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本期內容中，我們以浙江某汽車零部件企業（以下簡稱“該企業”）為例，分享其數字化工廠建設經驗。
該企業是國內專業的汽車懸架系統方案提供者，主導研究汽車減振系統與整車匹配的技術方案，以及配套產品制造。在外部，由于汽車市場和客戶的要求不斷變化，衍生的產品分類多，多品種小批量生產模式難以形成規模效應的問題開始顯現；在內部，隨著企業發展，該企業也面臨著關鍵零部件制造工藝有待改進、生產效率存在瓶頸、生產制造耗時長、整體交付周期較長、產品交付能力滿足不了市場需求變化等問題。 01找準發展“病灶” 隨著人們對駕駛舒適性的要求越來越高，對技術性能提出了更高的要求。作為傳統的離散制造企業，多品種小批量、客戶定制化需求多、研發周期短、生產成本提升、人力成本提升、生產過程無法跟蹤、庫存積壓等原因嚴重壓縮了企業的盈利能力，如果不具備快速應對市場需求的柔性生產能力，則會失去發展機會。因此，該企業計劃通過實施數字化車間項目，全面提升零部件關鍵制造能力和管理水平，進一步提升企業的綜合競爭力，實現可持續性發展。該企業的數字化車間項目重點針對汽車關鍵零部件的多品種小批量生產模式，解決關鍵零部件制造工藝改進、生產效率瓶頸、生產制造耗時長、產品交付能力不足、整體交付周期較長等問題。從而滿足市場和客戶不斷提高的要求，提升企業的智能化裝備和信息化應用水平，實現智能設備、工業機器人、工業軟件等的集成應用，打造智能化、數字化的車間，與企業的戰略發展形成閉環。02理清關鍵環節 據了解，該企業數字化車間項目建設期耗時18個月，總投資額為5200余萬元。實施由四個關鍵子任務組成，包括：1）關鍵工藝裝備升級與改造通過智能裝備和自動化產線的升級改造，提高生產設備的數控化和智能化水平，減少因設備落后和人工操作導致的產能不足和品質不穩定的現象，提升產線的制造能力、制造效率和產品品質。2）工業互聯網與MES系統實施通過設備聯網、生產過程數據采集和MES系統的實施實現車間作業、設備、質量和生產過程的實時管控，以及生產過程的數字化和可視化管理。
03實施成效顯現 該企業針對汽車的加工工藝進行分析和優化，結合現有的生產設備，重點針對拉拔工藝、活塞、連桿、連桿套、焊接、裝配等關鍵工藝的生產設備進行智能化改造。建成涵蓋自動拉拔加工、自動化數控加工、機器人自動化焊接、自動化檢測、倉儲物流等汽車關鍵零部件制造工藝的數字化車間。1）設備智能化通過設備升級改造，建成以40臺數控加工中心為基礎，通過機械手和光學測量裝置實現自動上下料和在線檢測的數控加工線4條；建成聯合拉拔機組流水線2條、機器人焊接線1條、自動化測量單元4個、自動化裝配線1條、以及立體倉庫和AGV輸送線等智能化設備。全車間關鍵制造設備100余臺，設備聯網率達到84%。2）倉儲智能化為提高倉儲管理能力，該企業建立了智能化立體倉庫，庫房面積3000多m2, 庫存總容量27000m3，設計日均配送訂單3240件。智能化立體倉庫由立體貨架、有軌巷道堆垛機、出入庫托盤輸送機系統、尺寸檢測條碼閱讀系統、通訊系統、自動控制系統、計算機監控系統、計算機管理系統等構成。利用WMS倉儲控制系統對產成品入庫、出庫、庫存進行管理，智能機械手通過產成品二維碼識別后分道抓取通過WMS系統自動獲取貨位進行入庫。WMS系統根據銷售發貨單需求，自動識別待發產成品所在貨位，自動進行揀貨并出倉輸送，發貨現場使用“看板”管理系統，進行出庫產品核實，保證待發產品準確性。3）車間互聯企業通過建立車間工業網絡，固定設備采用有線管理，移動設備進行無線連接，實現車間過程的全覆蓋。通過設備聯網進行設備關鍵數據采集，條碼、二維碼技術應用實現計劃、工單、材料、在制品和成品的數據采集。實施MES系統，實現設備數據采集和信息化管理，實施工單管理、數字化建模、計劃排程、制程管控、維修管理、質量管理、檢驗檢測與數據管理、文檔管理、數據采集、生產管理可視化、移動應用等相關模塊。數字化車間的MES系統可以實時記錄并監控數控機床的生產工序、加工任務完成情況、人員工作效率、勞動生產率情況、設備利用情況和產品合格率情況等，通過條碼技術跟蹤從物料投產到成品入庫的整個生產流程，通過生產數據的集成和分析，及時發現執行過程中的問題并進行生產工藝的改善。4）生產、管理集成建立數據管理系統，通過應用ESB（企業服務總線）技術，整合裝備、系統、數據和管理流程，實現PLM、ERP、MES、WMS等信息系統的集成。通過各系統數據的規范和接口管理，進行數據集成和數據監控：PLM系統與MES系統的集成接口，實現了物料數據、制造BOM、裝配工藝信息的傳遞和集成；ERP與MES系統的集成接口，接收來自ERP的生產計劃，并通過MES進行分解和執行；ERP與WMS系統的集成接口，實現生產計劃、物料需求和生產配送等過程的協同，實現物料的全流程跟蹤。該企業通過對設備聯網、數據采集、系統集成等進行生產過程的跟蹤、監督和管控，從而實現生產運營過程的智能化管理。04小結 據了解，通過項目的實施落地，該企業實現從傳統以人工為主的制造管理模式，向以數控裝備、自動化生產、信息化管理為主的智能制造模式轉變，從制造效率、用工成本、產品質量、工藝穩定性等方面帶來了良好的經濟效益。據統計，通過項目實施，該企業產量提高了24%，人均生產效率提高110%，運營成本降低312%，產品生產周期縮短30%，產品合格率提升5%。 來源 | 榮格 《智能制造縱橫》12月刊 |
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