南京天加环境：打造精细化生产智能工厂

一、企业简介

       南京天加环境（简称“天加”）创立于1991年，致力于成为全球领先的智慧洁净环境及绿色能源利用的系统制造商和服务商，是空气洁净极端环境制程的中国市场领导者，建筑以及工业环境节能的践行者，低温发电和绿色再生能源的开拓者。天加坚持走国际化的高质量发展之路，旗下拥有全球最大磁悬浮冷水机组加拿大企业SMARDT，全球第二大地热发电装备企业意大利EXERGY以及低温发电公司PURECYCLE，欧洲著名生物质能利用企业SEBIGAS等。天加除了拥有南京、天津、广州等5大基地，还在大阪、蒙特利尔、米兰等地建有7大研发及制造基地。

       天加主导产品连续12年全国市场占有率第一，率先实行终身保用5年免保制度。产品广泛运用于中南海、鸟巢、水立方、C919大飞机、大火箭等顶级项目；在微电子行业、医院手术室、生物制药等专业空气制程领域市场占有率领先同行，服务全球超过2000家电子企业，4000家GMP认证药厂，7000家二甲、三甲医院；天加还是中国地铁最大的中央空调供应商，服务超70条地铁线，市场占比高达30%。

二、企业在智能制造方面的现状

       1）在设备自动化方面，天加应用了焊接机器人，实现压力容器管板自动焊接；应用了换热管穿胀柔性制造单元，通过人工穿管，机器人通过视觉技术，自动完成管头胀接；建设了满液式换热器自动化流水线，通过RGV小车进行工序间转运，与机器人焊接、机器人胀管工站交互融合。

       2）在设备互联方面，天加借助5G技术，采用IOT物联网数据采集手段，实现设备互联互通，可实时监控设备运行状态、运行时间和异常，并通过边缘计算，统计设备开动率，辅以效率管理机制，可实现效率提升5%以上；在工厂联网和设备数据自动采集基础上，通过天加制造指挥系统，实现工厂的透明化、可视化。

       3）在数字化研发上，天加实现了3D数字建模，虚拟仿真装配工艺，驱动设计优化；应用PLM系统，支持产品全生命周期的信息创建、管理、分发和应用一系列应用解决方案，集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息；通过面向制造的设计提升产品设计质量。

       4）在物流与供应链方面，天加通过SRM向原材料供应商抛出采购订单需求，供应商通过SRM打印送货单和条码，与公司WMS系统联动，缩短交货期5%以上，同时实现供应商订单流程可视化，供应商交付过程可视化；通过WMS扫描条码实现物料的收货、质检、上架、移位、拣货等操作，并将账务信息实时回传至SAP，全过程主要采用RF手持设备代替纸质单据进行操作，库存信息实时更新，账实一致性98%以上。

       5）在生产制造方面，天加实现关键工序实现人脸识别上岗，保证作业受控；根据不同订单产品需求对工艺参数进行差异化设定，系统关联，自动匹配，实现100%防错；对制造过程关键设备进行上位机改造，实现关键参数信息（扭矩、气密压力、烘干温度、真空度、充注量、测试参数）可追溯；通过现场手持PDA，工位触摸式一体机，生产指挥中心大屏等多种形式，实时展现工厂数据，并将异常推送管理层，快速决策；通过WMS系统与SAP系统的对接，实现AGV/自动化立库和产线的信息交互，及时自动化配送；工厂网络建设与IT/OT融合，实现了生产优化控制。

       6）在营销与服务方面，通过天加CRM（客户关系管理）系统，实现实现客户信息资产化、销售管理标准化、销售团队效率化和业务数据可视化；通过自主开发的产品IoT物联网监控平台，实时监控产品运行状态，客户现场产品问题，可通过条码快速匹配订单和反查质量问题，推动问题闭环解决，提升产品质量和企业竞争力，国家机构市场首检合格率连续7年保持100%。

       7）在绿色制造方面，应用天加能源管理平台，实现对厂区光伏发电监控、空调监控、能源消耗监控与分析、环境检测；实现对危险源和污染源的监控和管理；实现对单台设备能耗的采集、分析和优化；采用了各种防呆防错的措施，确保员工作业的安全。

       8）天加引入了先进的等离子激光下料工艺，在钢板下料工序减少切割浪费，提升材料利用率；应用行业领先的下料、平板抛丸、卷板工艺路线设计，工序间自动转运，保证产品质量。

       9）通过天加大数据分析平台，将制造相关的订单、计划、资材、制程、物流等环节关键数据进行收集分析，通过制造指挥系统辅助决策；通过AI技术，实现自动化立体仓储的库位分配逻辑优化，提升出入库效率；通过AI技术，实现AMR机器人调度及路径优化，提升机器人搬运效率。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

       1. 项目背景介绍

       天加属于面向订单的离散型制造企业，具有多品种、小批量的特点。对于离散制造业而言，大量非标产品的生产过程包含频繁的换型和信息迭代，如何协同销售、计划、物料、设计、工艺、制造，成为决定企业能否高效率、高品质、低成本的核心要素，这就需要紧紧围绕从设计、工艺到制造的核心业务，打通信息流通，实现企业资源信息的实时高效流动，提升流程协同制造能力和制造水平，打造具有柔性、智能、精细化生产能力的智能工厂。

       2. 项目实施与应用情况详细介绍

       2.1 天加数字化建设历程

       天加一直重视信息化建设,深刻认知到信息系统在规范流程、数据采集、数据分析、科学决策方面的重要作用。作为“一把手工程”，天加从17年就开始信息化系统建设工作，用了2年时间做好基础建设后，就开始启动了“智能工厂”的建设规划，制定建设方针。
 
       1）信息化基础(2018年以前)

       为有效支撑公司营运及管理提效，陆续建设和运行内部邮件系统，外部邮件系统、ERP系统、PDM系统、人事工资系统、SRM系统、MES系统、办公自动化系统（OA）、QIS系统、保修系统、开发选型软件系统、AHU软件系统、核价软件系统、工厂财务分析系统、分公司数据导入系统等。公司在信息系统建设方面投资逐年加大，各领域初步形成信息化的支撑。同时，公司建设有一个核心云计算中心和一个备份机房，含服务器三十余台，存储四台。核心交换机2台，汇聚5台，接入交换机若干。

       2）智能工厂启动&扩展发展（2019-2021年）

       伴随公司业务集团化、国际化发展需要，信息系统面临新一轮的升级换代。为此，公司启动信息化5年规划，信息化建设步入第二个时期。自2017年下半年以来，陆续启动SAP ERP、CRM、SRM、OA、HR、PLM、MES、WMS等诸多项目建设。同时IT基础建设方面，也启动服务器虚拟化管理、网络专线管理、视频会议建设、信息安全建设等等；

       3）智能工厂建设成熟（2022-2023年）

       经过多年的信息化建设和4年的智能工厂建设，公司于2011年被认定为江苏省信息化与工业化融合试点企业。公司于2022年申报“江苏省智能示范工厂”，并通过专家现场评审，于2023年1月获得“中央空调设备智能工厂”荣誉称号。

       2.2 天加智能工厂详情

       1）计划调度环节

       CRM客户关系管理系统：天加对客户订单管理，实现客户信息资产化、销售管理标准化、销售团队效率化和业务数据可视化。
 
       天加部署了SAP HANA系统的销售，生产，采购仓储，财务模块进行日常运作管理及协同。实现产销一体化，业务财务一体化，数据标准化，产品组件化。

       公司根据订单特点建设MES系统作为生产车间的信息化管理平台，以连接SAP与车间控制系统，实现对车间生产涉及的人、机、料、法、环、测六大要素进行信息化管控，是我司在制程实现质量溯源、精益生产、敏捷生产、智能制造目标的基础。

       来自CRM、SAP的订单信息经MES系统转化为车间执行层的工单计划，WMS系统根据工单计划结合SAP系统对应的BOM信息生成物料需求后进行波次合并，库存分配，通过RF指引物料配送，车间接收物料并完成生产后，账实信息回传至SAP系统实现信息闭环，根据CRM发货订单到PDA系统进行实际发货、发货信息回传CSS系统和TMES系统进行物料追踪与服务追溯。

       计划排产在生产过程中起着穿针引线的作业，衔接SAP进行生产计划的排产和数据传输，排产以天加非标特色综合考虑到各线体、人工和设备效能进行排产。
 
       通过计划在SAP中对生产计划的确认和下达，并运行MRP后跑相应的半成品计划和原料的需求计划给到计划和采购部进行执行。
 
       2）生产制造环节

       根据公司的非标定制化产品的特点，产品制造加工过程需要根据客户化需求柔性适配，从MES系统开发阶段，即采用了可以根据不同工艺路线配置的MES系统，避免客户需求变更导致的系统不兼容问题。

       生产计划执行系统MES对SAP ERP的生产计划、BOM及物料数据进行同步，是保障生产过程的校验和追溯的基础。MES通过对产品及零部件扫码数据采集，实现了生产过程透明化管理。
   
       并接合OA流程管理系统流程运转，实现快速物料决策，实现生产过程物料使用和流程合规。
 
       生产执行看板能及时清晰的反馈：计划执行情况、生产过程的质量、生产过程的工艺参数、生产过程的情况，让管理层及时有效了解现场情况，做出合理的改善分析。
 
       MES系统通过对生产过程中采集的数据形成图表支撑可视化管理，数据可通过后后台导表进行分析和改进。各生产区域设置电子大屏实时展示各产线生产状态，推送紧急订单-生产进度-质量异常-设备异常安全异常等信息。
 
       3）质量管控环节

       （1）制程质控MES防错

       MES系统具备生产过程的产品流转以及品质监控功能，通过对现场关键工艺设备的改造结合条码来实现产品全工艺过程的流转信息实时反馈、自动化检验信息、工序互锁等，具体有物料自动扫判系统、力矩值监控系统、真空数据监控采判系统、视觉检测系统、关键岗位人脸识别系统、充注量采判系统、安全检测设备、自动检测采判综合测试台。对于生产过程中的人员资质、物料错误以及参数异常等可实现实现工序互锁，只有当各工序能够按照工艺标准执行合格的情况下，产品才可以继续进入下一步工序，通过系统的信息化手段实现产品防错；

       MES系统可自动采集各岗位操作人员信息、关键设备及检测工序参数及自动判定是否合格，通过产品条码信息进行关联，实现“人机料法环测”信息化溯源，实现产品全生命期透明可视，并能实现完备的批次管理与产品追溯，各类物料都有了有效的管控。  

       （2）全流程条码溯源

       天加推行产品全流程全生命期溯源管理，通过WMS、MES和CSS信息系统，获取市场、订单、生产、研发以及零部件等信息，实现从研发、零部件、生产、发货、开机调试到客户使用的全流程溯源管理，精准定位可改善点并进行改善，提升产品质量。
 
       原材料和半成品的溯源管理方面，利用WMS系统质检模块和MES系统质量模块，通过零部件条码和订单号管控，可实现原材料采购信息、入厂检验信息、零部件装配信息、测试数据和使用退货情况自动记录和追溯，并实时展示。

       天加自主研发的产品IoT物联网平台和CSS（客户服务系统），根据产品唯一条码，可记录产品从发货、安装、调试、保养、维修全生命周期的使用数据，同时通过搭载云监测模块和云监控平台，与服务系统数据互通，可变被动投诉为主动服务。全生命期质量溯源机制，实现了从客户投诉、根因分析到方案验证的质量闭环管理。
 
       4）智能物流解决方案

       （1）定制化非标产品的智能物流协同能力

       天加产品主要的特点就是满足客户差异化需求的定制化非标产品，定制化产品的背面是更加侧重于标准化智能物流体系的底层设计，应用于系统间的信息交互，打造敏捷的智能物流体系，在此前提下，天加设计了一套从原材料采购到成品交付具有高协同性的智能物流体系。
 
       （2）全流程条码系统

       从条码标准化设计开始，条码技术作为一种广泛应用于自动识别技术，对于商品物料识别，信息收集效率，质量追溯等工作具有重大意义。天加对物流区域、库区、库位条码、外购关键件本体条码、外购件包装条码、自制件生产条码和成品运输条码形成标准化管理，有效应用于系统间的信息串联，供应商在发货时应用SRM（供应商关系管理系统）中打印包装条码张贴至物料包装箱上，条码信息包含物料编码，供应商名称，送货单号，实际装箱数，料箱号等物流信息，实现供应商至天加仓库的物料跟踪管控。

       （3）基于非标的标准仓库管理模式

       利用WMS（仓库管理系统）形成了线上线下同步的标准化物流作业，从原来的仓库员责任制改成了以收货、组拖、上架、拣货、发运多工位的仓储流水线模式。
 
       同时，自动化智慧立体仓库运营，也起了关键的作用，天加在靠近产线组装区域设立自动化立库和AMR区域，数台X1200四向车搭配智能高速提升机进行立体存储，大幅提升立体空间利用率；AMR机器人在一层接驳由四向车转运出库的货物，并进行拣选与配送上线作业，将密集存储与高效拣选合为一体。 
 
       实现原材料物流收、发、存一体化流畅运行，且满足生产线高节拍需求后，成品智能物流是尤为关键的一环，天加部署TMS系统（成品运输管理平台），实现了天加从发货到签收订单全流程的标准化管理，从货主、三方物流、承运商、司机再到客户，一站式全链接，电脑端、APP互动、微信小程序多平台实时协同，从发货到签收，实时在途追踪，确保信息真实可信。

       异常随时上报，送达握手交接，加速回单，智能分析与监控，简洁、直观、可视化便捷的客户评价模块，精准服务得到客户的认可。
 
       使用后，仓库管理模式发生了彻底的转变。从传统的“结果导向”转变成“过程导向”；从“数据录入”转变成“数据采集”，同时兼容原有的“数据录入”方式；从“人工找货”转变成了“导向定位取货”；同时引入了“监控平台”让管理更加高效、快捷，实现了明显的收益成效：

       主机仓储面积节约42%、节约660平方；降本收益165万；节省叉车租赁费：19.5万元/年；运输货损降低89.91%；立体存储能力较人工仓提升超2倍，拣选效率提升2-3倍；客户满意度提升至99.75%；
 
       5）能源、环保、安全管控环节

       在国家倡导和推进双碳目标的大环境下，采取有效手段降低能源的消耗和实现碳排放降低是公司可持续发展的重要前提。 

       天加注重绿色环保发展，首家荣获住建部“绿色工业建筑三星认证”。2021年天加申报的“建筑制冷系统综合能效提升与投资创新模式”项目成功斩获2021年度“保尔森可持续发展奖——绿色创新类别”年度大奖。天加此次能够荣获 “保尔森奖”，不仅是对天加在建筑节能绿色创新技术的肯定，还代表着天加在建筑节能减排的成果，得到了世界的认可。

       天加建设有智能化能源管理系统，面向以下几个方向全面提升企业能耗控制管理水平：  

       （1）光伏直驱发电监控

       系统全天候对厂房光伏发电情况进行监控，高效利用太阳能光伏发电，驱动磁悬浮变频离心空调机组。实现光伏发电量、并网发电量、磁悬浮变频空调用电量实时监控与分析。
 
       （2）全厂空调监控

       天加全厂空调系统采用高能效设备组合+智慧控制策略，实现全厂区包括办公、食堂、车间的空调设备群控管理，通过平台实现一云多端，看板化管理。云端实时体现设备运行状态，实现设备远程启停，相关设备运行记录及故障信息云端记录。
 
       （3）全厂能源监控与分析

       全厂区能源消耗平台化管理，包括供需数据监控、能效优化分析、能源调度、输送配置管理等。能源消耗情况可视化，实时展现各种能耗的分析图表，快速发现异常能源损耗，以便及时采取措施，降低损失。
 
       （4）环境检测

       天加建设有厂区环境检测平台，监控重点生产区域的温湿度、PM2.5、PM10、可燃性气体、C02、噪音等环境参数。实现环境参数数据收集展示、数据变化分析、周期性报表输出、实时偏离报警输出与记录。

       公司污水总排口设置污染源自动监测监控系统，安装污染因子自动监测监控设备，配套水质自动采样器、流量计、数采仪、分析仪、视频监控等，实时监测排污口排水水质达标情形，一旦有超标预警，通过截止阀防止超标污水继续外排，以达到水环境保护。

       智能化工厂建成后，实现年消耗标准煤120吨的减少，同时天加在高效制冷系统上的建设成效也非常显著，制冷系统经中国制冷空调工业协会组织国家专家团队现场鉴定，获得国家发改委节能中心颁发的《国家重点节能技术应用典型案例》证书，属国内首创，国际领先。

       2021年天加“建筑制冷系统综合能效提升与投资创新模式”获得两项重要奖项：保尔森可持续发展奖和中国卓越管理公司奖。

       3. 效益分析