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科勒数字化车间建设,提升企业管理水平

2020/1/7    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:数字化车间  e-works岁末盘点  智能制造  科勒  
本文为“2019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2019年度,在智能制造各领域有实践案例,或者有突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业实施智能制造的过程、步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,有效推动中国智能制造应用,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    科勒公司成立于1873年,是美国最古老和最庞大的家族企业之一。公司业务遍布世界各地,包括美国、加拿大、欧洲、澳大利亚、中国、印度、泰国等,业务包含厨卫集团、家具及内部装饰系列、备用发电机及动力系统以及知名酒店和世界级高尔夫球场等。

    北京科勒有限公司(以下简称“科勒”)是国内排行第一的龙头品牌,连续十年获得国内销量冠军,科勒公司一直致力于企业改革和数字化车间建设,目前北京科勒数字化车间水平在同行业处于领先水平,为科勒公司发展提供了源源不断的动力。目前科勒集团在中国设立有十五家工厂,科勒卫浴产品在国内四、五星级酒店市场占有率超过50%。北京科勒有限公司是科勒下属全资企业之一,生产水龙头及其附件。科勒亚太水龙头研发中心也设立在北京工厂内。

    北京科勒有限公司属于北京市高新技术企业,主要生产高档水龙头,年产量为130万套,组装水龙头及配件500万套,2018年产值为11.2亿元。产品销往中国、法国、美国、印度、日本和大洋洲等地区。公司现有11个部门,生产部包括成型车间、机加工车间、研磨车间、表面处理车间、组装车间和库房。公司共有员工1000余人,800人以上为本地员工。

北京科勒有限公司

图1 北京科勒有限公司

二、企业在智能制造方面的现状

    北京科勒数字化车间以MES(Manufacturing Execution System,生产制造执行系统)为中心,纵向集成ERP(Enterprise Resource Planning,企业资源计划)和DNC(Distributed Numerical Control,分布式数控控制系统),横向集成SCM(Software configuration management,软件配置管理)和CRM(Customer Relationship Management,客户关系管理)并囊入各种子系统,以满足顾客满意度、提质降本增效为目的,在对工艺设计、生产组织、过程控制等环节优化管理的基础上,通过互联互通等手段,对人、机、料、法、环、测等生产资源和过程进行设计、管理、优化和可视化等工作;以数据流动为主要特征,对生产设备、生产设施、生产资料及生产过程进行精细、敏捷、高效的管理和控制。分成资源管理(员工信息、设备管理、技能矩阵、能源管理)、数据管理(停机时间、工艺参数、工时定额、操作要点)、生产管理(计划管理、质量管理、工艺控制、流程管理)和决策支持(JIT-MOM行业智能平台、大数据云平台、集团智能云平台)四个模块。通过这两年数字化车间的应用,北京科勒质量一次通过率由2016年的76.9%提高到2019年的82%,达到了行业领先水平,相较于2016年公司生产效率整体提高了7.5%,使得公司的生产成本大大降低,工艺标准化率由2016年的75%到现在的98%以上,此外信息化的数据传输和报表生成极大地提高了沟通效率,降低了沟通成本,工业大数据的积累为工厂决策和现场改善提供了明确方向和坚实基础,进而实现了工厂的数据规范化、流程标准化、协同一体化、过程透明化。

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,随着内外部市场竞争的日益激烈,国内竞争白热化,零售市场滑坡,人工成本上涨,场地和租金上涨,北京环保压力越来越大等诸多不利因素,北京科勒公司承受着很大压力,急需一场变革改变当前困境。当前北京科勒面临着很多痛点:

    1)生产现场的标准化程度低,质量波动大。

    2)生产现场不透明,靠单据统计,靠现场走动查看。

    3)车间生产工艺超差率过高,只能靠人工检查控制,效率低下。

    4)部分设备产能不匹配,无法根据设备产能进行计划排产,导致资源浪费。

    5)质量巡检执行难、监测难,无法确保质量巡检是否执行,造成批量不良问题的发生。

    6)NC程序管理难,只能靠人去维护管理,造成一些生产程序上下不统一。

    以上问题利用传统的管理方式已经很难起到很好的效果,而数字化车间正好可以解决,如何结合自身问题及特点,在快速增长的数字经济发展中,借自动化、数字化、网络化、智能化等新技术寻求突破,解决实际问题,提高制造业竞争力,进而扩大生产,解决更多人的劳动就业问题,提升当前工人及工程师的技能水平等。为了更好的实现以上目标我们采取了整体规划、分步实施、小步快走实施策略,并取得了良好的实施效果。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    1)总述

    科勒历时两年半基本完成了数字化车间的建设,数字化车间建设主要分为两部分:自动化建设和信息化建设。其中自动化建设包括:共投入1700多万,新增砂芯修整机械手单元、机械加工机械手单元、磨砂机械手单元及其自动上料装置共计9台,除此之外我们还对现有机械手单元进行了改善和优化使其精度更高,能够生产的产品种类更多。组装车间还增设了自动阀芯线和AGV等设备,自动阀芯线可实现原材料的分拣、组装、检验及装箱的全流程自动生产,AGV实现了现场物料的自动运输、系统呼叫和工作信息的自动采集,并通过AI数据计算,确定物料的补料优先级确保现场物料有序、及时的运输到生产现场。

    信息化建设包括:从人员权限管理、程序管理,生产计划管理、质量管理、工艺管理、目视化电子大屏展示管理、模具寿命管理、异常管理、人员培训管理、物料的补料优先级管理等方面入手,实现了整个制造过程的数据规范化、流程标准化、过程透明化。这两年中科勒经历了从无到有,从懵懵懂懂到方向清晰、规划明确,从员工抵触到协作共赢,过程中我们克服了一个又一个的技术难题。目前已经实现了90%以上重点设备的设备状态、设备报警信息等15种数据的自动采集,停机上报、不良品等12种数据的上报、分析及管控,并针对以上采集的数据开发了72种数据查询、操作、分析功能,开发了20块目视化展示看板,形成了覆盖所有的生产要素的数据中心,而且正在开发手机微信小程序,结合当前手机微认可系统对能及时获得现场的相关信息,能快速将决策信息传达下去,且能对现场问题处理较为优秀的员工给予相应的认可及奖励,提高员工的工作积极性,综上所述,北京科勒在近两年半的数字化建设中取得了相当大的成就,处于同行业的领先水平。

    2)技术内容

    2.1 先进性指标

    以精益生产为指导思想,以CPS(Cyber-Physical Systems,信息物理系统)为框架,以MES为中心,以DNC为数据采集基础,建设北京科勒数字化车间,集成AGV、二维码扫描、手机微认可、手机小程序、数控机床和机械手等高端设备,实现数据规范化、流程标准化、协同一体化、过程透明化的企业管理目标。

    2.2 整体方案介绍

    2.2.1 确立建设目标:

    数据规范化:通过信息化系统ERP、MES、SAP(System Applications and Products,企业管理解决方案)等系统,建立和规范各业务部门管理对象。

    流程标准化:将各部门管理对象通过信息化系统规范化之后,就可以通过信息化系统将各部门业务流程进行标准化,从而固化下来,建立统一、高效的业务流程执行过程。

    协同一体化:将管理对象和管理业务流程进行了规范化和标准化之后,才能通过信息化系统将企业的研发、生产、供应、销售、售后服务以及财务稽核形成一体化的协同管理。即在一个统一、共享的业务平台上,通过优化的业务流程,实现企业的每一个业务环节,达到企业管理层所需的信息的集中、共享。通过统一、共享的业务平台,一方面实现快速、准确的决策,另一方面,才有可能实现业务的追溯,发现问题,并及时解决问题。

    过程透明化:通过信息化系统实现了一体化管理,就会使得各项业务过程变得透明化,实现规范的业务流程运作,减少违规操作,在管理权限的控制下,各项业务变得可控、可调、有序。从而真正实现了信息化管理的目标。

    2.2.2 实施方案:

    挑选合格供应商:以项目建设目标为原则,对当前市场供应商进行调研和考察,结合企业自身特点挑选最为合适的供应商,确保挑选供应商能够按时、保质保量的完成数字化车间建设的任务。

    确定数字化车间建设网络拓扑架构及系统集成架构,如图所示。

数字化车间网络拓扑架构图

图2 数字化车间网络拓扑架构图

数字化车间系统集成架构图

图3 数字化车间系统集成架构图

    经过以上方案制定和实施,科勒公司数字化车间的建设取得了不菲的成果,不仅为企业带来的经济上的收益,也从一定程度上提高了公司企业管理的水平,为科勒公司的企业转型升级奠定了良好基础。

    2.3 创新点

    增设人员培训模块,结合现场数据采集与分析,可以更加便捷、准确的了解当前员工的技能情况,并绘制出员工技能矩阵,通过技能矩阵可以使得管理者更加清晰地了解现场人员的不足,并有针对性的做出相应的培训计划,并将培训结果直接采集到系统中加以处理,生成员工的培训档案,这样既简化了公司的培训流程,又能有针对性的提高员工技能,大大加快了员工技能水平的提高。

    增设手机小程序,结合当前人员权限管理,将系统中的生产信息及异常信息及时并准确的发给对应的工程师和领导,这样使得现场信息更加便捷地传递到决策者手中,便于决策的生成及下达,也使得现场异常问题能够得到有效追踪和处理。能够极大提升公司的管理水平。

    实现了管理要素全覆盖,能够使得现场所有管理要素能够有效联动起来,相互结合打破信息孤岛,为管理者的决策提供更加准确和全面的数据基础。

    实现MES与磁导航AGV、激光导航AGV及库房库位的系统集成,增加物流系统的交通管制取消中间硬件环节,形成物料呼叫-中间运输-库房入库-自动充电的全自动物料流动。

    智能补料算法,利用产线换型时间及人工辅助,实时更新补料的进度和优先级,节约补料人工工作及补料频次,提升车间整体效率,协同生产,改善车间员工工作气氛。

    3.效益分析

    显性效益:

    通过调整混砂配比,规范砂芯加热时间,实时监测控制低压铜液温度和压力曲线,质量检测模块的应用,使得公司一次通过率有了不小的提升;通过对生产数据的分析,找出瓶颈工序,优化生产计划排产进而提高公司整体生产效率;通过在线员工入职培训、转岗培训和日常培训,使得培训计划更加合理、培训内容形式更加多样、培训时间更加规范、培训档案更加精确,人员技能水平稳步提高等等,通过数字化车间的应用和实施,科勒公司每年大概能够节约36万元。

    与此同时,还实现:

    低能耗:北京科勒有限公司万元产值能耗是北京市亦庄经济开发区的五分之一,北京市平均水平的十分之一,北京市规模以上工业平均水平的十四分之一。

    低水耗:万元产值水耗为1.29m³/万元,是北京市亦庄经济开发区的二分之一,北京市平均水平的十三分之一。目前表面处理废水90%以上实现循环使用,生产废水接近零排放。

    低噪声:西、南、北厂界均在到国家居民区噪声要求范围内,为周围居民营造了良好的生活环境。

    隐性效益:

    数据的实时采集、监控实现了现场的透明管理,打破了工厂暗箱,将之前未暴露的问题都放到了阳光下,便于领导者直击痛点,解决工厂顽疾;通过多系统互联互通打通了信息流,消除了信息孤岛,加快信息流动,完善系统之间的数据共享交换,打造独有的全生态价值链;以信息化系统为手段,实现各种信息的共享和协同,做到车间层面精细化计划、精益化生产、可视化展现、精细化管理,将以前的串行生产变为并行的协同生产模式;通过27种、381个点位的数据采集,和72种数据查询、分析功能,结合这些工业大数据使得各项管理更加科学合理。

责任编辑:程玥
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