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昊志机电:借助工业互联网打造智慧工厂

2021/1/31    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:工业互联网案例  e-works年度盘点  智能制造  昊志机电  
本文为“2020年度中国智能制造最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2020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

    广州市昊志机电股份有限公司(以下简称“昊志机电”)是一家专业从事高精密机电一体化的核心功能部件研发设计、生产制造、销售与维修服务的环保型高新技术、创业板上市企业。公司总人数为1158人。

    昊志机电 “以中高端数控机床及机器人核心功能部件、新能源汽车和节能环保领域的燃料电池压缩机、曝气鼓风机、直驱类高速风机等产品为核心,以精密零配件制造为支撑,以配套维修服务为特色”,通过坚持不懈的技术攻关和持之以恒的品质管理,构建了数控机床和机器人核心功能部件及直驱类高速风机三大业务板块。为满足不同应用领域的使用需求,昊志机电设计研制了电主轴、数控转台、直线电机、谐波减速器、燃料电池压缩机、直驱类高速风机等数十个系列上百种产品,并稳步向其他核心功能部件行业扩张。

广州市昊志机电股份有限公司

图1 广州市昊志机电股份有限公司

    二、企业在智能制造方面的现状

    公司自2010年以来,对企业信息化进行了总体规划,为适应公司的发展战略,在“规范化、制度化、数字化、诚信化”方针的指导下,投入大量的人力财力进行信息化平台的建设。先后实施部署了企业资源规划SAP ERP(包含营销系统、售后服务管理、生产管理、物料管理、采购管理、品质管理、设备管理、财务管理、成本管理)、产品生命周期管理系统(PLM)、辅助工艺设计系统(CAPP)、客户关系管理系统(Salesforce CRM)、协同办公自动化系统(OA)、企业数据总线(ESB)等,同时进行整体的网络规划,对IT战略、公司供应链管理及各项业务进行全面的梳理,建立了整体的两化融合的架构体系,以支撑企业的长期发展战略。

公司网络拓扑图

图2 公司网络拓扑图

    对企业具体作用如下:

    降本增效能力:基于接入的大量在线设备的持续运行,能够采集到大量数据,为设备的在线运行状态监控、基于设备故障预测提供主动性维护、基于设备运行时的状态参数等信息优化改造生产线、基于设备运行状况数据优化设备设计和生产端环节,实现最大化的降本增效。

    精益化生产:将生产物料、工艺管理、产能信息进行信息化管理,制定生产计划客观、合理、精准适应了生产过程的实际需要。

    智能化:实现由人工管理向信息智能化管理转化,对生产过程中需要的人、机、物以及合理的时间计划等资源进行合理利用,摒弃传统的人工经验式的管理,取而代之的则是,科学、合理、高效的信息化自动管理。

    成本控制:通过数据自动采集技术和工业条码技术实现了生产过程可视化生产,生产质量实现可追溯。产品质量事中控制,提高生产质量和生产效率,减少损耗,降低生产成本。

    企业考核实现数据化:自动记录下生产过程中产生的各种数据,生成报表,为生产企业各种考核提供依据,而企业可以依据报表数据按照考核制度,进行考核。

    有效防止信息失真:采用了工业条码技术,成为计算机代码的载体,这样使得生产过程全程可控,实现了可视化生产,生产过程中的所有信息都能够实时掌握,促进生产计划的调整,防止信息人为传递时造成信息失真、冗余和虚假。

    三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1. 项目背景介绍

    本项目针对当前高速成长制造业企业的离散型单件小批量生产模式,在产品生产过程中管理不透明、生产效率低、生产设备稼动率低等痛点问题,将工业互联网创新性地应用于昊志机电电主轴生产过程管理,提出针对于昊志机电生产过程应用场景的工业互联网解决方案,实现生产过程管理的智能化。该项目基于昊志机电的实际需求,结合工业互联网技术打造的昊志机电企业级工业互联网应用。建设内容覆盖工业互联网应用多个环节,包括:数据接入、云基础设施、数据建模、数据分析、数据应用等内容。项目数据接入分为两部分,一是昊志机电现有的业务系统(ERP、MES、SRM)中已有的数据,二是未能接入MES的设备数据,这部分数据通过在设备上加装传感器及数据传输模组接入平台。待数据接入平台,基于昊志机电实际需求,开发一系列SaaS应用,包括:生产应用、操作应用、设备应用、安全应用、质量应用、OEE与综合统计、产供销管理决策支持中心、基础管理。应用范围涵盖制造工艺优化、流程控制优化、智能排单调度、设备联网监控、设备运行可视化、生产过程可视化、质量检测分析、设备预测性维护、能耗监控优化、供应商追溯管理、精益生产等。

    项目最终实现工厂全生产过程的透明化。通过内部工业互联网,建设集合自动化立体仓库、无人运输小车、机器人和高端数控机床的柔性智能制造生产线。通过加工设备全联网,实现加工过程数据的全自动采集,然后进行工业数据分析,提升生产效率和加工质量。通过工业内部网,连结车间生产终端,实现员工报工实时化,准确计算员工生产效率。部署关键零部件条码化,序列化,实现物料批次精准追溯。

    2. 项目实施与应用情况详细介绍

    本项目针对昊志机电电主轴生产过程管理不透明、生产效率低、生产设备稼动率低等痛点问题,开展面向电主轴生产过程管理的工业互联网应用研究,形成了昊志机电企业级工业互联网应用解决方案,从设备的数据化改造、工业互联网网络架构、MES信息系统等方面开展了工业互联网应用基础建设,突破了生产过程可视化、设备故障诊断、故障预测、质量数据分析、工艺优化等关键技术,研发了支撑设备管理、质量管控、工艺优化、大数据分析的工业APP,形成面向昊志机电生产过程数据的智能化采集、存储与分析能力,实现昊志机电智能制造工业互联网创新应用。

    2.1昊志机电工业互联网解决方案

    项目针对生产制造过程管理不透明、生产效率低、生产设备稼动率低等痛点问题,结合昊志机电的实际情况,提出了面向昊志机电生产过程应用场景的工业互联网解决方案,方案以工业互联网标准四层构架为基础,也分为四层,自底向上分别为:采集层、设施层、平台层、应用层。

昊志机电工业互联网应用解决方案

图3 昊志机电工业互联网应用解决方案

    2.2工业互联网平台基础

    本项目主要依托“赛宝质云”工业互联网平台,该平台是电子五所打造的以产品质量为核心的工业互联网平台。平台围绕企业管理和产品质量,提供质量管理、设计分析、数据统计的一体化工业APP支撑,以及基于工业互联网的SaaS、PaaS、IaaS和边缘计算服务,通过公有云和私有云应用模式,帮助企业转型升级、助推企业上云用云,实现企业全过程管理与产品全生命周期质量提升及生产管理自动化。

    2.3设备联网

    通过工厂的自动化、网络化建设,实现工厂数控车床、数控铣床、加工中心、车铣复合中心、工业机器人等设备数据的智能化采集与传输,完成300台设备数据上云上平台。

设备图

图4 设备图

    2.4信息系统部署

    通过项目实施,成功采购了MES、SRM、PLM系统,完成的SAP、CAPP等系统升级改造,实现了信息系统的部署上线与应用。

    2.5生产车间智能制造建设

    通过项目实施,建立了集立体仓库、AGV小车、机器人、高档数控机床于一体的智能生产车间,同时也完成老厂区生产车间的联网改造,为设备数据、信息集成、智能应用奠定了基础。

    公司打造了“立体仓库+AGV智能小车+机器人+高端数据机床”于一体的无人生产线,成为全球主轴行业的第一条柔性智能制造生产线。通过该项目的打造,实现了公司降本增效、提升产品质量的目标,进一步稳固公司在主轴细分领域的领先地位。

    公司采用车铣复合机加工能解决制造周期长、小批量、多品种等当前问题;采用机器人对车系复合机自动化上下料作业,减少车间人力投入,提高工作效率,打造“自动化立体仓库+AGV物流小车+机器人工作站”与“SAP/MES系统对接”的全新生产模式。

SAP/MES系统对接

图5 SAP/MES系统对接

    2.6信息集成

    本项目的信息集成以企业MES系统为核心,实现核心生产设备的互联互通以及生产和经营系统的信息集成和数据全面贯通。在此基础之上,工业互联网平台将数据进行分析并通过可视化呈现实现生产设备的虚拟化实时监测,发现生产过程可能存在的问题隐患,及时排查潜在问题以及避免可能导致的不良结果,保障生产过程的高质量管理,对相关行业的生产过程管控与优化。

系统信息集成

图6 系统信息集成

    2.7工业APP开发

    基于电主轴产品生产过程可视化、设备管理、质量管控等需求,突破了生产过程可视化、设备故障诊断、故障预测、质量数据分析、工艺优化等关键技术,研发了生产可视化、设备故障诊断、设备预测、质量管控与优化、工艺参数优化等5个工业APP,并基于赛宝质云平台实现了基于微服务架构的工业APP的部署上线,为昊志机电生产过程可视化、设备预测性维护、质量管控优化等应用提供支撑。

    2.8工业互联网平台应用

    本项目基于昊志机电软硬件基础,实现生产车间设备数据、产品数据的智能化采集,然后依托赛宝质云平台实现设备数据、信息系统数据在平台的汇聚,基于信息系统及工业APP实现生产过程的国力可视化、设备预测性维护、生产质量的管控优化、工艺优化等。

工业互联网平台应用

图7 工业互联网平台应用

    3. 效益分析

    项目形成了面向离散制造、小批量、多品种加工的信息化、智能化建设方案,对我国机加工行业智能化、信息化建设提供了可复制的智能制造范本与模式。通过项目的实施,在田园厂一楼建立了集立体仓库、AGV小车、机器人、高档数控机床于一体的智能生产车间,实现了产品的自动化、智能化生产,新建智能化车间达到月产能BT40机械主轴 1000支、车床主轴1000支、木工电主轴 300支、转台500-1000台的生产能力,大幅度提高了昊志机电产线的生产效率。

智能工厂物料流转流程图

图8 智能工厂物料流转流程图

    通过项目的实施,构建了昊志机电企业级工业互联网标杆应用,实现了昊志机电生产过程可视化管理、生产设备预测性维护、生产质量的管控优化、生产工艺的优化,实现了使昊志机电生产设备利用率提升10%以上,维护和服务成本降低10%以上,计划外故障停机减少10%以上,生产效率提升10%以上。

    政府部门及企业到昊志公司调研参观智能车间,同时公司的工业互联网项目与5G结合应用得到广大的媒体宣传,形成了较好的示范效应与社会影响。

责任编辑:李璐
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