e-works数字化企业网  »  文章频道  »  管理信息化  »  MES

爱柯迪:精益数字化工厂

2020/1/11    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:数字化工厂  e-works岁末盘点  智能制造  爱柯迪  
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

    爱柯迪股份有限公司,简称IKD,成立于2003年12月,坐落在现代化国际港口城市宁波,拥有压铸行业先进、高效的设计理念,具备自主研发,精益化生产和管理能力,并建有一套符合现代化汽车零部件生产要求的项目、生产管理体系,质量、风险控制体系。员工近5000人,2018年实现总营业收入25.07亿元,净利润4.7亿元,位于宁波市压铸行业第一位,2018年度宁波市“制造业纳税50强”企业(第31位),2019年3月被评为中国压铸件生产企业综合实力50强(第5位),子公司优耐特模具被中国铸造协会评选为“中国压铸模具生产企业综合实力20强”。

    公司主要从事汽车铝合金精密压铸件的研发、生产及销售,其主要产品是通过压铸和精密机加工工艺生产的适应汽车轻量化、节能环保需求的铝制汽车零部件,包括汽车雨刮系统、汽车传动系统、汽车转向系统、汽车发动机系统、汽车制动系统及其他系统等。业务均衡覆盖美洲、欧洲以及亚洲的汽车工业发达地区,主要客户为全球知名的大型跨国汽车零部件供应商,包括法雷奥(Valeo)、博世(Bosch)、克诺尔(Knorr-Bremse)、麦格纳(Magna)、电产(Nidec)以及博格华纳(Borgwarner)、大陆(Continental)、马勒(Mahle)、耐世特(Nexteer)、舍弗勒(Schaeffler)、蒂森克虏伯(ThyssenKrupp)、采埃孚(ZF)等。未来,公司将借助爱柯迪的品牌形象,以及多年来积累的销售渠道、客户资源,通过满足客户对供应商战略布局的要求,为客户降低采购成本,逐步提高客户服务效率,进一步巩固和发展与客户的战略合作关系。

爱柯迪股份有限公司

图1 爱柯迪股份有限公司

二、企业在智能制造方面的现状

    爱柯迪信息化建设起步于2004年,目前所有信息系统包括ERP、MES、WMS、CRM、PLM、e_HR系统、财务系统、OA系统等。2017年被认定为宁波市两化深度融合示范企业,入选宁波市工业物联网应用试点项目,2018年度荣获第二届德国荣格工业4.0杰出贡献奖金奖,2019年通过国家两化融合管理体系贯标,2019年获得浙江省大数据应用示范企业,浙江省数字化车间/智能工厂示范企业,浙江省5G产业联盟理事单位等荣誉称号。

    2005年爱柯迪引进极望J9 ERP系统,极望高度定制化的ERP系统能够最大限度地融入各种适用的管理方法和经营理念,把企业内部价值链上的全部业务活动链接到一个共同的系统中。项目包括主数据管理、人力资源管理、销售管理、采购管理、仓库管理、生产管理、质量管理、模具工装管理、设备管理、投资管理、技术研发管理、财务管理、TPS管理、绩效考核管理、安全管理、量检具管理等功能模块。

    塔网MES系统依托先进的SOA技术架构,可以方便的同微软OFFICE套件、PLM、ERP、WMS等外围进行高度集成,是国内压铸行业功能最全的智能制造管理系统。通过采集车间的人员、设备、物料、工艺、质量等信息,集成现场管理、业务流程、管柱流程、计划管理、报表分析、质量报表、压铸报表、质量管理、异常管理、模具管理、刀具管理、夹具管理、文档管理、工艺管理、采集管理、业务基础、权限管理、系统管理、机器人流程等功能模块。通过与ERP数据库的实时对接,做到所有工厂制造过程透明化,深度融合现场生产管理和质量管理,自动形成大数据报表和大数据分析平台以促进生产工厂管理PDCA循环。

    爱柯迪精益数字化工厂数据来源通过对人员、产品、设备、工装夹具的二维码扫描,以及智能终端自动采集两种方式获取生产过程中人机料法环所有类型数据。采集的数据通过系统存到数据库。现已实现1600台设备联网,其中已联网的230台压铸机,实现了通过以太网口或232/485串口以通讯协议的方式获得每一模次的70多个工艺参数,单单每年1亿模次的产量就会产生70多亿组压铸数据,同时对16台熔炼炉和200多台保温炉每10秒钟采集实时温度数据,获得了每个炉子的温度曲线,结合每一个批次铝水的光谱分析数据和拉力测试数据、前端的模具设计仿真数据、后端的产品各类检测数据,现有数据量已达24TB,实现了完整的压铸大数据打通,可以用来进行压铸工艺和质量的大数据分析,从而建立压铸大数据的标准分析模型和平台。

    爱柯迪自动化立体仓储,是目前宁波最大的全自动化立体仓库,仓库长102米、宽36米,高有28米,每小时托盘处理能力276托,总库位数15000个,主要是由货架、巷道式堆垛起重机、入(出)库工作台和自动运进(出)及操作控制系统(WMS)组成。通过各设备间的协调作业实现仓库高层合理化、存取自动化、操作简便化等一系列操作,大大降低人工成本,提升仓储效率和货物分发精准度。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    爱柯迪公司铝压铸件产品达1300多个品种,每年约1.6亿的零件加工数量,每一种产品一年可能就生产10万件左右,具有多品种小批量,同家客户多工厂发运等特点,这对于企业的生产能力提出了非常高的要求,因此公司于2016年7月启动“IKD精益数字化工厂战略”。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    2.1 方案周期

    爱柯迪MES物联网项目是循序渐进,从各车间逐步推广的过程。根据公司“IKD精益数字化工厂”战略实施进度显示,到2020年3月将全面建成。本项目2018年1月至2019年12月完成检验包装全联生产管理系统上线、压铸全联生产管理系统上线、压铸和检验包装联网全覆盖、机器人自动加工线全联、机加工全联生产管理系统上线、大数据分析平台上线。

    2.2 方案概述

    项目引进国外先进的压铸设备、高精度及高效率的精密机械加工中心、工业机器人、检测设备、全自动立体仓库等,数控化率100%,在汽车领域中达到全球前沿水平,为设备物联奠定扎实基础。

    工厂全面覆盖有线和无线网络,使用可人机交互的智能终端与设备PLC直联,实现生产与测量设备的状态自动监控和工艺参数的自动采集,数据快速上传。将质量检验、换模、换刀、设备维修、模具维修、在制品流转等流程进行数字化管控,实现远程锁机、异常快速响应等功能,同时现场大量使用各类二维码和读码扫码设备实现离散工艺流程的数据采集,通过与ERP数据库的实时对接,做到所有工厂制造过程透明化,深度融合现场生产管理和质量管理,自动形成大数据报表和大数据分析平台以促进生产工厂管理PDCA循环。通过MES物联网系统的实施,不仅满足汽车行业高端客户要求的产品制造过程全生命周期质量可追溯,发挥爱柯迪高端数字化加工设备的优势,并且推进质量、成本、交期等各项关键生产管理指标的持续提升。

    2.3 方案详细介绍

爱柯迪精益数字化工厂实现框架图

图2 爱柯迪精益数字化工厂实现框架图

    2.3.1 物理层

    现场通过设备PLC直联,实现生产与测量设备的状态自动监控和工艺参数的自动采集。连接各类CNC、项目使用的各型号的加工中心、PLC(西门子、欧姆龙、三菱、LG、AB、台达等)、传感器、OPC、TCP/IP等。大规模应用杭州塔网智能终端连接设备的以太网或232/485串口,通过通讯协议采集设备工艺参数。对不同的设备进行协议转换,将下层的标准格式的数据统一封装,保证不同的感知网络的协议能够变成统一的数据和信令;将上层下发的数据包解析成感知层协议可以识别的信令和控制指令。

    现场还大量使用纸质二维码和激光刻印二维码。在模具、夹具上安装激光刻印二维码不锈钢铭牌,产品的流转、检验均使用纸质二维码,部分全流程追溯的产品上每件刻印激光二维码。

    同时智能终端的触摸屏功能和读员工卡功能实现了有效的人机交互。

    2.3.2 交互层

    现场普遍使用基恩士读码器、斑马PDA、斑马扫码枪、华为平板等读码设备进行扫码管理,实现数据信息的准确流动和管理。

    电子看板对车间信息进行集中控制,并即时收集车间的反馈信息,各车间生产信息可通过控制器对当前紧急状态进行即时报告,并汇总在监控中心的看板上,如产线缺料停工,设备故障停工,品质异常状况等实现全面的无纸化信息显示,与MES系统配合应用,实现工厂管理智能化。

    2.3.3 制造执行层MES

    项目从铝锭熔炼、压铸、机加工、检验包装、入库发货五大流程均建立了数字化模型。运用杭州塔网MES系统,也是国内压铸行业功能最全的智能制造管理系统。通过采集车间的人员、设备、物料、工艺、质量等信息,并集成现场管理、业务流程、管柱流程、计划管理、报表分析、质量报表、压铸报表、质量管理、异常管理、模具管理、刀具管理、夹具管理、文档管理、工艺管理、采集管理、业务基础、权限管理、系统管理、机器人流程等功能模块。

    方案实施过程中使用BPR、ANDON、KANBAN、POKA-YOKE、FIFO、5S、TPM、IE等工具方法。BPR制定出生产管理环节中合理规范的标准并且将标准内置于系统中;ANDON使得异常能够及时发现并且快速响应;KANBAN使得生产状态实时可视化、POKA-YOKE使得产品在生产过程中系统能够进行质量的防错;5S、TPM等精益工具的融合使得现场物料流转更加通畅、运行效率更高;IE的运用使得生产作业围绕价值活动进行展开有效减少了非增值活动。

    2.3.4 分析层

    2005年公司引进极望J9 ERP系统,极望高度定制化的ERP系统能够最大限度地融入各种适用的管理方法和经营理念,把企业内部价值链上的全部业务活动链接到一个共同的系统中。项目包括主数据管理、人力资源管理、销售管理、采购管理、仓库管理、生产管理、质量管理、模具工装管理、设备管理、投资管理、技术研发管理、财务管理、TPS管理、绩效考核管理、安全管理、量检具管理、MES管理等功能模块。

    塔网MES系统依托先进的SOA技术架构,可以方便的同微软OFFICE套件、PLM、ERP、WMS等外围进行高度集成。通过与ERP数据库的实时对接,做到所有工厂制造过程透明化,深度融合现场生产管理和质量管理,自动形成大数据报表和大数据分析平台以促进生产工厂管理PDCA循环。

    2.3.5 网络安全

    工厂无线和有线网络采用思科的核心交换机、汇聚交换机和接入交换机三层架构,主光纤环路设计,核心交换机虚拟化双活设计,现场采用多个路由器实现工厂无线网络的无死角覆盖,并对网络数据安全做了专项技术处理。后台使用虚拟化软件对服务器和存储阵列进行管理,建设爱柯迪私有云,保证工业物联网的数据采集和存储不会出现5分钟以上的中断,采用异地灾备存储的方式预防灾害性数据丢失,确保数据的永久存储安全。

    基于当前公司对于网络、终端、数据管理的现状,建设一套一体化集中管控平台,在原有终端保护系统的基础上,增加准入控制、数据识别、行为审计、数据导入/导出(USB设备)的控制等功能,来杜绝业务数据的泄露,实现对企业内所有网络、终端、业务数据统一安全管理,形成数据安全管理闭环的效果。

    3.效益分析

    爱柯迪通过MES物联网项目的实施,目前MES物联网系统压铸全联已成功上线并稳定运行,各类大数据管理报表均从MES物联网系统中实时精准获得;压铸大数据分析平台上线;设备联网、产品追溯和安灯管理功能已覆盖大部分产品和车间。

表1 项目已取得的阶段性成果

项目已取得的阶段性成果

    人均产值提升12%:智能装备联网,设备数据直采自动生成大数据管理报表,促进了现场透明化和持续改善,制造过程数据实时监控。

    降低运营成本8%:设备OEE监控,大数据分析形成派工推荐,提高设备利用率,通过大数据的高级分析,总结出一套更加完整的技术路线或综合技术方案。

    降低产品不良率15%:MES实现了流程防错、不合格品流出防错、漏序防错、过程检验不合格产品冻结防错、物理锁机防错等JIDOKA功能。

    总体库存下降10%:原材料、在制品、成品库存实时100%精准,提高了库存周转率,节约库存资金6000万元。

责任编辑:程玥
本文为e-works原创投稿文章,未经e-works书面许可,任何人不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用。如已是e-works授权合作伙伴,应在授权范围内使用。e-works内容合作伙伴申请热线:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐