【案例】三一集团18号智能工厂:数据驱动的智能制造
导读 INTRODUCTION
本文作者:三一重工。文章来源:工业互联网产业联盟。
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Part 01
三一是一个高度离散型制造企业,这种制造模式分散且独立,需要大量的人力物力,造成企业成本提高,这种制造模式显然不能满足企业高质量的发展需求。三一积极借助信息化时代的优势,导入智能制造模式,优化运行系统,提升设备生产制造能力,积极应对工程机械企业多品种、高效率、高质量、低成本方面的压力与挑战。
Part 02
图1 18号厂房智能工厂总体结构图
◉ 全三维环境下的数字化工厂建模平台、工业设计软件,以及产品全生命周期管理系统的应用,实现数字化研发与协同;
◉ 多车间协同制造环境下计划与执行一体化、物流配送敏捷化、质量管控协同化,实现混流生产与个性化产品制造,以及人、财、物、信息的集成管理;
◉ 自动化立体库/ AGV、自动上下料等智能装备的应用,以及设备的M2M 智能化改造,实现物与物、人与物之间的互联互通与信息握手;
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图3 智能装备的应用示意图
基于物联网平台集成的现场设备数据、生产管理数据和外部数据,运用机器学习、人工智能等大数据分析与挖掘技术,建立产品、工艺、设备、产线等数字化模型,提供生产工艺与流程优化、设备预测性维护、智能排产等新型工业应用。
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集成MES系统与ERP系统,实现了客户订单下达到生产制造、产品交付以及售后追踪的全流程信息化,实现了生产制造现场与客户的实时交互。客户的个性化需求可以第一时间到达计划、制造、商务等相关部门,制造人员就能直接按照客户的要求进行快速生产和交付,客户也可以随时了解所购买设备的生产进度。
图5 SANY MES系统结构图
公共资源定位系统是18号智能工厂的一个重要支撑。公共制造资源定位平台融合不同的定位方式并满足不同的业务需求的同时,实现基础设施的共用,达到减少重复建设、提高基础设施利用率的目的。
◉ 通过物联网技术实现对在制品、叉车、人员、设备资源的实时定位、追踪与监控;
◉ 实时获取物料和运输工具的状态和位置等信息,并可以通过对这些信息的分析实现对物料的高效调度;
◉ 综合运用WSN、RFID 和GPS等多种定位技术,满足不同制造资源的定位需求。
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仓储模式采用自动化立体仓库存储(主要储存中小件为主)+垂直升降库存储(主要储存小件为主)+平面仓库储存(主要储存大件等其他特殊物资),配合全自动化的AGV小车,把工人从繁复的运输工作中解放出来,使装配区内整个物流通畅有序,改变将近总量30%的物料种类的储存和出入库作业模式,很大程度地缓和了自动化立体仓库的出入库作业压力,有效地提高了整个系统的作业能力。
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18号智能工厂通过GSP、MES、CSM及QIS的整合应用,实现了涵盖供应商送货、零件制造、整机装配、售后服务等全生命周期的质检数字化,以及SPC分析、质量追溯等功能。
图8 SPC系统结构图
图9 SPC应系统用示意图
厂房建设有 PCC生产控制中心,通过对生产过程中物料、设备、辅助生产资源等数据采集,并集成PDMERPCRMMES等应用系统,实现订单执行与生产现场的集中管理与调度。核心业务包括生产计划与执行管控、质量管控、物流管控,以及生产现场视频监控等。
图10 PCC系统结构图
图11 PCC系统应用示意图
Part 03
实施智能化改造后,18号厂房实现了厂内物流、装配、质检各环节自动化,一个订单可逐级快速精准地分解至每个工位,创造了一小时下线一台泵车的“三一速度”,实现“产品混装+流水”线的高度柔性生产。对整个生产过程的精益管控,大大提高了产品制造过程的质量、物流、生产管控程度,企业生产效率提高24%以上,生产周期缩短28%,减少生产误操作40%,不良品率下降14%,物流运作效率提高18%以上,送货速度提高12%;节省人力成本约20%,总体制造运营成本降低28%,生产节能7%。
Part 04
作为机械制造行业领军者,三一集团对智能制造积极配合和大力推进,从传统的粗放型工业生产模式到积极探索互联网+工业的新型生产模式,用信息技术对制造业进行升级,建立先进的制造和管理系统,做大做强中国制造业。
继18号智能工厂建成运营后,三一相继建成了国内领先的长沙宁乡汽车起重机智能工厂、北京南口桩机智能工厂、上海临港挖掘机智能工厂等。目前,智能工厂技术已在十多个业务单位得到应用,助推了集团生产模式的变革。
三一集团在智能制造总体规划、技术架构、业务模式、集成模型等方面进行了有益的探索和应用示范,为工程机械行业开展转型升级提供了一个很好的范式与典型,也为我国装备制造业由生产型制造向服务型制造转型提供了新思路。