

       此外，在以下几个方面取得了良好的社会效益：

       1）规范工作流程、提高了管理效率。企业通过信息资源的共享，对传统工作流程进行了优化和重组，形成了清晰、规范的业务体系，实现了合理化建议、目标管理、项目管理、文件管理、人力资源管理的办公自动化，使得各类管理数据指标能够及时地、准确地传递和共享。

       2）拓展工作领域，创新工作模式。通过信息化的应用实施，改变企业管理的传统工作方式，丰富信息的互动渠道。依托局域网，电子邮箱等，为个人、企业提供了信息交换服务，提高管理效益。

       3）及时追踪产品信息，增强产品监控能力。每天提供海量的检验数据供生产、质量人员分析，有效地保持质量追溯，为质量问题的预防、控制、处理提高工作效率。从而为各类实际生产工艺信息的保存，为分析和优化工艺提供强有力的保证。

       企业信息化项目的实施，生产从自动化向智能化转变从根本上提高了企业的市场竞争力，现公司已成为当代极具影响力的企业，为企业迈向更高的目标，赢得更多的社会信赖奠定了坚实的基础。