MES系统助力海南金盘智能打造透明化工厂

发表时间:2018-02-12 作者: e-works整理  来源: e-works
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本文为“2017年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2017年度,为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、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
 

  海南金盘智能科技股份有限公司(原金盘电气),是一家正在由传统电气设备制造向智能制造通用平台转型升级的高新技术企业。1993年成立于中国海口保税区,建有海南、武汉、上海、桂林四个研发、制造基地,设立了博士后科研工作站、智能科技研究院及电气研究院,在美国及香港设有公司。公司已走向国际化、集团化发展,成为行业的龙头企业。公司科技研发人员330人,本科以上学历占95%。公司携手上海交通大学成立联合研发中心,其中海南电气研究院被认定为海南省变压器工程技术研究中心。
 

  公司自成立以来,致力于新型环保、节能减排输配电设备的研发、生产、销售与服务,主要产品包括干式变压器、开关成套设备、VPI产品、电力电子节能设备等四大类,广泛应用于世界各国新能源、轨道交通、航空航天、石油化工、海洋勘探、冶金、矿产、商业与民用建筑等行业。产品销售遍布全国,并出口到60多个国家和地区,其中干式变压器产品销量连续七年居行业之首。凭借优质的服务和卓越的品质,金盘科技成为GE、西门子(SIEMENS)、阿尔斯通(ALSTOM)、伊顿(EATON)、维斯塔斯(VESTAS)等国际知名跨国公司的战略供应商。
 

  作为低碳制造高新技术企业,金盘科技高度重视国内外经济形势、市场动态及相关技术发展,与时俱进调整公司的发展战略,加大两化融合力度,全力开展智能电网、高端装备制造、智慧能源管理、智慧服务领域产品的研发和转型升级,打造“智能制造+智慧服务”新业态。
 

海南金盘智能科技股份有限公司
 

  图1 海南金盘智能科技股份有限公司
 

  二、企业在智能制造方面的现状
 

  海南金盘智能科技股份有限公司目前有多个系统平台在使用:
 

  ●SAP:企业级ERP系统,已在生产计划、物料管理、财务管理、工厂维护等多个模块达到良好应用;

  ●PLM:企业级产品生命周期管理软件,高效经济管理产品的生命周期;

  ●MES:制造执行系统集成了SAP与PLM,管理公司生产执行;

  ●OA:面向组织的日常运作和管理,提高管理者和员工协同工作效率;

  ●SRM:基于协同供应链管理的思想,使供应链的上下游环节无缝连接。
 

  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“中国制造2025”规划,本企业将持续改进生产工艺,开发、制造低能耗、高性能的电气产品作为主要规划目标。
 

  在生产流程的管理方面,为了进一步加强生产过程的信息化、透明化,公司借助MES系统项目的实施,实现对仓库物料的跟踪追溯,半成品、成品的条码管理,对生产过程的质量管控,逐步优化并规范公司生产产线的业务流程,综合提升了公司信息化水平。
 

  2.项目目标与实施原则
 

  项目成功实施后,公司在物料管理、库存管理、生产、经营、工作效率、质量安全、设备维护方面都将得到改造和提升,预计该项目成功投入使用后:
 

  (1)生产全过程实现信息自动化MES制造执行系统将生产过程中的人员、设备、物料、工序以及工位等基础信息数据准确、可靠的完成集成进行精益管理,掌握生产过程中每个加工中心的信息数据,并对其进行信息化管理。
 

  (2)物料基础信息详细,BOM信息专业MES制造执行系统对生产物料进行管理,除了对产品物料的基础信息进行管理之外,对于一些具有产品结构复杂,工艺工序繁琐,生产形式多样等特点的生产行为,系统还对生产物料的各种BOM信息进行管理,包括了工程BOM、装配BOM、工程装配BOM、装箱BOM等等,在生产之前就能够对产品结构有深入的了解,为设置工艺和工序提供基础数据信息支持。
 

  (3)工艺设计,既可数据转出又可人工操作MES制造执行系统能够将CAPP数字工艺数据转化成为信息化平台下与实际生产相适应的工艺信息,同时,对于采用传统人工设计工艺管理模式的生产制造企业,同样可以通过软件实现信息化工艺管理。
 

  (4)信息数据化流转,生产质量可追溯MES制造执行系统将生产过程中的人员、设备、场地、物料、每个工艺标准和每一道工序都已自动生成唯一的计算机代码,并以代码的形式在整个生产过程中进行信息流转和记录,生产过程全程可追溯生产。
 

  (5)使用工业电子ID代码,实现可视化生产MES制造执行系统采用了工业条码技术,成为计算机代码的载体,这样使得生产过程全程可控,实现了可视化生产。
 

  (6)信息平台成熟,适合多种生产形式企业使用MES制造执行系统既可实现对连续制造企业的管理,又实现对离散制造业的生产管理,并能完成对区别于连续制造企业和离散制造企业的复杂混合型企业的生产管理。
 

  3.项目实施与应用情况详细介绍
 

  3.1 MES系统的网络架构
 

  MES系统的网络架构主要包括两部分,生产服务器机房站点和灾备机房站点。其中子站点实时同步备份工作站点数据,当发生紧急情况时,可以高速的进行数据的恢复,保证系统的正常运行。
 

MES系统的网络架构
 

  图2 MES系统的网络架构
 

  MES系统从下至上分为智能控制层、网络传输层、智能执行层、智能管理层。
 

  (1)智能控制层
 

  智能控制层属于底层控制系统,系统通过例如MODBUS、RS-232、RS-485等协议从工厂设备PLC以及操作人员手持移动终端录入等多种方式,实时采集生产过程数据。
 

  (2)网络传输层
 

  网络传输层将控制层记录的数据,通过物联网网关转发至各系统执行模块,为模块分发安排生产信息准确性提供稳定的保证。
 

  (3)智能执行层
 

  智能执行层是MES系统所有操作子模块集合,涵盖生产过程中所有控制要点。主要包括有高级计划排程、信息共享、生产管理、设备管理、生产绩效、计划管理、绩效管理、文档管理、质量管理、仓库管理等功能。
 

  (4)智能管理层
 

  智能管理层是将生产过程中汇总的数据整合到标准的流程库中,同时运用数据分析方法对数据进行挖掘处理再利用,提高数据利用率。
 

MES系统四层结构图
 

  图3 MES系统四层结构图
 

  3.2 MES系统功能实现
 

  (1)信息共享模块
 

  信息共享交互,其他几个模块都是信息采集与应用模块,信息共享模块综合各个模块的信息量,综合汇总,信息量非常庞大,是各个模块的中间载体。该模块汇总信息后通过“关注”查看的方式,实现不同岗位、不同级别人员对庞大信息的分类、重点关注。
 

信息共享模块框图
 

  图4 信息共享模块框图
 

  (2)生产管理模块
 

  设计一个通用化的模块,对生产工序进行配置、生产过程进行管理,并开发模块间衔接的接口,通过模块与模块之间的搭接拼插,最终布置出整个工厂生产的工艺路线框图,对生产进行综合管理。
 

生产管理模块框图
 

  图5 生产管理模块框图
 

  (3)仓库管理模块
 

  重点解决物料管理问题,这里涉及到实物与账务的统一与分立管理,涉及到仓库存储位置的管理;通过数据库的形式,实现实物与MES系统的实时统一,同时MES系统与SAP账务处理系统分立管理。
 

仓库管理模块框图
 

  图6 仓库管理模块框图
 

  (4)设备管理模块
 

  随着物联网、射频技术的普及,车间设备智能化程度越来越高,大部分都带有通讯接口,逐步开发控制组件,把分散的设备连接起来,通过系统共享、传输等方式传递数据,减少人员记录、抄送等工作量,并且达到实时监控设备运行状况的目标。
 

设备管理模块
 

  图7 设备管理模块
 

  (5)计划管理模块
 

  生产效率的制约条件很多,人员技能、设备状态、物料准备情况、交货周期的长短等等;如何更好的发挥车间产能,达到合理、高效的生产很大程度上取决于车间的生产计划的制定。该模块通过录入各种输入条件,同时根据高级排程算法的综合考评测算,输出合理高效的能够指导车间生产的计划列表。
 

计划管理模块框图
 

  图8 计划管理模块框图
 

  (6)绩效管理模块
 

  奖罚分明是管理的最基本原则,也是激励团队的重要措施,绩效管理模块通过数据积累采集,对日常管理、生产工作量、技能素质等多方面进行考评,减少中间人为因素影响,客观公正的考评员工绩效,考核员工奖金,达到从记录、申报、测算、考核、分配的全程管理。
 

绩效管理模块框图
 

  图9 绩效管理模块框图
 

  (7)文档管理模块
 

  MES系统通过与PLM互通,将生产过程中需要的图纸、通知单、工艺反馈文件、设备操作指导书等信息,自动抓取并推送至工位,以“机器”带领人进行生产作业,减少人工出错率。
 

  该模块通过清楚的文档分类模式,快速的查询帮助,有序的管理各部门车间文档,实时共享,方便学习。
 

文档管理模块框图
 

  图10 文档管理模块框图
 

  (8)质量管理模块
 

  过程检验、出厂检试验、环境安全相关数据检测记录,并与产品信息相关联,方便回溯查询参考;体系涉及相关内容统一管理;检试验设备、仪器仪表统一管理,自动安排送检。
 

  4.效益分析
 

  公司通过MES系统的实施上线,在信息化系统层面,实现了与SAP/PLM系统的对接,在智能设备交互方面,实现了包括涂装流水线系统、母排设计加工一体化系统、横剪线自动控制系统等设备层的集成控制;质量管理方面实现了对生产工艺数据、过程记录数据、原料及产品生产过程的回溯追踪;生产计划方面,通过计划高级排程算法,实现对生产计划的全过程管理;通过商业BI数据分析和展示,实现生产过程的可视化。
 

  (1)提高生产效率
 

  桂林分公司原年产4500台变压器,通过AGV小车、立体库等生产物料的自动控制技术,每年可增加产量900台,生产效率提高20%。
 

  (2)降低生产成本
 

  通过对人员合理分配及产品生产过程实施监控,合理安排的自动控制,生产管理更趋合理和科学,每生产一台变压器在现有基础上可减少人工成本230元,按每年4500台变压器计算,每年可降低生产成本104万,运营成本降低20%。
 

  (3)提高产品等级
 

  公司通过对变压器生产过程的整个工艺流程的实时自动监测及控制技术,全面提升产品等级,使公司产品达到国际工艺标准,满足国内外客户需求。提高资金周转率,通过合理的库存管理,建立健全存货管理的责任制度,做好存货的购销、检查、收发、领退、保管和清查工作,保证生产经营的需要,减少积压浪费,加速资金周转,提高资金的利用率。以提高资金周转率15%计算,每年节省资金50万元。
 

  通过项目的组织实施,公司真正实现变压器生产“生产管理数字化、关键生产过程控制自动化”,有效提高产品的品质、降低原料和人工成本,减轻生产的劳动强度,推动企业内部管理的制度化、规范化建设的进程。
 

  (4)降低能源损耗
 

  通过生产过程执行管理系统(MES)建设项目,合理调整生产结构,公司在原有基础上年减少电力损耗21万度,达到节约能耗的目标,能源利用率提高4%。
 

  预计项目完成后,公司可实现运营成本降低20%,产品研制周期缩短20%,生产效率提高20%,产品不良品率降低10%,能源利用率提高4%。
 

  (5)对行业的促进作用
 

  我国目前生产的变压器的设备已经处于行业先进设备水平,但在生产过程控制及信息传递管理方面,仍以传统的人工方式为主,公司引进开发信息化控制平台,在国内实属首例,必将促进同行业其他企业的效仿,对于推动工业企业的信息化水平将起到积极的推动作用。
 

  四、企业智能制造的未来发展规划
 

  海南智能科技股份有限公司2016至2017年在桂林、武汉、海南子公司上线了MES系统,而今也在陆续增加一些新的集团智能系统和智能化设备产线来满足信息化的需求,公司为打造一流的数字化智能工厂,将进行更多信息化领域的探索和集成。

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