杭州电缆：打造基于MES精细化生产的智能制造平台

一、企业简介

       杭州电缆股份有限公司始建于1958年，其前身为杭州电缆厂，是集电线电缆产品设计、研发、制造、销售于一体的国家高新技术企业，是浙江省电线电缆行业协会理事长单位。公司始终秉承“科技为魂、创新为本”的经营理念，依托“浙江杭电股份电缆研究院”平台，加大了对新产品、新技术的研发投入，近几年先后成功研发了导电率>60%高强度耐热铝合金绞线、1000kV扩径导线、型线铝合金绞线、铝管支撑性扩径母线（型线）、大截面大跨越输电工程用系列铝合金导线和500kV超高压电力电缆、330kV超高压电力电缆、220kV智能测温电缆、车用电缆、光伏电缆、矿物绝缘电缆、铝合金电缆等多个新产品，多项产品技术达到国际先进水平并填补国内空白，保持在行业中技术领先的优势。

       杭电股份“永通”牌商标是国家工商总局认定的中国驰名商标，导线和缆线两大主导产品均为“浙江名牌”产品并获得“浙江制造”品牌认证；公司荣获浙江省“守合同重信用”AAA级企业、中国电力信用AAA级企业及中国机械工业质量奖。公司产品入选许多国家重大工程，如奥运鸟巢、广州亚运、深圳大运、杭州G20峰会主会场、琴韵-澳门220kV工程，国家电网 “八交十直”特高压联网工程、三峡工程、藏中联网工程等特高压电网，高速铁路京沪线、哈大线、温福线以及北、上、广、深和天津、长沙、成都、杭州等城市地铁工程均选用“永通”牌电缆产品。

二、企业在智能制造方面的现状

       2010年，公司上线使用了由富春江集团统一部署的用友NC系统，应用功能主要覆盖财务、采购、库存管理。同时，在销售业务方面，采用定制的ERP系统进行管理。

       2018年，为进一步提升企业的生产制造能力，杭电股份联合金思维公司建设基于MES精细化生产的电缆智能制造平台，构建杭电股份统一的智能制造管理平台。该平台项目开展了装备数字化和自动化改造，建成了大数据集控中心平台、智能物流仓储、远程监造系统平台和线缆结构工艺辅助设计系统CAPP系统，智能工厂建设成效显著。

       2020年，建设杭电股份永特电缆智能工厂，该项目充分整合了永特电缆在特高压输电线缆领域的制造经验、金思维公司在工业互联网控制管理系统等方面的技术优势以及苏州佰联圣工业设备有限公司、苏州艾吉威机器人有限公司、无锡恒泰电缆机械制造有限公司线缆生产设备、智能物流、智能控制方面的技术研发能力。由于应用成效显著，杭州永特电缆智能工厂入选“2021年浙江省智能工厂（数字化车间）”。

       2020年，开展智能立体仓库项目建设，通过自动化立体仓库和AGV建设，并集成WSM、MES和ERP集成控制，实现生产车间以及立体式仓库整个流程的智能配送和仓储。

       2021年，协同杭电股份与国家电网EIP系统互联构建，实现杭电股份高压电缆，中压电缆，导、地线3个模块接入国网电工装备智慧物联平台，企业由此成为国内第一批国网电工装备智慧物联平台接入的企业，大幅提升企业综合竞争力。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

1. 项目背景介绍

       当前，我国在电线电缆行业的市场环境非常好，行业国产钢材及金属材料的质量进一步提高，除了国内市场，国际市场也被看成是我国电线电缆行业今年的重点。而除此之外，随着国家大力发展清洁能源，不管是核电、火电、水电、风电产业，都需要大量的特种电缆产品，对于本土电线电缆行业而言，都蕴含着巨大的生机。显然，在今后几年中国电线电缆行业依然将呈现市场空缺大。

       随着国家加大加快“节能减排”战略，清洁能源将得到进一步的发展，市场将放大，面对这一情形，杭电股份作为国内有实力的大型电线电缆生产企业，积极探索智能化转型升级，致力于生产开发高效节能、安全高质的高端电缆产品，填补这一市场空缺。

       自2017年以来，随着公司市场业务高速增长，产销平衡矛盾增多，按订单生产与均衡高效组织生产之间的协同机制有待健全深化；人、机、料等基本生产要素问题不时会导致生产异常，影响生产过程的稳定性，进而致使产能发挥不充分；由此导致制造管理面向上层的透明度低。为进一步提升企业的生产制造能力，杭电股份启动以MES系统为核心的智能制造管理平台建设项目，实现对集团数字化转型改造能力的打造及提升。

2. 项目实施与应用情况详细介绍

       2.1项目选型情况

       在项目选型过程中，杭电股份基于软件商的综合实力、人员水平、软件产品的成熟稳定性、以及未来合作前景进行综合评判，特别是通过对软件商在行业上的案例进行了实地考察，充分结合了案例用户的实际反馈，最终选择与金思维公司合作。

       本次项目对于永特、杭电、富春江集团意义都非常重大，公司希望借助金思维丰富的行业经验把本次项目打造为样板工程。

       2.2项目建设目标

       本项目计划以MES生产计划管理系统为基础，认真梳理企业需求，打通NC供应链系统中采购、仓库、销售、财务等系统。着眼于企业生产各环节的技术改造升级，通过关键工序生产设备的物联网感知、车间物流立体仓储的自动化转运、生产过程的智能化调度，以及产品全生命周期的高可靠质量管控，通过各种精细化管理手段，有效提升产品的生产质量和作业效率，降低物料周转成本及一线工人劳动强度，并逐步实现产品生产设备的网络远程监造、运维及关键工艺参数的智能制造。

       同时，完善整合系统功能，构建一个多业务部门统一、集成、高效、实用的信息化管理系统平台，充分实现技术研发、采购、生产、财务、销售的内部协同，以及与供应商、客户建立合作关系，实现跨企业协同的管理。

       逐步建立并完善一个基于MES精细化管理的电缆企业智能制造管理模式，综合运用智能终端、二维码、移动计算、物联网、大数据等新一代信息技术，对人、机、料、法、环等生产要素进行全面管控，以先进信息技术力促企业生产制造管理优化，以管理优化带动提升企业生产制造能力，提升竞争优势，缩短交期、提高质量、降低成本，明显提升企业经济效益和社会效益。

       2.3项目建设内容

       2.3.1装备数字化和自动化改造建设

       在生产加工和装配环节通过合作研发或者外购引入大规模国产自动化设备，提升产线自动化水平；将大量机器人等控制设备运用到生产线，提高生产效率；在车间物流方面，加大AGV 等智能机器人投入，提高物流搬运效率，降低出错率；在部分检验环节，引进工业相机、机器视觉等先进设备进行产品自动化智能检测，减少人为干扰，提高产品质量；在仓储环节，建成全自动立体库，推行物料条码化管理，转变物料管理模式，提高库存准确性和库存管理水水平。
       2.3.2建设基于MES精细化生产的电缆智能制造平台

       建设基于MES精细化生产的电缆智能制造平台，通过电子看板、视频，显示、监控实时的生产状态，对人、机、料、法、环等生产要素进行全面管控，实现对整个工厂生产过程的监控和统筹调度—实时显示工厂的运营数据和图表，展示设备的运行状态，实时洞察工厂的运营，实现多个车间之间的协作和资源的调度，并可对视频监控中发现的问题进行自动报警。

       MES精细化生产的电缆智能制造平台具备以下功能模块:计划排程（高级排程）、生产过程管理（作业看板、作业开工/完工、工艺文件、工艺参数、领料看板、生产投料、实时报检、实时报工）、设备管理、车间在制品管理、生产异常管理、物料管理（条码管理）、质量管理、实时监控、车间核算、生产追溯、车间看板，集控中心，BDP大数据平台等功能模块。

       （1）计划排程管理

       MES系统自动接收NC（ERP）系统的销售订单信息，车间工艺员确认工艺结构提交业务流程。车间计调根据销售订单信息生成主生产计划，计调根据车间生产情况排生产作业计划单具体到某一个机台。总体上，系统将计划的过程细分为需求规划、需求分配、供需平衡、需求分解、计划确认等基本步骤，既支持各步骤不中断连续自动执行，也支持每个步骤分步执行方便计划员根据需要介入调整。支持从产品订单出发分组、成套排程，统一编排产品、半成品作业工序的机台作业计划，在满足不同订单多品种小批量个性需求的同时，自动将工序作业合并排产，增大机台作业批量，提高生产效率。

      （2）生产过程管理

       系统应运用先进的无线移动处理技术、终端应用技术、实时数据采集技术，借助各种智能终端，高效、规范管理生产过程中的人、机、料、法、环等各种生产要素，制造执行过程全面覆盖，从而支持各级生产管理者实时准确获取物流与制造信息，高效处理生产事务，保证生产过程顺畅，最终提高企业制造能力和作业效率。

       车间操作工触摸屏终端与生产机台产线绑定，当班操作工上班必须先在现场触摸屏上进行刷卡登入所绑定的设备，才能进行有关该机台产线的系统操作。操作工在机台触摸屏上刷卡登入机台后，即可通过机台作业看板刷卡浏览机台当日作业任务，启动工序作业。操作工现场通过触屏终端，实时反馈辅助作业情况，用于后续核算车间员工辅助工时。操作工主要在MES系统中查看作业任务单，并开工、领料、报工、入库并打印纸质二维码，将纸质二维码贴于纸质红色流程卡背面，以便后道工序领用。

       车间在制品完工下线后可通过触摸屏实时完成在制品入库，打印出在制品二维码流转单随同实物流转，后道工序可通过在线扫描二维码流转单完成在制品领用。

       车间采用条码与触屏应用相结合的技术方案，车间在制品管理达到物流、信息流实时同步，流转有序，账实相符，过程可控制，事后可追溯，促进车间在制品高效流动，有效提升车间在制品管理水平。

       （3）设备管理

       围绕设备台账，对设备的基础数据、备品备件、维护保养等进行综合管理，帮助杭电股份建立健全设备管理体系，提升设备管理水平，最终提高设备出勤能力。设备台账既包括设备名称、型号、设备类别、生产厂商、使用部门、放置地点、投产日期、重要程度等基本信息，同时还集成了技术参数、安全风险、备件清单、保养历史、变动历史、设备缺陷等动态信息，为企业设备管理和维护提供信息支撑。

       （4）实时监控

       借助物联网、大数据等信息技术手段，建立生产实时监控体系，帮助上层管理人员可视化地掌握现场生产状况，打破生产黑箱，为生产管理提供实时数据支持。
       公司进行实时数据采集的设备100余台，PLC为德国尼霍夫、西门子、三菱、松下、汇川、ETL、POURTIER、芬兰MAILLEFER、神马、施耐德等30余个品牌，数据采集周期不高于10秒。

       公司MES系统采用实时数据采集和实时组态技术，可在非生产现场的远程终端上建立生产现场的仿真画面，帮助上层管理人员实时、可视化地掌握现场机台的作业任务、生产进度、设备状态、工艺参数等生产信息。支持分层分类构造生产实时监控图，支持上层管理人员逐层深入掌握现场实时状况，集中监控同类设备运行状态。MES系统还可分行业提供各类专业设备的实时监控图向导，用户只需通过向导指定要实时监控的机台，选择要监控的设备参数及管理信息，即可快速构建起客户化的生产实时监控体系。

       （5）质量管理

       从原材料采购到产品产出的整个生产过程中做到质量预防、质量控制、质量分析和质量追溯，推动产品质量的持续改进。

       杭电股份MES系统支持多标准质量检验控制以及对多种检验类型的操作，包括进货检验、过程检验（员工自检、工序首件检验、工序巡回检验、工序完工检验）、产品完工检验（成品检验）、接受判定、不合格评审处理等。支持产品质量追溯。可以根据产品检验编号或生产订单，实现工序质量跟踪分析，查询分析各个工序的质量情况以及各个工序的自检人等信息。

      （6）车间核算

       生产车间通过MES系统借助部署在生产现场的系列触屏机，实现车间生产统计由统计员专人事后统计核算转变为由车间工人当班时实时反馈，自动产生车间二级核算所需的统计数据，有效减轻人工统计工作量，极大提高车间二级核算的效率和效果。车间核算设置不同的工种、工价及核算方式，自动实时核算各班次操作工每日工资；支持根据企业车间考核政策自行配置核算项目；支持通过触屏终端自动统计核算所需生产作业数据；系统自动进行材料消耗按订单分摊，补贴奖罚。车间核算的根本目的在于精细核算和考核车间工人的生产绩效。车间核算需要考虑的因素众多，比如产量考核、进度考核、材料消耗考核、质量考核等，所采用的考核方法复杂，采用传统方法工作量大、效率低。

       （7）生产追溯

       杭电股份MES系统综合运用触屏终端、条码、实时数据采集等技术手段，全面记录产品生产过程中任意一盘线、每一生产工序作业的开完工时间、作业人员、使用机台、投入物料以及工序自检、互检以及质量专检的检验结果，包括生产过程中的工艺参数、工艺文件、设备参数等，形成工序生产的大数据。在此基础上，MES系统支持正向、反向双向生产追溯。对任意一个销售订单，可随时正向实时图形化追溯订单生产进度，提高跟单效率。        （8）NC ERP系统        供应链中包含供应商管理、采购管理、销售管理、库存管理、委外加工、合同管理、运输管理、内部交易这几个模块，为企业提供全面的购销存管理。

       2.3.3建设大数据集控中心平台

       公司通过整合集成PDM系统、ERP系统、MES系统、WMS系统、SRM系统、SCM系统、CAPP系统、SDCC系统等，建成集销售、设计、制造、仓储物流一体化集成的管控平台。        通过平台远程实时监控各下属各基地生产实时情况、各生产订单完成情况，及时掌握各企业设备运行情况、加强对各企业生产的实时指挥调度，让各企业生产情况实现在控、受控，同时通过直观展示横向评价旗下各生产基地经营效益情况。        系统具备商业大数据平台展示功能，可通过丰富的可视化图表及主题，来辅助生产决策。基于MES系统提供自由灵活的前端可视化的数据处理与分析，可以自由切换不同的图表，不同的平铺、堆积分析。分析结果可进行拖拽重计算，灵活的筛选企业不同决策者关注的指标、合并需要汇总的指标。支持模块化权限管理，不同的指标展示能够配置到不同的用户，以便区分业务指标以及相关指标的适用用户。可实时抓取业务系统数据进行展示与分析。提供生产实时监控画面、商业数据分析以及各类看板、图表等生产可视化画面。

       充分实现技术研发、采购、生产、财务、销售的内部协同以及与供应商、客户建立合作关系，实现跨企业协同的管理，逐步建立并完善了一个基于MES精细化管理的电缆企业智能制造管理模式，将智能制造打造成为公司的核心竞争力。

       2.3.4建设智能物流仓储平台系统

       建设WMS系统、AGV物流转运系统，实现搬运过程无人化，生产设备自动对接AGV上下线盘，解决拉丝、框绞工序之间物料搬运劳动强度大、线盘堆放管理繁杂的问题。

       建设基于WMS和ERP集成控制的自动化立体仓库，实现在制品的立体化仓储和产成品的智能仓储。仓库全面推行物料条码化管理，转变物料管理模式，提高库存准确性和库存管理水平。从入库归类，出库发货实现全无人搬运，自动货位存取。还实现了单货位多种规格堆放二维码识别功能。具有进出明细，发货准确、存库量大的特点。

       2.3.5建设线缆结构工艺辅助设计系统（CAPP）系统

       CAPP是涵盖线缆行业基础数据、线缆执行标准、生产工艺编制、工艺版本管理、工艺文件管理、结构用量计算、物料编码规则、结构工艺派生等功能的专业化系统。

       支持超高压电力电缆、中压电力电缆、低压电力电缆、电线、控制电缆、计算机电缆、架空绝缘线等生产工艺支持客户化的编制。支持客户化工艺调整，按照企业的实际情况调整工艺。        支持工艺版本管理及审批流程。各类工艺的编制过程支持工作流流程审批，记录工艺版本的迭代过程。支持成套工艺计算。支持根据制定的生产工艺设置批量计算的型号清单，由系统批量计算成套的工艺数据，形成企业的工艺数据库。支持线缆结构重量表。系统计算的工艺数据支持组织成电缆行业专用的结构重量表，方便查看以及核对。支持根据系统制定的规则批量派生出物料编码、BOM及工艺路线数据。

       目前，公司已建成了线缆结构工艺辅助设计系统CAPP系统。实现线缆结构工艺管理的精细化、电子化和自动化，通过工艺版本的变更记录下生成工艺优化的过程，工艺编制通过工作流引擎进行审批，不仅通过系统完成材料定额的精细管控，也保证了系统工艺与车间生产工艺的一致性。

       2.3.6建设远程监造系统平台系统

       通过国网SDCC供应商数据采集中心平台的建设，实现了订单监控、成品试验、视频监控、生产装备、质量告警和物流运输的远程监造体系建设，提升了产品品质和客户的满意率。

       该平台项目已于2021年12月15日顺利通过国网专家组验收，公司由此成为国内第一批国网电工装备智慧物联平台接入的企业，为公司实现智能制造、智慧物联和高质量发展垫定了坚实的基础。

       3. 效益分析

       整体来看，本项目在生产装备高度自动化、信息化的基础上，通过实施一系列自动化控制技术、人机交互、信息化管理系统等和制造技术的深度融合贯通，进行业务流程优化重组，实现从产品研发设计、生产制造、仓储物流到运营管理的全过程数字化和高效协同，打造了适应市场需求和公司未来发展方向的国内领先的智能工厂。

       主要应用成效如下：

       1)建成自动化产线和数字化车间。在生产加工和装配环节通过合作研发或者外购引入大规模国产自动化设备，提升产线自动化水平；将大量机器人等控制设备运用到生产线，提高生产效率；在车间物流方面，加大AGV 等智能机器人投入，提高物流搬运效率，降低出错率；在部分检验环节，引进工业相机、机器视觉等先进设备进行产品自动化智能检测，减少人为干扰，提高产品质量；在仓储环节，建成全自动立体库，推行物料条码化管理，转变物料管理模式，提高库存准确性和库存管理水水平。完成设备改造后，通过集成MES系统、WMS系统、ERP系统等，建成自动化产业和数字化车间，实现生产制造自动化水平大幅提升。

       2)建成了一体化的大数据集控中心平台。整合集成PDM系统系统、ERP系统、MES系统、WMS系统、SRM系统、SCM系统、CAPP工艺管理系统、SDCC远程监造系统等，通过数控设备联网及自动采集产线信息，应用智能生产设备、智能检测设备和智能物流设备实现精细化生产管控，利用数控系统和条码自动进行生产、质量、能耗、设备等数据采集等，通过车间物流立体仓储的自动化转运、生产过程的智能化调度，以及产品全生命周期的高可靠质量管控，实现智能高效的数据采集及分析利用，企业主要业务领域形成了一个可视化、统一的BDP大数据平台。利用该平台实现对研发设计环节过程的模拟、分析、评估、验证和优化，创建满足销售、研发设计、工艺管理、生产制造、质量管控、物流仓储、能源管理、远程监造等一体化要求的国际先进的电缆制造智能工厂。

       3)在装备数字化和联网方面，建立自动化智能化的加工、装配、检验、物流等系统，生产装备数控化率达到100%，并通过工厂物联网实现互联和集成，关键设备联网率100%。

       4)在底层物联网络系统建设方面，建立车间级工业通信网络，采集制造进度、现场操作、质量检验、设备状态等生产现场信息，并与车间MES实现数据集成。