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兴森快捷:打造PCB大规模个性化定制智能协同制造系统

2019/1/19    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:MES案例  e-works年度盘点  智能制造  兴森快捷  
本文为“2018年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2018年度,为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、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

    广州兴森快捷电路科技有限公司成立于2006年,注册资本为9504万美元,位于广州高新技术产业开发区科学城,占地7.8万平米。公司拥有职工1870人,大专以上科技人员占比35%,研发人员占比14%。母公司深圳市兴森快捷电路科技股份有限公司于2010年6月成功在中小板上市(股票代码002436)。在中国印制电路行业协会公布的“2015年中国印制电路板行业排行榜”中公司在内资PCB企业排名第5位(在印制电路板快件样板和小批量细分市场排名第1位)。

    公司主营业务属于电子及通信设备制造业,主要研究、设计、生产、加工、组装新型电子元器件、高密度互联积层板、多层挠性板、刚挠印刷电路板、光电板、半导体测试板、封装基板、高速背板等,SMT(表面组装技术)及电子产品,销售本公司产品,提供技术咨询和售后服务,在行业中发展中发挥着举足轻重的作用。

广州兴森快捷电路科技有限公司

图1 广州兴森快捷电路科技有限公司

二、企业在智能制造方面的现状

    面对电子信息产业越来越多企业的业务模式变革和个性化定制需求,兴森快捷作为国内规模最大的印制电路板样板快件、小批量板设计及制造服务商,为了更好、更柔性化的服务尖端科技、快捷准时交货,公司研发应用数字化、智能化的制造系统与精益化管理技术,提升互联网和物联网技术的深入应用、完善自动化软硬件设备/设施与车间运营管理系统、整合新OMS、EMS、APS、MES、WMS、SPC、HCM、OA等各类软件平台,打造PCB大规模个性化定制智能协同制造系统,实现PCB一站式个性化服务,推动制造与服务有效融合,推进企业转型升级,助力广州市新业态的发展。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    由于经济全球化及知识经济时代的到来,无国界化企业经营的趋势愈来愈明显,整个制造市场的竞争呈现出明显的国际化和一体化。与此同时,消费者不再满足于大众化产品,个性化、特殊化、甚至是用户参与设计、制造的产品要求愈来愈多,导致整个制造市场显现出明显的不确定性甚至是不稳定性。制造企业在采用先进制造战略,提高产品的生产效率,缩短产品生产周期的同时,还需从产品的个性化和柔性化服务等方面进行考虑,提高对市场的敏捷响应能力来保证在全球化市场竞争中赢得一席之地,甚至是更多的市场份额。

    PCB行业竞争日趋激烈,众多PCB企业在不断进行产品创新、管理改进的同时,也在大力开展内部供应链优化与外部供应链整合工作,进而降低运营成本、缩短产品研发周期、生产周期、快速响应客户需求;企业迫切需要一个统一开放全面的信息化服务系统来为业务提供支持,提高自身的竞争力。本系统成功研发和应用,能够很大程度上将传统PCB企业运营与现代信息化技术相结合,为整个3PCB行业的快速发展提供信息化支撑,更重要的是可以为传统电子企业运营注入新的发展活力。但目前存在的关键问题主要是,对于如何利用已有的技术来改造和提升传统的制造业,使系统内原本分散的制造资源(如应用系统、制造系统等)集成起来,形成核心竞争能力,增强对环境的反应能力;同时,将各具核心能力的企业联合起来,在相互通信与协调的基础上形成增值网络,共同来对市场的变化做出积极的响应,实现双赢。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    1)总体目标

    在信息技术和工业技术紧密结合的环境下,通过大力推进企业PCB产品设计、生产制造、经营管理和营销服务的优化,实现企业业务系统综合集成、企业间业务协同以及发展模式创新,打造PCB大规模个性化定制网络协同制造系统,实现PCB一站式个性化服务,提升企业创新模式服务收入,降低企业管理和运营成本,形成可持续发展的企业核心竞争力。

    2)阶段目标

    第一阶段(2014.6~2015.12):完成企业IT应用水平评估、建立统一信息化开发集成基础应用平台,打造一站式企业信息系统集成门户、新的订单系统(OMS)实施、MES系统实施、WMS系统实施、APS系统实施、构建全方位多层次的严密信息安全体系;

    第二阶段(2016.1~2016.9):实施人才资本管理系统(HCM)、企业协同移动办公系统(OA);

    3)项目主要建设内容

    研发应用数字化、智能化的制造系统与精益化管理技术,提升互联网和物联网技术的深入应用、完善自动化软硬件设备/设施与车间运营管理系统、整合新OMS、EMS、APS、MES、WMS、SPC、HCM、OA等各类软件平台,打造PCB大规模个性化定制网络协同制造系统,实现PCB一站式个性化服务,推动制造与服务有效融合,推进企业转型升级。该项目主要系统包括:

    (1)OMS订单管理系统:该系统是一个以JAVA平台架构和数据库技术为基础,拥有自己独立平台(Triple RM)的系统,其核心目标:快速报价管理;快速工程数据管理;订单/WIP生产全过程管理。

    (2)EMS工程管理系统:该系统是一个以.NET平台架构和数据库技术为基础,以信息化和工业化融合为发展方向的研发系统。

    (3)APS系统:该系统是一个以.NET平台架构和数据库技术为基础,拥有自己算法的系统。其主要内容:快速进行订单交期评审;整体的集团资源调配;基于TOC的排程策略。

    (4)MES系统:该系统是一个以.NET平台架构和数据库技术为基础,拥有自己开发平台的系统。其主要内容:生产调度;在线生产批次管理;品质管理;设备监控和设备管理;数据采集;人力资源管理;物料管理。目前,该系统已经在P1厂上线使用,按照计划在其它的工厂推广使用。

    (5)WMS系统:该系统是一个以JAVA平台架构和数据库技术为基础,拥有自己独立开发平台的系统。目前,该系统已经在集团开始使用。

    (6)HCM系统:该系统是一个以JAVA平台架构和数据库技术为基础,拥有自己独立开发平台的系统。其主要内容:提高效率,释放效能;自我管理与有效参与;人力资源管理第一责任人。

    (7)SPC系统:该系统是一个以JAVA平台架构和数据库技术为基础,实现在线检测数据的自动采集;实现检测项目的实时监控、分析和管理;实现监测数据和MES系统的集成、互动响应。

    (8)OA系统:该系统是一个以.NET平台架构和数据库技术为基础,拥有自己独立开发平台的系统。其主要内容:提高办公效率;文件管理自动化;快捷的工作流程处理;节省企业的办公费用;新的信息交流方式,全面的资源和信息共享;良好的协同工作环境;实现基于OA平台的知识管理和网络培训;高效的决策支持。

    4)项目盈利模式

    通过打造PCB大规模个性化定制网络协同制造系统,实现PCB一站式个性化服务,吸引大量个性化需求的客户,提高企业服务收入;通过提高内部资源的整合度,加快服务和运营效率,提高订单、物料、生产、工程等管理水平,降低企业管理和运营成本,提高企业利润率,带来经济效益。

    5)项目实施情况

    网络化制造系统的实施首先要针对具体的企业进行网络化协同制造系统应用工程的需求分析。需求分析工作是网络化协同制造系统设计的出发点和依据。概括地说网络化协同制造系统的需求分析就是要根据企业的具体情况,明确企业需要什么样的网络化协同制造系统,需要什么样的功能和性能,为什么需要,以及各种需求的紧迫程度如何。只有需求明确了,按需求建立起来的网络化协同制造系统才能达到预期的目标,取得预定的经济效益。明确哪些需求最紧迫,是企业生存发展的关键或瓶颈,哪些就应该是网络化协同制造系统重点突破的目标。在需求分析的基础上进行网络化协同制造系统应用工程的总体设计。总体设计的主要任务是确定企业网络化协同制造系统的系统需求、建立目标系统的功能模型、确定信息模型的实体和联系(信息模型建模的初期阶段)、提出网络化协同制造系统实施主要技术方案。总体设计师对可行性论证的进一步深化和具体化,在系统需求分析和主要技术方案设计方面,应深入到各子系统内部的功能需求,并产生相应的系统需求说明。

    根据总体设计,进行网络化协同制造系统的实施、运行和维护。主要任务是物理实现总体设计的内容,产生一个可运行的系统。为此要完成应用软件编码、安装、调试,计算机硬件和生产设备的安装调试,全局数据库和局部数据库、网络的安装调试,以及组织机构落实和人员定岗等。各项工作最终都要达到可行的程度,而实施阶段发现的很多设计中的错误与漏洞,必须及时修正,其最后衡量标准就是用户接受。

    由于网络化协同制造系统是一个复杂的大系统,其实施过程复杂,实施周期长、费用高、结构复杂、涉及面宽、风险大等,因此,需要引进网络化协同制造系统应用工程的项目管理。项目管理的主要内容有:项目计划、项目组织、项目调度、项目资源分配、项目监控等。高效率的项目管理还需要计算机辅助工具,如最常用的辅助制定项目计划、报表生成与打印、信息查询等。

    网络化协同制造系统实施还需要一系列软件支持平台,包括工具软件支持、应用软件支持和集成平台支持等,以支持复杂信息环境下网络化制造系统的应用开发、应用集成和系统运行。

    6)项目实现的关键技术

    (1)基于agent技术的制造资源建模

    人、制造设备、应用系统等制造资源,它们不仅仅是组织单元的附属物,同时也是制造活动的执行者与支持者,它们作用发挥的好坏直接关系到企业的成败。在信息技术与计算机技术迅速发展的今天,对制造资源提出了更高的要求,它们不仅应具有相应的处理问题的能力,同时应具有支持网络功能、智能信息的获取与处理功能以及通信与协调能力。即在网络制造的环境下,企业中的制造资源应具有如下的技术特点:

    支持网络功能:地域上分布的、异构的、自治的制造资源,能通过网络接受制造任务并递交制造结果,这是不同类型的制造资源进行网络集成的基础。

    自治或半自治的:能够自主或在操作工人或其他制造资源的控制下完成相应的加工任务。

    信息的交互与共享:能通过网络与其它制造资源进行信息交互与共享。信息可以是结构化信息也可以非结构化的信息,交互的方式可以通过数据库、表格、中间件等。

    订单协调与协作:不同制造资源之间的合作可采用双方可理解的方式进行,这种方式可以是通用的,也可以是双方自定义的,如合同网协议、基于市场机制的合同协议等。

    局部问题规划能力:应能根据自身的任务队列、状态进行局部的任务规划,而不仅仅是被动的任务接受这。局部任务规划是对集中式任务规划的一种补充,这样既可避免性能瓶颈问题,又可实现各个制造资源的主动性。

    制造过程中的自适应能力:制造系统由于其所处环境因素的影响,处于动态变化的过程当中。因此,保持系统性能的稳定是一个制造系统适应环境变化的重要评价指标。

    (2)基于CORBA规范的制造资源的封装

    制造资源的封装,实现了制造资源的智能化,这样制造资源就可作为agent进行网络之间的信息交互与共享,并进行局部的任务与调度。这样的方式有助于提高分布应用中个体制造资源的智能性。对于由多个类似的个体组成的系统而言。则在任务规划、分配,制造过程的自治性等方面将有别于集中式制造系统,这将有助于制造系统基于制造任务的自重组。

制造资源的封装模型图

图2 制造资源的封装模型图

    (3)制造资源系统的集成、网络协同制造

    制造资源的集成是建立在资源模型与系统体系结构基础上的。通过企业数据总线的方式将企业的各个应用系统集成起来,达到协同工作。

制造资源集成的体系结构

(a)集中式体系结果;(b)联合型体系结构;(c)完全分散的体系结构

图3 制造资源集成的体系结构

    3.效益分析

    1)经济效益

    广州兴森快捷电路科技有限公司的“PCB大规模个性化定制网络化协同制造系统”项目取得了良好的经济效益。具体情况如下:

    (1)成本优化,提高利润

    物料管理方面:仓储管理系统通过如下机理使企业物料管理方面取得明显的经济效益:系统对所有物料进行多层次、精确的动态管理,使库存资金占用减少15%,库存盘点误差率降低到1%—2%;系统通过物料需求计划模块把物料供应计划和生产计划紧密衔接,从而减少物料采购的盲目性和生产短缺,预计可减少生产短缺件60%-80%,采购费用下降5%;系统通过物料需求计划,使企业由传统的按台套管理转变为按零件提前期管理,从而大大减少了车间成品的积压,预计成品占用可减少20-30%左右。

    生产管理方面:高级排程系统是闭环反馈控制系统,通过对能力和物料等资源的模拟,使计划更加合理;物料需求计划与工序级计划之间无缝衔接;并通过反馈功能收集计划执行的动态信息,与计划目标比较及时产生控制和调度行为。消除了缺件,保证了均衡生产,减少了突击性加班加点。使加班工作量减少10%-30%;劳动生产率提高5%-15%。工程系统通过促进企业产品设计、工艺设计方法的创新,预期产品设计周期可缩短30%,产品工艺设计周期缩短30%。

    (2)服务优化,增加收入

    销售方面:以最快速度了解市场,减少生产计划与市场需求脱节;提高客户服务水平,便于客户查询,增加客户满意度;提高企业多品种小批量的生产组织能力和市场应变能力,增加一站式服务类别订单收入。

    资金运用方面:压缩采购提前期和呆料及时处理,减少流动资金占用;减少财务坏帐、呆帐金额,提高回款率,加快资金流转;合理准确的采购计划,避免了多购、错购,减少采购资金占用和采购成本。

    生产计划和生产监督方面:排产科学合理,充分利用各种资源,使零件生产、协作配套衔接合理;实现均衡生产,提高设备利用率、工时利用率和成套率,降低制造成本;系统快速处理能力,对各种变化能及时做出反映,提高企业应变能力;及时准确的生产信息反馈,提高了生产调度的准确性和科学性。

    管理能力和工作效率方面:减少重复劳动、重复统计、核算,减少报表、数据共享、提高工作效率;使管理人员有时间和精力去研究问题、解决问题,发挥想象力、创造力;通过数据和信息的共享,支持企业对产供销,人财物的集成管理;系统可协调企业与供应商及客户的业务,形成高效的供应链系统;可使企业逐步走向虚拟、敏捷和互动的高级管理形态。

    2)行业影响

    项目实现人与智能制造系统交互,推动生产制造向数字化、网络化、智能化方向发展,提高企业经营管理水平,推动传统PCB制造企业转型升级,为同行企业实施大规模个性化定制网络化协同制造起到示范推广作用,带动PCB行业的信息化建设水平提升;

    开创了PCB制造行业信息应用的新模式,提高PCB行业信息化和工业化融合的应用水平,为拉动广州市区域经济起到积极的作用;

    通过与高校、科研院所以及软件开发商等信息、知识和创新资源的共享、集成、利用和再创造等方式,实现满足各方利益、知识增值和价值创造的目的,从而提高新业态方向的产学研协同创新的质量和效益。

    3)社会影响

    (1)在传统标准化生产模式下,企业与用户之间信息交互不充分、企业内生产组织缺乏柔性,同质化生产是最经济合理的选择。随着C2B等电子商务模式快速发展,市场逐渐由生产导向转为用户需求导向,千篇一律的共性产品越来越难以满足用户的个性需求。在“互联网+”时代,制造企业可运用互联网、移动互联网、3D显示以及移动O2O等技术打造用户聚合平台、多元社交平台,收集用户的个性化产品需求,并逐步改变原有相对固化的生产线和生产体系,从而打破渠道单一、封闭运行、单向流动的传统供需模式,使设计研发、制造、销售的全环节更加紧密并高效协作,实现“个性化”与“规模化”理念的相辅相成。当前,海尔、红领等行业领军企业已经在各自领域开展了相关业务并取得了良好的效果。未来,随着互联网技术和制造技术发展成熟,柔性大规模个性化生产线将逐步普及,按需生产、大规模个性化定制将成为常态。

    (2)受空间、资源等限制,传统企业研发设计、制造等环节基本在企业内部独立完成。通过互联网平台开放的协同服务,可实现企业内部以及全球各方设计研发者之间的协同共享,打破地域限制,提高企业研发效率,降低企业创新成本,众包设计研发及云制造就是其典型的表现形式。这些新的服务模式和业态如果能逐步在全行业进行推广,将有效改善我国制造企业目前普遍存在的生产与创新能力低、成本高等问题。

    (3)作为“大规模个性化定制网络化协同制造”行动项目在广州市的先行者,此项目必将成为广州市在“大规模个性化定制网络化协同制造”建设方面的标杆,并且将大大加快生产生活的数字化、信息化、智慧化进程。

    (4)通过“大规模个性化定制网络化协同制造”方式对其他行业的资源进行整合,从而降低运作成本,精简运作环节;带动其他产业向更好更高的目标发展,助力地方经济腾飞。“大规模个性化定制网络化协同制造”行动项目的投入运行,经济效益比较显著。

责任编辑:程玥
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