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东磁“数字化”工厂集成管控平台助力智能制造

    来源: 横店集团东磁股份有限公司         发布时间: 2016-12-14
   

随着近年来市场竞争日益激烈,原材料成本、用工成本、工业用地成本逐年提高,企业的利润空间越来越小、面临的困难越来越多。与此同时,信息技术正以前所未有的深度和广度,智能化驱动着生产方式的变革,“智能制造”成了众多企业在风口浪尖上的共同选择,对企业充分发挥信息化的支撑和牵引作用、大力发展现代制造方式、促进产业结构优化升级、提升资源环境承载能力、提高经济增长质量和效益,有重要的意义。

横店东磁是一家拥有磁性材料、新能源和器件三大产业的高新技术民营企业,是全国磁性行业的龙头企业。公司主营的磁性产业作为传统的劳动密集型制造业,实现由“制造”向“智造”的转型尤为紧迫,急需推进生产自动化、智能化,以减少制造成本,提升产品质量,推进产业升级换代,提升竞争力,获取更多的盈利空间。

公司是金华地区唯一被授予“浙江省总部型企业‘两化融合’示范试点单位”的企业,也是全国首家通过“两化”融合评定的磁性材料制造企业。为进一步提升产品品质和生产运营效率,打造智能制造标杆样板工厂,发挥引领示范作用,去年,东磁以建设高性能永磁磁瓦智能化生产工厂为切入点,逐步在全公司范围内推进“智能制造”。目前已初步完成“数字化”工厂集成管控平台一期项目的打造,为公司智能制造之路打下了基础。该智能化平台建成后,实现工艺、设备、质量、能源等的全程监控和智能分析,同时,实现从生产计划、质量追溯、物料配送到人员管理等的全方位、全流程数字化集成管控。

量身定制 巧搭平台

传统磁性材料生产存在以下主要问题:

1、用工需求大。尤其是成型、磨床、检分等岗位所需员工数量多且劳动强度大,面临招工困难和用工成本高的双重困难。

2、生产自动化、智能化程度低。许多工序单纯依靠人工,员工素质参差不齐,影响产品质量、生产效率及生产线的稳定性,增加报废、返工风险。

3、工艺参数控制不精确。核心问题为:部分关键步骤仍然依靠人工、依靠经验,增加不必要的浪费和成本。比如配料过程中水和粉的比例依靠工人的经验,造成配料比例失误。

4、对产品制造全过程管控方面,缺乏数字化的管控手段,且人工统计汇报、填写的方式容易出错,并缺乏进一步分析、管理,影响产品一致性和稳定性,且难以实现精准的品质追溯。

5、数字化程度低,对设备、库存等的利用管理有限。

从上述来看,有些问题不是没有解决的思路,而是缺乏先进的手段。

因此,公司决定借助信息化技术,打造一个量身定制的数字化平台,以改变传统的封闭、低效率、粗放式的管理模式,促进企业向透明、协同、规范、精益的管理模式转变,进一步提升公司产品品质和生产运营效率。

结合到公司实际情况,“数字化”智能工厂整体上考虑构建以智能计划排产、智能生产协同、智能的设备互联互通、智能资源管理、智能质量过程管控、智能决策支持等为核心的八大方向智能格局。   

这一思路引导下,东磁“数字化”工厂集成管控平台应运而生。该平台应用物联网、智能制造技术,对生产车间的设备互联互通和企业资源计划(ERP)、生产制造系统(MES)等系统的纵向深度集成。目前已采集球磨、成型、烧结、研磨、检分等磁性材料生产工序,确定了963000多个关键管控点,采用自动收集、条码扫描和手工录入等方式实现关键管控点100%覆盖。

实施“两步走”

据东磁公司网络信息科科长李明介绍,该平台建设实施分“两步走”。

第一步是“实施自动化改造方案”。

通过数据采集系统(SCADA)的开发和部署,完成以下目标:工厂和车间级数据监控网络部署;球磨、成型、烧结、研磨等四个车间第一期396台设备的传感及通讯改造;实现设备的集中监控;中控室、球磨、成型、烧结、研磨等电子看板系统的开发和部署,并投入运行;设备互联网远程监控功能的开发,实现对主要设备状态及运行参数的远程监控。

主要管理控制点包含采集球磨、成型、烧结、研磨、检分等各生产工序的生产状态实时数据、设备数据、工艺数据、质量数据等,进行汇总分析和计划控制。

实施过程中,对样板工厂的主要生产设备状态及工艺运行参数,在设备机台现场及中央控制室进行实时的监测,并与生产批次进行关联,达到对主要设备及工艺参数进行报警及自动控制的目标。数据监控网络系统实现设备状态监测、工艺参数监控、工艺流程监控、报警监控、自动控制联锁、历史数据追溯、实时数据分析等八大功能。以设备状态监测功能为例,该监控系统对球磨、成型、烧结、研磨等车间的所有主要设备的运行状态进行实时的监控。通过设备启停状态、关键工艺参数(如转速、电流)的采集,综合判断设备的运行工况及状态。设备是否空载、是否故障等等问题都可以通过该系统轻而易举进行判断。

设计实施了六大监控设备改造技术方案,包含球磨工段改造方案、成型工段改造方案、烧结工段改造方案、研磨工段改造方案、数据采集系统网络敷设方案、看板系统实施方案以球磨工段改造方案为例,通过对球磨机进行设备监控,实时采集球磨机温度、转速、能耗、电流、状态、加水量等数据,做到有效跟踪。此外,还可通过监控设备实现对浆料含水率监测。

第二步是“基于自动化改造系统,上线制造执行系统。”

东磁智能工厂的生产制造执行系统(MES系统)将业务流程管理与工作流程结合起来,搭建企业级的跨系统的工作流整合平台。囊括生产排程、生产跟踪、文档控制管理等基本组件,能够快速实现覆盖从原材料入厂、多种加工过程、产品出厂等生产系统全过程的管理与监控平台的搭建,进行高速集成化系统管理。MES制造执行系统具有智能性和适应性,能够根据制造环境的变化进行智能排产、智能决策、智能调度、智能诊断。

经济和社会效益双赢

该平台的打造在行业内没有可参考的先例,所有工作都是摸着石头过河。通过与专业公司共同设计、定型,参与开发、安装和调试,公司内部不仅积累了丰富的经验,也培养了一批自己的专业人才,更在公司管理改善、成本控制、经济效益、社会效益等方面,产生了显著的效果——基于产品工艺过程的仿真和评估,能够检验和优化生产工艺,提升生产效率以及产品质量;优化生产与工艺,使得决策有数据基础和理论基础,更具有科学性;实现现场数据的网络化,为管理系统提供数据支撑,为后续生产决策提供有力数据保障;为生产过程严格执行质量标准和工艺标准提供了保障;加快质量异常事件的处理速度;实现质量过程及时展示和预警以及产品质量的全流程追溯;提高各系统各部门间协调指挥的能力,减少生产波动,提高生产工艺和产品的一致性;产品制造档案实现无纸化和电子化,产品质量、设备、物料和人员等信息具有可回溯性,每个批次的成品,可以追溯到每一个加工工序、人员、时间、工艺和原材料等。

通过项目的实施,还提高了劳动生产率,实现了生产过程实时优化控制、连续化生产,降低生产成本。令运营成本降低46%;产品生产周期从8.5天缩短至5.5天,产品生产周期缩短35%;实施前后总体生产效率提升30%;不良品率从32.6%降低至19.6%;能源利用率提升40%;原材料一次性利用率达到82%

此外,该项目也产生了值得一提的社会效益,将对相关企业和全省产生示范价值——公司成功实施本智能化项目后,可实现企业制造基地的转型升级,完成自动化和信息化的升级改造,提升企业的生产管理水平,为企业创造良好的经济效益。良好的经济示范效应可以引领省内其他企业开展智能化制造项目,从而提升浙江省磁性材料行业的制造竞争力;此外,还将对全国磁性材料行业产生影响——智能化的生产管控保证了产品的质量和水平,有利于加快淘汰落后产能,推动磁性材料行业向更大更强过渡,同时对整个磁性材料行业产生智能化的冲击,带动磁性材料产业的转型升级和可持续发展。

目前,该平台建设的二期项目还在火热进行中,今后,公司将总结经验,把它应用到更多的企业,助力各产业的转型升级和可持续发展。

(主要内容略)

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