MES之“剑”助西安西电高压实现精益生产

发表时间:2018-03-09 作者: e-works整理  来源: e-works
关键字:ERP案例 e-works年度盘点 智能制造 西安西电高压 
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
 

  西安西电高压开关操动机构有限责任公司是中国西电集团公司下属子公司,是输变电高压开关“操动机构”的专业生产企业, 产品覆盖72.5kV~1100kV各电压等级开关用操动机构,主要产品为:配断路器用的液压弹簧机构、配敞开式隔离开关和GIS中隔离开关、接地开关的电动机构、配断路器和GIS中快速接地开关的电动弹簧机构。产品遍布国内30多个省、市、自治区,覆盖了泰国、马来西亚、新加坡、香港等国家和地区,年营业额超3.5亿元。公司具有国内一流的机械加工水平,长于复杂零件的精细加工,拥有日本进口的卧式加工中心、复合加工中心、车削中心;以及美国进口的数控车床,还有立式加工中心、数控磨床等设备。安装于恒温恒湿条件下的三坐标测量仪和影像测量仪可实现对复杂零件的精密测量。公司现有员工339人,设有8个部门、3个车间,并建立了博士工作室。
 

西安西电高压
 

  图1 西安西电高压开关操动机构有限责任公司
 

  二、企业在智能制造方面的现状
 

  西电机构公司实施了PDM、MES、ERP、SCM、DNC、APS等系统,建立了以PDM系统为核心的CAD/CAE/CAPP/ CAM一体化集成应用系统,实现了多企业主体数字化设计平台建设及应用,打造了一个从研发设计到生产制造、在线品质检测的数字化工厂,实现了生产信息、质量信息、设备信息的可视化管控。荣获2017年“陕西省制造业与互联网融合发展示范企业”称号,在国内同行业中处于领先地位。
 

  三、参评智能制造项目详细情况介绍
 

  1.项目背景介绍
 

  西电操动机构公司作为西电集团的精益化管理试点单位,力争通过三年的时间,实现企业的精益管理目标,提高企业的综合竞争能力,降低在制品库存,提高产品的履约、品质和盈利能力。公司从2011年以来持续进行两化深度融合工作,实现了从产品设计到交付的全生命周期信息化系统覆盖。为此,公司从自身发展的角度亦选择了精益管理作为未来实现“西电制造2025”的主导理念,信息化作为支撑平台和工具,通过LP(Lean Production)+IT(Information Technology)实现企业管理提升与运营优化。
 

建设历程
 

  图2 西电操动机构公司的信息化系统建设历程
 

  目前西电操动机构已经具备的信息系统以及未来3年的系统规划历程如图1所示:技术部门使用PDM(TeamCenter+NX)管理所有产品的2D/3D设计数据与工程投产资料;横贯制造系统进销存业务的ERP(SAP)系统为各部门搭建了信息流、物流及财务流的集中管理平台;通过执行层面的WMS(立体仓库管理系统)、MES(佰思杰制造执行系统)、SCM(供应链管理系统)和DNC(分布式数控管理系统)系统将ERP系统的计划、物流和质量信息进行落地;WMS成为车间物流周转的枢纽;MES实现了推动车间订单与核心质量过程控制的纽带;基于SCM实现操动机构公司与供应商之间物质采购及相关质量信息实时共享与传递,打造坚强可靠供应链生态;DNC系统管理数控机床和设备在线检测,及时掌握机床利用率和状态。
 

  2.项目目标与实施原则
 

  精益管理的核心是“尽善尽美”,对机构公司的管理业务,提出了新的优化需求,其目标在于提高物流的周转率,实现现场作业的配送管理,以价值流的方式和视角规划管理生产现场、作业计划以及设计BOM。基于现有的 信息系统以及MES的前两期工作内容,本期需要的工作重点在于解决如下问题:
 

  车间执行过程中,作业排产调度与报工反馈信息实时展现与报警提示;

  关键工位与作业区的“拉动式”展示与信息管理,物流过程的信息记录;

  关键制造资源(设备)状态的信息管理、运行状态、负荷平衡情况;

  装配过程质量追溯以及核心零部件的条码、防错功能;

  机构的整机试验状态记录以及合格证的打印管理;

  出厂信息记录与二维码生成并打印管理(一机一码),装配车间的机构完工汇报;

  机构出厂发货条码数量和时间管理;

  核心零部件的数控加工的执行过程作业与质量控制管理,零部件报工与“计件”统计;

  零件制造、装配完工过程以及产成品的发货出库信息记录到MES,并回写SAP系统;

  与装配线系统的PCS进行集成和数据传递,显示生产线的生产负荷与能力。
 

  3.项目实施与应用情况详细介绍
 

  操动机构MES三期项目建设为实现整个操动机构公司最终愿景:精益生产思想的落地,将项目建设规划了两个推行阶段:第一阶段是生产运营精细化,第二阶段是生产运营精益化。
 

建设线路图
 

  图3 MES建设路线图
 

  3.1实施策略
 

  (1)生产运营精细化
 

  以现有制造业务流程为基础,通过MES三期项目的实施,进行物流与信息流的梳理,加强制造过程中的生产数据采集,逐步实现全制造过程数字化。
 

  通过全局生产运营管理平台的支持,打通中高层管理者与一线员工的联系,来帮助企业提升生产运营管理的整体性和协同性。
 

垂直打通生产运营
 

  图4 垂直打通生产运营
 

  通过MES连接信息化断点,来帮助企业提升生产运营管理的整体性和部门间、业务间的协同性。
 

水平打通生产运营
 

  图5 水平打通生产运营
 

  (2)生产运营精益化
 

  在第二阶段要全面支持精益生产在操动机构公司的推进,通过第一阶段MES系统的应用所积累的各类制造业务数据,进行详细分析和提炼,为精益生产推进提供数据保障,并通过系统固化流程,支撑精益生产管控落地。
 

  通过改变传统批量生产状况(传统生产:不考虑实际需要,而大批量的生产,导致半成品堆积到下一个生产工序,造成大量库存在制品和成品)和消除存在的七大浪费,使操动机构公司精益生产管理登上新台阶。
 

MES功能匹配图
 

  图6 精益生产连续流
 

  推行精益生产后,由于传统的精益生产大多只停留在纸质管理的层面,无法将效果充分发挥。通过项目实施后,系统内置的与精益生产管理相配合的功能模块可以使传统精益过渡到数字化精益,真正发挥精益生产的强大作用。
 

匹配图
 

  图7 精益生产与MES功能匹配图
 

  操动机构MES项目三期的系统平台覆盖了企业技术准备、生产计划、质量检验、物料、制造过程和售后服务业务,通过构建业务点进行业务信息的录入和处理;通过业务点串成业务线,实现对业务流程的支持;通过业务点、业务线以及线之间的交叉点,最终汇聚成6个业务体系,实现制造信息对运营业务的支撑,业务蓝图如下图所示,所有精益生产的管理理念和方法都通过信息化手段和数字化的工具融入到生产过程现场各个环节,使精益生产真正落地。
 

业务蓝图
 

  图8 制造执行系统平台包括的业务蓝图
 

  3.2改善效果
 

  操动机构MES项目三期按照规划和蓝图建设,系统在实施和使用后,在多个业务领域发生了变革,获得了很大的经济效益,总结而言,有以下八个方面的变化。
 

  (1)供应商和制造商协同
 

  MES一站式服务平台、交检电子看板的上线应用,提供了供应商、制造商工作协同、采购、检验、仓储业务联动的平台。
 

  供应商在平台上提交资料、申请检验、查询结果;

  检验组长、检验员在平台上审批、采录数据、结论判定;

  库管员在平台上扫码入库;

  客观评价供应商。
 

协同
 

  图9 供应商和制造商协同
 

  (2)设计与制造一体化作业指导
 

  通过MES与DNC集成、车间文档管理模块的应用,实现了设计与制造一体化作业指导,解决了:
 

  生产现场查阅技术资料及时性、方便性问题;

  现场纸质资料管理(分发、替换、回收)难的问题;

  设备上NC文件修改控制的问题。
 

作业指导
 

  图10 设计与制造一体化作业指导
 

  (3)计划排程以及生产执行一体化
 

  通过计划排程工具排程指导生产、生产执行反馈报工回写SAP,进而优化和调整计划,实现计划排程、生产执行一体化。
 

  有限产能约束的计划排程功能,将装配订单分解到每条产线、每一天;

  将零件加工作业分解到每个设备、每一天,提高了生产计划、任务的可执行性;

  MES将订单物料转化为按产线工位划分的分拣配送计划和工位级的作业计划传递给自动化产线,产品装配完后产线系统将关键物料与成品的装配关系、扭矩值等信息回写MES系统
 

  (4)物料配送与生产执行协同
 

  物料配送与生产执行协同发生了如下改变:
 

  按每日装配计划、工位BOM生成物料配送计划;

  物料配送电子看板警示;

  在生产计划执行前,物料配送人员按需、按工位将物料送到线边,避免了线边物资积压。
 

物料配送看板
 

  图11 物料配送看板
 

  (5)生产过程透明化监控管理
 

  电子看板的应用,实现生产过程可视化、透明化监控管理。

  产线综合电子看板展示了产线当前成本、环境、人事、设备、安全综合情况;

  生产进度看板展示产线生产计划、执行情况以及工位状态;

  物料配送电子看板显示的是详细的工位配送计划和配送结果。
 

电子看板
 

  图12 产线综合电子看板
 

  (6)车间现场异常及时响应
 

  通过生产异常管理模块的应用,车间操作人员、安全技术室技术员完成了从异常提报、远程信息获取、现场异常处理、确认和关闭异常的过程。形成车间异常管理的闭环,提高异常处理的及时性。
 

  (7)工时和人员绩效管理
 

  数控车间通过MES系统进行工时核算,取消纸质工票核算方式,并通过工时报表统计人员出勤、工时绩效、工作饱和度、班产达成率、个人生产合格率、设备工时情况,为生产单元的精益化生产改善、均衡化生产提供有力的数据支持,进而降低制造成本和管理成本。
 

  (8)全面的质量管控
 

  通过以下技术手段,对零件加工和机构装配过程实施了质量卡控:
 

  必检项目、装配必采件的设置;

  零件加工过程检验及不合格处理;

  装配时对装入件物料编码、质量等级的识别和限制;

  与弹簧检测设备、研磨检测设备等集成,MES自动采集入厂检验、零件加工、机构装配过程的检测数据;

  MES系统作为机构合格证、机构检验报告的数据来源和打印出口。
 

  4.效益分析
 

  (1)实施前后对比
 

  表1 MES项目实施前后对比
 

前后对比
 

  (2)受益分析
 

  项目实施后,取得了如下收益:
 

  a)来料检业务优化:将来料检业务由5天缩短为1天,提高了来料检工作效率;减少采购和检验员的工作量;提高供应商满意度;评价供应商更客观。

  b)资料传递、工艺变更数据控制:缩短加工准备时间,降低因设计产生的质量成本。

  c)高级计划排程:提高计划的可执行性,减轻计划员工作负荷,提高工作效率和订单履约率。

  d)物料按时按需配送:减少线边呆滞物料,提高物流运行效率。

  e)及时、透明的生产过程信息:提高管理者调度处置效率。

  f)接收任务卡控:增强了计划执行力,提升了计划完成率;

  g)系统统计工时与绩效:提高了统计准确性、客观性和工作效率,减少统计的工作量。

  h)与检测设备数据集成:检验人员工作量减少50% ,提高数据的准确性、客观性,间接支持减少质量问题和质量成本。

  i)质量追溯管理:质量问题快速定位,提升服务品质。
 

  四、企业智能制造的未来发展规划
 

  建立一个为精益管理精益生产可以信赖、可固化的信息系统;能够深入到企业运营的多个方面,通过两化深度融合,为产品智能化、制造数字化、管理网络化提供可靠保障与信息支撑平台,实现产品全生命周期管理,同时实现企业的“转型”,做好国家级两化深度融合示范企业。具体需要实现以下能力:
 

  1、供应链协同能力
 

  从流程、技术、数据方面实现共享协同,加强供应量的管理,优化供应链流程环节,提高供应链的效率,加强对关键合作伙伴的控制力和影响力,帮助伙伴协同发展,实现共赢。
 

  2、精益生产能力
 

  加强MES相关系统的集成,进一步提高设备和工艺的技术水平,加强生产过程的管理,减低废品率和缺陷率,从而提高产品质量,提高设计效率。
 

  3、主动快速服务能力
 

  利用信息技术以及互联网技术来协调企业与顾客间在销售、营销和服务上的交互,从而提升企业客户管理方式,向客户提供创新式的个性化的客户交付和服务。
 

  4、高效组织运营能力
 

  通过内部流程改善,效率提升,从而提高全员劳动生产率,降低成本,保持价格竞争优势;同时提高服务的效率和质量,改善用户体验。

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