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走进格力电器,解密基于MES的商用空调钣金智慧加工中心

2023/1/17    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 格力电器  
本文为“2022年度中国智能制造最佳应用实践奖”参评案例。本次活动将评选出2022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

       珠海格力电器股份有限公司(以下简称“格力电器”)成立于1991年,1996年11月在深交所挂牌上市。公司成立初期,主要依靠组装生产家用空调,现已发展成为多元化、科技型的全球工业制造集团,产业覆盖家用消费品和工业装备两大领域,产品远销160多个国家和地区。公司现有近9万名员工,其中有近1.6万名研发人员和3万多名技术工人。在国内外建有15个空调生产基地,6个再生资源基地,覆盖从上游生产到下游回收全产业链,实现了绿色、循环、可持续发展。

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图1 珠海格力电器股份有限公司

       自2013年起,格力相继进军智能装备、通信设备、模具等领域,已经从专业空调生产延伸至多元化的高端技术产业。目前,格力智能装备不仅为自身自动化改造提供先进设备,同时也为家电、汽车、食品、3C数码、建材卫浴等众多行业提供服务。2021年《财富》世界500强公布数据中,格力电器位居488位,已连续3年入围世界五百强企业榜单。2022年公司前三季度实现营业总收入1483.44亿元,同比增长6.3%;利润总额183.04亿元,同比增长17.00%;基本每股收益3.25元/股,较去年同比增长19.93%。

二、企业在智能制造方面的现状

       格力电器从成立之初就以高新技术企业定位自身,成立科技项目管理部、各大研究院、研究所、国家级实验室、智能装备公司等多个智能制造发展配套单位系统。目前智能制造相关板块营业额已达180亿元,占公司整体营业额的10%左右。

       2021年2月,格力电器(临沂)智能制造生产基地项目正式落地临沂,主要从事研发设计、生产销售空调及其他智能制造配套项目,项目总投资额不低于80亿元,一期规划占地面积约1000亩,一期投资额约30亿元,预计项目全面投产后可实现年销售额60亿元~100亿元。2021年4月,格力电器携手华为、广东联通开展了“5G+工业互联网”5G专网改造项目,建成并测试成功了国内首个基于MEC边缘云+智能制造领域5G SA切片的专网,实现国内首个智能制造领域5G专网应用。

       2022年8月11日,在湖南省长沙市召开的全国家用自动控制器标准化技术委员会直流控制器工作组(SAC/TC212/WG11)成立大会上,格力电器提出了多份关于直流控制器的国家标准建议,并初步拟定了直流控制器的标准体系,获得大会其他成员单位的认同与支持。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

1. 项目背景介绍

       为响应国家战略部署,在中国制造2025相关政策支持下,格力电器以“让世界爱上中国造”为发展愿景,正全面建设空调及生活电器生产智能工厂,持续在各大空调总装厂、配套厂投入大量实用型智能制造项目,其中就包括总部钣金厂于2022年4月份最新投入运行的商用空调钣金智慧加工中心,该线体集成应用了先进的MES生产制造执行系统、WCS立体仓储系统、冲剪复合机、激光切割机、折边加工中心,各设备单元配套标准的自动对接上下料装置、废料自动处理系统、光电防护系统及配套智能化控制系统等,形成了商用钣金生产联动集成化线体,为后疫情时代保障公司产品交期建立坚实后盾。

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图2 线体规划布局

       线体基于自主开发的MES系统,生产订单实现自动排产,同步创建原材料出入库任务单对接WCS立体库系统,实现立体库与自动化设备单元的自动交互,采用iFIX工程组态软件技术,线体各项数据联通交互均在屏幕可视化管理,并运用了微软的一系列工业标准技术,比如COM/DCOM、VBA、ActiveX、OPC控件等,让所有的应用组件都可以无缝集成到一个系统中,而且通过ODBC编程可以简单地把数据存储到关系数据库。

2. 项目实施与应用情况详细介绍

(1)项目建设方案

       项目应用复杂业务模式下全流程数据建模与处理技术,通过构建可融合、认知、分析和挖掘的企业内外部全流程多源异构数据空间,数据基于PLM(产品全生命周期管理)和MPM(工艺质量信息管理)技术支持,通过车间生产装备结合ERP(企业资源管理)\MES(生产制造执行)+WCS\WMS(仓储管理与调度)信息与过程集成,实现产品全流程加工信息数字化管理。

(2)项目建设情况

       目前,钣金加工行业以离散型的生产模式为主,从计划到生产均需人工全程进行处理跟进,各生产工序存在明显的孤岛作业现象,耗费大量人力管理且物料状态更新滞后,生产进度不明,各种成本浪费层出不穷。为进一步提高生产过程可控性,发挥资源的最大效益,基于MES系统的开发,打造商用空调钣金智慧加工中心,线体交互功能设计如图3所示。

       线体具备以下创新性功能:

       a、生产管理功能:对接我司ERP系统合理化排产、对订单全过程监控;

       b、自动化仓储运输:具备智能化料库的存储、运输、调配等功能;

       c、自动化生产功能:通过料库WMS对板料进行管理及按机台自动配送,配合数冲、激光机、数折等生产设备实现各工序间的自动化联动生产; 

       d、单元自动化功能:实现数冲零件的自动化分拣,实现折弯件的自动化折弯; 

       e、一个流自动化:实现商用零件一个流智能化生产,减少转运、等待等工业浪费,提高主机设备稼动率。

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图3 线体交互功能设计流程图

       线体自动化设施的全套投入,为标准化的作业提供了基础设施保障,同时为实现生产系统的信息化管理、数字化管理、快速的生产切换、生产及物料的立体化管理,实时生产监控提供支撑,能够有效掌握生产完成情况,对于整个生产过程调配控制具有十分显著的效果!自动化设备主要生产流程介绍如下:

       1)数控冲床加工流程
       上料:采用叉车等方式把整垛板材放在堆垛机上,堆垛机把料堆放入料库内。 

       取料:料库吸盘单张抓取设定层的板材放入内输料台上(吸取过程有吹气测厚等功能,保证原材料表面干净且单张无粘连),内输料台与外输料台的辊子转动,把板材送入外输料台,定位挡板夹紧板材并定位;上料吸盘抓手抓取板材放入冲床工作台,通过斜推气缸推入夹钳内。

       加工:冲床按程序开始冲压加工。

       剪切:直角剪剪切冲床加工过的板材。 

       下料:直角剪剪切过的有废料和成品,废料通过废料排屑机排出,而成品一部分通过分拣装置下料,一部分通过码垛装置堆垛并送入物流系统中。

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图4 自动化数控冲剪机

       2)数控激光切割加工流程

       上料:采用叉车等方式把整垛板材放在堆垛机上,堆垛机把料堆放入料库内。

       取料:料库堆垛机将原材料托盘放入内输料台上,码垛装置将内输料台上的原材料按订单数量依次吸取放到激光机交换工作台(吸取过程有吹气测厚等功能,保证原材料表面干净且单张无粘连),感应装置检测到板材,启动交换工作台,进入激光机切割房。

       加工:启动加工后,激光切割头首先按照初始化流程进行主轴回参,各项参数准备就位后,对原材料进行巡边定位,按程序顺序开始激光切割加工。 

       下料:加工程序运行完毕后,交互工作台进行零件的外围转出,同时将下一张原材料转入到激光机切割房,分拣装置将切割好的零件及边料,按照分拣程序顺序进行零件的码垛与边料的分离工序。

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图5 激光自动化取料装置

       3)数控自动折边加工流程

       上料:采用叉车等方式把整垛板材放在堆垛机上,堆垛机把料堆放入料库内。

       取料:料库堆垛机将原材料托盘放入内输料台上,码垛装置将内输料台上的原材料按订单数量依次吸取放到折边机工作台(吸取过程有吹气测厚等功能,保证原材料表面干净且单张无粘连),再通过上料对中装置将板料对齐,然后上料装置将板料输送到上料准备区域。

       翻面:感应装置检测到板材在主辊道上时,辊道配合侧推装置的推齐动作和升降挡装置抬升动作将板材定位,翻面架吸取板料翻转至辅辊道,同时移动底座运动将辅辊道移至上料位与折边机对接,进而进行送料动作,进入折弯工作台。

       加工:启动加工后,台面输送装置通过气动抓手夹紧板料移动到四边折边机主机中间定位区,通过操作机配合工作台定位装置将板料对中后折弯工作。  

       下料:工件成品加工完成后通过台面输送装置将工件推送到下料装置上,下料装置内置的升降翻转装置将工件输送到取料区。

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图6 全自动钣金折边中心

3. 效益分析

       目前,家电、车辆、航空、机械等制造企业均存在大量的商用钣金件订单,其实际生产制造过程基本业务相似,整体产值过万亿,同样需要大量信息化与自动化技术的应用来提高企业生产效益,而珠海格力电器股份有限公司钣金喷涂分厂建成的商用空调钣金智慧加工中心,以标准化的实施过程,采用了一整套项目管理流程来沉淀项目开展经验成果,硬件设施以行业通用的WCS立体仓储、冲剪复合机、激光切割机、折边加工中心,配套标准的自动对接上下料装置,MES信息化系统结合公司自有数据的ERP、PLM、MPM等系统融合应用,建立了标准化的内外链接协议,以实现制造业的生产柔性化、质控智能化、管理流程化、服务决策科学化,可快速在行业标准化推广应用。

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图7 商用智慧加工信息集控中心

       基于MES系统的商用空调钣金智慧加工中心项目投入资金754.5万元,落地应用后车间生产产值整体提升10%,增效控员25人,产线人均效率提升4倍以上,钣金原材料套裁利用率提升5%,车间生产成本下降6%,整体订单钣金零件质量合格率提升3%,计算投资回收期为2.5年,目前格力电器长沙基地已推广应用。
责任编辑:吴星星
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