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精细化工行业PLM应用与实施

2022/5/24    来源:清软英泰        
关键字:精细化工  PLM  
建立企业研产销一体化信息平台,通过信息化平台,实现企业数据化转型!
涂料配方实验设计软件功能

       油漆是一个古老又不断的建筑材料。公元前6000年,我国就已用无机化合物和有机颜料混合焙烧对油漆加以改进。公元前1500年,在法国和西班牙的山洞里,油漆已用于绘画和装饰。公元前1500年,埃及人用染料如靛蓝和茜草制造蓝色和红色颜料18世纪,由于对亚麻仁油和氧化锌的开发利用,使油漆工业迅速发展。

       油漆涂料是一类多功能性的工程材料,油漆涂料行业是化工材料行业领域一个重要分支属于有机化工高分子材料。产品是形成的涂膜属于高分子化合物,属于精细化工产品。涂料一般由成膜物质、填料(颜填料)、溶剂、助剂等四部分组成。根据性能差别分为:如清漆、粉末涂料等。

       随着当前我国环保安全等要求的提升、行业越来越成熟化、企业的竞争越来激烈。涂料行业企业面临的多重挑战“国内印刷行业技术进步对覆膜质量的要求不断提高,在预涂膜产业通过规模效益、产品技术提升而进一步降低预涂膜成本的影响下,以及企业采用之前研发管理模式无法满足企业的高速平稳发展要求:

       精细化工市场竞争越发激烈,产品迭代快,周期生命短,需求越来越非标化!上流原料价格波动大,可控范围广。

       市场挑战:项目繁多,项目周期短,产品转化率低,投资回报不清晰。客户需求与产品优势不匹配。随着企业不断的发展、规模不断的扩大,订单的剧增给企业带来利润的同时,研发管理的问题也日益凸显出来。

       企业需要:加快产品上市时间,自动化成本评估,提高产品利润。最大化转化企业优势产品与方案。

化工行业波特五力

化工行业波特五力

       企业分析:企业需要长期稳健的发展,需要建立技术沉淀,建设化工企业核心竞争力。

       企业挑战:企业标准化贯彻执行人工成本高,大环境人事变动频繁,数据碎片化存储,无法建立企业技术沉淀与技术资产。

       企业目标:建立安全稳定的数据管理模式,实现企业数据长期可追溯。形成企业可快速复用的数据结构。

       企业需要建立企业标准化研发管理体系,实现企业最优化流程体系,建立企业稳定的数据资源库,实现配方长期可追溯可分析,建立企业安全的配方安全环境,避免企业泄密风险。

企业研发面临问题

企业研发面临问题

       信息化分析:信息化是企业发展必经之路,据《流程工业》杂志社去年对近500家流程企业的一项调研,近90%的公司都已经开展数字化的相关工作,而其中近一半企业将数字化转型作为重大战略之一。

       信息化挑战:准确的BOM、物料、工艺、质量等的数据来源。半道的信息化,系统应用效果不理想,无法对企业增长提供原动力。

       信息化目标:建立企业研产销一体化信息平台,通过信息化平台,实现企业数据化转型!

       实现方式:

       1.通过RDM系统实现从源头建立标准化物料,BOM、工艺管理

       2.通过信息化集成方案,实现产、销、研一体化信息大闭环。

       3.建立标准数字化,研发,工艺、质量、实验、一体化解决方案。

       项目实例分析:

       研发中心几乎每周都会有一两个新项目立项,所有的产品配方人员和配方试验人员并行跟进多个项目的产品研发,加班成为了研发中心的常态,即便这样,也时常出现客户产品订单交期的延误,自身新产品配方的研发工作也是一再延期。项目汇总的报表也总是滞后的,根本不能体现当前所有项目的实际进度。

       在化工产品的研发过程中,产品的配方都是通过不断的试验得出的,在这过程中,就会产生出许许多多不同性能的产品配方(Recipe)版本,以往试验和配方数据都只能靠纸张存放在资料室内,给查询带来了非常大的麻烦。一旦发生突发事件,很难追溯到产品的配方、试验数据和其他相关资料。

       案例解决方案:

       XX企业精细涂料有限公司是以研发、生产、加工电子用高科技化学品、高性能涂料、高性能复合材料、特种胶凝材料为主的外商独资企业。是全球三大UV原材料供应商之一,长期保持中国市场占有率第一,主要产品为UV光固化涂料、真空镀金涂料、UV纸上手机涂料等高科技专业产品。

       全面表单的应用

       在XX企业的产品研发过程中,工程师每天要面对大量的产品配方和配方性能测试数据,以往这些数据都只能浮于纸张表面,如需要对其进行性能对比分析时,需要专人手工录入,工作繁琐并且容易出错。针对这种情况,我们在PLM系统中全面启用了表单管理的应用,工程师平时填写的各种表单转入PLM系统表单填写,将所有数据保存在数据库,便于查找,也便于进行统计与分析。

       表单与流程的完美结合:根据XX企业研发特点,我们将研发流程与审批流程结合,全部业务通过一个大流程串联起来,在业务流程节点上,业务人员或工程师填写相应的表单,在审批流程节点上,各级主管审核对应表单。

       表单数据的传递

       在同一业务流程中,有的表单数据在前面填写过,后续表单如再出现的话,可以通过系统设置,将前表单对应栏位填写的数据直接读入到后表单中,既提高了表单填写的效率,也有效地避免了二次输入的错误。

       数据安全的保证

       数据的安全在XX企业尤为重要,一旦产品配方泄密,流入竞争对手手中,有可能对企业造成致命性的打击。为了保证数据的安全性,公司首先对流程节点人员可以查看、填写那些表单做了明确的规定,仅限于自己本职工作以内的表单能被查看到,其他表单不做开放;其次,也规定了同一个表单内容,对不同流程节点人员开放不同的权限,有的字段可以查看,有的字段可以修改,有的字段隐藏不允许被查看。有效地保证了数据在整个流程中的安全性。

       设计协同

       由于缺少一个直接有效的沟通平台,以往台湾、上海、广州的设计工程师们在产品研发过程中各自为阵,彼此之间鲜有沟通。为了加强沟通,提供一个开放、共享的产品资料库,PLM系统在规划初期就提出,系统内所有产品数据可以在权限许可范围内共享使用。避免相同的产品在各地重复进行产品配方设计。同时,在新产品开发流程中,可以通过流程协办的方式,添加其他区域内的设计工程师参与产品研发,打造一个全员都可以参与的协同产品开发平台。

       (一)、配方原料设计系统:

       1、配方设计:当技术人员选择配方类别(如家具漆配方、乳胶漆配方、汽车漆配方等),然后录入产品配方的主要参数(如固体含量、光泽度、硬度、附着力、手感、遮盖率、对比度、颜色等)后,计算机可提供选择相关的树脂类、相关的颜填料类、相关助剂类、相关的溶剂类等,计算机系统会自动提供几个满足以上参数的方案供你选择,这个方案所筛选出的主要原材料及用量都是满足你所需的参数。通过此方法,可以快速找到所需产品的相关材料及性能指标,从而缩减产品配方的开发周期。

       2、因素分析:根据所选择的产品配方的主要材料的用量及相关性能的变动范围,勾选出影响该产品配方性能的主要因素(如树脂对配方性能的哪几个参数有影响、颜填料对配方性能的哪几个参数影响、各种助剂对配方性能的影响、溶剂对配方性能的影响等以及影响的范围),这些因素变量的确认,主要用于生成正交实验设计的变量表。

       3、实验设计:根据所选择的产品配方及所选择的因素因子,计算机系统(涂料CAD软件)可根据这几个变量,利用正交实验设计等数学分析原理,计算机系统会自动建议你需要安排的实验次数及实验内容,生成实验任务及实验方案。

       4、数据处理:根据实验方案,技术人员安排实验,并将每次实验的数据及相关参数录入计算机系统的实验数据表格中。

       5、结果分析:根据所做的实验数据,利用正交实验设计原理等数学分析(包括方差分析、极差分析等方法),对结果进行综合分析,并提出相对应的配方优化方案。

       6、配方构成:根据以上实验的结果,并经过实验认证,最后审核确认可行的产品配方。

       (二)、产品配方工艺设计系统

       1、工艺流程设计:设计每个产品的工艺流程及所使用的设备,如投料、搅拌(搅拌机)、预分散(分散机)、精加工(研磨机、高速分散机、三辊机、球磨机等)、调漆(调漆缸)、过滤、入罐等工序。

       2、工艺参数制订:主要设定每道工序的参数,如研磨时间的长短与细度之间的关系,分散时间的长短与细度、粘度之间的关系。

       4、工艺实验设计:根据所设定的工艺路线,建议实验任务和实验方案(如研磨时间的长短与产品细度之间的关系),并根据正交实验设计方法,电脑自动生成实验次数及实验的相关内容。

       5、数据处理:根据工艺实验方案,技术人员安排实验,并将每次实验的数据及相关参数录入计算机系统的实验数据表格中。

       6、结果分析:根据所做的工艺实验数据,利用正交实验设计原理等数学分析(包括方差分析、极差分析等方法),对结果进行综合分析,并提出相对应的配方工艺流程优化方案。

       7、配方的工艺构成:根据实验结果,及各种设备的实际情况,在涂料CAD软件中确认最优的工艺流程及相应设备。

       (三)、产品配方成本核算系统

       1、成本统计:对涂料CAD软件中已确认的产品配方,根据每种原材料的价格(软件可以同时保存历史最低价、最高价、最近价、加权平均价)自动计算每个产品配方的成本。在同一产品有多个配方选择的情况下,对这些配方进行综合分析,排列出每个配方的成本及相关费用的配比,并确认一个性价比最优的配方。

       2、成本构成:对涂料CAD软件中已确认的配方进行的总成本及每一原料所占比例进行分析(树脂、颜填料、溶剂、助剂等),以显示出产品成本最主要的材料,从而为有目的的降低成本提供数据依据。

       3、性价比分析:主要进行产品配方价格性能的联动分析,进行分析,如更改部分原材料所导致相关产品哪些性能的变化。

       (四)、产品配方优化系统

       1、成本优化:对已确认的产品配方从成本方面进行优化,重点关注占产品成本价值较大的材料,并根据不同材料在不同时期的价格波动因素,来综合优化在什么时间应采用何种材料来降低成本(关注降低成本的几大因素,如材料价格、材料用量、加工设备工艺路线采购费用、人工费用、水电费等)。

       2、性能优化:主要从产品性能的角度进行综合优化,如要改善产品的细度、遮盖率等性能,则需要修改相应的材料或助剂,或者需要修改生产工艺等。

       3、工艺优化:主要从产品工艺路线的角度进行优化运算,计算机系统自动计算出更改工艺,对产品性能的提高,并由此导致其他相关费用的增减因素,从而计算出在工艺方面最优的软件。

       (五)、材料筛选

       1、资料分析:将市场上常用的原料或供应商送来的样品对新旧材料进行归类对比,并将每种原料的规格型号及相关的性能指标均录入到数据库中。

       2、试验设计:对已录入电脑系统中的原料进行相关的试验,包括同一原料不同厂商的指标进行比较分析。并将这些数据提供给涂料企业以供参考。

       3、数据处理:具体的性能指标都可进行分类,如实验提供的指标数据、媒体公布的指标数据、各供应商提供的参数指标。

       (六)、配方管理

       涂料配方是涂料企业的生命所在,所以配方的安全性非常重要,因此软件提供对配方的全方位管理,包括配方的加密级别、审核、查看、打印、计算、确认、修改、删除等权限管理,具体可划分为如下几类:

       1、工程配方管理:该类配方主要用来开具工程单,满足生产的需要,包括对工程配方的加密管理、代码替换、查看级别等权限。

       2、实验配方:该类配方主要用于研发部门使用的配方管理。

       3、材料品检配方:对各种原材料进行品质检验的配方管理。

       4、定性分析配方:主要用于进行指定材料或成品的定性分析,主要比较性能的好与坏。

       5、定量分析配方:根据实际情况,对性能指标的定量分析,即要分析到具体的指标数据。

       (七)、质检管理

       对产品及原材料进行质量检验,利用质量统计的新旧七大手法(包括排列图、鱼骨图、控制图、关联图、矩阵图、直方图、因果图等)对所检验的项目进行统计分析。

       (八)、涂料行业原料数据中心:

       该数据库主要是提供当前常用的原材料的性能和价格等其他参数。该数据库的数据参数会定期更新,以满足客户的需求,从而保持软件的延续性和先进性。

       为了保持数据库的先进性和及时性,我们还专门成立了涂料实验室,专门对有关的原料进行实验,验证不同的原料的参数指标

       该数据中心包括:涂料原料数据库(当前市场上常用的树脂、固化剂、颜料、助剂等原料的主要性能指标及市场价格);常用配方(根据当前市场上常用的家具漆配方、乳胶漆配方、汽车漆配方、外墙漆、工业漆配方);常用产品所需达到的参数指标常用实验方法、国际国内主要厂商提供原材料的指标参数等等基础数据的建立。

       客户应用价值

       解放了我们的工程师,让他们从以往手工单据的抄抄写写的工作中释放出来,真正转入有意义、有价值的新产品研发中,也让我们对所有产品的研发过程能有效管控,项目的研发进度在系统中非常明了,我随时可以查询得到所有的产品配方及性能测试数据进入系统后,也为我们下一步进行数据分析打下了很好的基础,让研发的数据可以开口说话了。

       原文网址:http://www.plmpdm.cn/cgal/shipinhuagong/966.html
责任编辑:程玥
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