数字化工厂项目解决方案

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数字化工厂项目解决方案 数字化工厂 Digital Factory 数字化工厂是企业信息化辅助工程新的发展阶段，贯穿工艺设 计、规划、验证、直至车间生产工艺整个制造过程，消除信息 孤岛；实现工厂运营、生产、质量透明化可视化；实现人员管 理可视化透明化，促进 QCD( 质量、成本、交期 ) 改善提升。 实现产品工艺、生产过程、生产管理、分析、决策支撑数字化！ 前 言 1 企业现状分析 • 信息化现状 • 工业能力评估 • 建立信息化的必要性  目前只有了一款简单网页版库房管理软件，计划 2020 年上线 使用金蝶 EAS 金蝶 K/3 WISE ，建立物料标准，建立销售、 采集、仓库、财务管理体系及作业流程。  在蝶阀、油箱、储油柜、铁芯、橡胶、组配件、高低压成 套，控制柜等制造车间信息的产生、传递主要形式是图纸、 派工单和各种会议，信息传递的过程是不连续的、缓慢而经 常中断的，没有形成连续的信息流。  生产运营管理很大程度上依赖于经验，信息传递不及时、不 全面，缺乏对整个生产过程、品质、设备、异常等数据的采 集、控制、分析、预警和追溯。  高层意识迫切需要推进企业生产信息化的建设，在统一平台 上集成生产调度、产品跟踪、质量控制、设备联网监控与故 障分析、报表与可视化电子看板等管理功能及数字化工厂。 现状分析 1 、企业—现状分析 节拍生产 单件流 防呆防错 少人化应用 设备灵活性 设备功能设计 线体灵活性 线体混合生产程度 自动化率 快速切换 设备管理 配送方式 触发方式 设备 仓储 工位器具 配送程度 安灯 生产状态及时性 大规模定制 企业层信息化 车间层信息化 0.0 2.0 4.0 工业能力 ¹¤ÒµÄÜÁ¦ÆÀ¹À±í 鼠标双击打开 2 、企业 -- 工业能力评估 工业能力 =2.27 工业能力 2.27 处于中等水平， 其中车间层信息 化方面需要提 高。 3 、企业—数字化工厂愿景 质量管控前置 化 设备管理实时 化 该生产什么？ 物流管理精益 化 生产防呆、防 错 生产管理可视 化 工艺管控自 动、预警、处 理 产品及时发运 生产自动化 质量管控 前置化 设备管理 实时化 该生产什么？ 任务自动推送 物流管理 精益化 生产防呆、防 错 生产管理 可视化 异常及时反馈 产品及时发运 物动帐动 全局生产运营 管控 全局生产 运营管控 2 数字化工厂项目解决方案 • 数字化工厂解决思路 • 数字化工厂具体解决方案 • 产品质量追溯控制系统实现 • 项目实施硬件规划 BI 商业智能数据分析 生产调度中心 IoT 设备数据自动采集与监视控制系统（ SCADA ） 立体库 堆垛机 输送设备 AGV 智能 装备 智能物流装备 自动化产线 数控机床 机械人 压铸机… 智能加工装备 视觉检测 轮廓仪 三坐标仪 计量检测 智能检测设备 智能仪表 RFID 智能采集 采集网关关 其他智能设备 网络 架构 数据中心 网络互连 安全防护 超融合 服务器 应用 服务器 数据库 广域网 办公网 生产网 防火墙 入侵检测 数据加密 智能 管理 金蝶 ERP 系统 PLM 产品生命周期管 理 OA 办公自动化 HR 人资管理系统 CRM 客户关系管 理 产品工艺数据管理 SRM 供应链管理 WMS 仓库及物流管理 供应商管理 采购询源管理 采购执行管理 供应商评鉴管理 物料信息 工序管理 工艺流程 工序物料 工序设备 工序模治 具 工序刀具 工序图纸 产品作业指示书 产品工序检验方案 工序加工程序管理 IoS 系统集成平台 IoM 制造 运营 管理 平台 BI 商业智能数据分析 企业 -- 数字化工厂规划 生产制造执行 APS 智能排产 MES 生产制造执 行 QIS 质量管理 EAM 设备管理 模治具管理 图纸无纸化 二期：衡阳公司所有车间上线 APS 智能排产 未来其他信息化系统 供应商来料条码化 采购入库管控 物料进出管理 生产入库管理 委外出库管理 仓库日常管理 现有系统 一期：蝶阀数字化车间 自动化产线 数控机床 机械人 压铸机… EMS 能源监控管理 工厂 建模 产品 建模 管理人员通过手机实时掌握 工厂状况；客户通过手机可 查询产品完整的生产数据档 案。 通 过 接 口 程 序 将 ERP 、 MES 、 SCADA 数据采集等应用系统集 成 生产 主计划 根据销售需求（交期、数量）、出图标准天 数（或到图日期）、采购周期、产能自动计 算主生产计划，下推投产转接单；根据投产 转接单、 BOM 分解生产任务单，考虑 智能决 策分析 聚合多维度管理报表与电子 看板，达成各级管理者的管 理诉求（）。 仓库 管理 供应商来料条码化管理， 采购、生产、委外、销售 全流程条码化操作，账物 实时同步 , 从单据“数据录 入”转变成“数据采集” . 基于批量过程控制，提供了从原材 料配送、到工序加工、到成品入库 Z 整个生产过程、品质、设备、异 常等数据的采集、控制、分析、预 警和追溯。 品质 管理 APS 智能 排产 1 、生产过程信息化协同由 MES 来承担，以 MES 核心构建衡阳电器分公司数字化工厂 维护产品的工艺流程，物料 BOM 、对应工序设备、工装、 图纸、控制参数、计件工资分 配标准等。 虚拟与现实的手段建立工 厂、车间、产线、工作中 心，承载制造数据。 设备 管理 建 立 标 准 的 检 验 方 案，质检数据实时录 入或采集、预警、分 析；建立全面的正反 向追溯体系。 生产 管理 设备台账、维修、保养、点检管 理，设备备品备件管理、关键设 备能耗、状态的监控，设备待 机、开机、停机、故障等时长及 占比、设备稼动率、故障分析。 系统 集成 手机 小程序 同步考虑多种有限能力资 源的约束，依据各种预设 规则，一键排产得到工 序、机台生产计划。 物料管理 生产执行管理 仓库管理 工艺建模 工厂建模 公司资料 部门资料 产线 工作中心 班次资料 工作日历 图形化报表 直通率，生产进度 监控 物料正 / 逆向追溯 仓库入出库 不良率，不良情况 维修情报 / 履历 物料齐套 履历追溯 履历信息 实绩信息 先入先 出 来料 检验 物料标签打印 机加 烘烤喷涂装配 入库 入库 设备管理 IQC/OQC 质量管理 IPQC 预警规则配置 物料锁定 / 释放 产品锁定 / 释放 质量信息 设备台账 设备保养 在制品条码打印 整机条码打印 存放箱包装标签打印 标签管理 物料 上架 物料 退库 物料投产 SPC 正向追溯 逆向追溯 ERP 库存信息 原料 投入 设备维修 人员管理 人员资格管理 人员绩效管理 先入先 出 销售 出库 半成品 投入 换产 配件管理 车间目视化 整体工厂现状 车间生产现状 产线 / 机台现状 物料配送需求 生产异常 设备稼动率 品质 计划达成 2 、生产信息化系统作业流程 销售 订单 产品信息管理 工序基本资料 工步基本资料 工装夹具基本资料 物料 BOM 产品工艺建模 主生产计划 投产转接单 生产计划 生产制令 生产派工 生产批次，生产工艺 包装要求、作业指导 ERP 采购 订单 上工 报工 转移 异常 上报 车间 工厂 产线 工作中心 集团 2.1 工厂数字化建模 工厂模型是企业级平台的基础，也是关联业 务数据和组织的基础 2.2 产品工艺数据建模 · 35% 产品工艺流程建模效率提高 工序管理 维护工序代码、工序名称及加工 类型。 工艺流程模板 可为同类型产品的建议一套标准 的工艺模板。 产品工艺流程 图形化拖拽维护产品的工艺流 程，维护每道工序的加工要求、 绩效分配方式、物料 BOM 清 单；每道可用设备、工装夹具、 图纸、作业指导书、数控程序 等。 批量建模 支持 Excel 模板快速导入产品 工艺数据。 蝶阀、油箱、变压器铁芯、磁屏蔽、电流互感器、橡胶、储油柜、冷压接头、三通、接线排、导电杆、铜排、高压开关柜、低压控制柜等产品 销售订单 （金蝶） 订单号、客户、品号、交期、数量 接口 同步 主计划 运算 标准件（蝶阀、橡胶、油 箱、铁芯、储油柜、组配 件） 非标准件（组配件、开关 柜、控制柜） 物料库存：库存、采购在途、已分配 缺料物料采购提前期 产能 产能 供应商采购提前期 标准出图时长 主计划控制台 （中创） 投产转接单 （中创） 销售 生产部 主计划运算： 1 、标准件：根据所缺料物料最长采购提前期得到理论最早开 工时间，再根据交期、订单紧急程度（优先级）、产品，运算 等到产品的开工、完工时间。 2 、非标准件：根据出图时间 + 最长交期得到理论最早开工时 间，再根据交期、订单紧急程度（优先级）、产品，运算等到 产品的开工、完工时间。 产品工艺维护 （中创） 生产部 工艺或技术部 车间主任 生产任务单 车间主任 2.3 生产主计划（生产部） MRP 运算 成品、组件、零件的生产任务单 • 仿真：可同步考虑多种有限能力资源的约束来实现一个最切近于实 际的计划排程。主要约束有：产品、机台产线、工装模具、物料、 人员、特征、间隔时间等。 • 多工厂：集团 - 公司 - 工厂多级体系可在一个系统中运行，根据权 限隔离。 • 模拟：插单、混合、全排等多种模式，支持反复多次模拟。最优交 期、最大产能、最大利润等多种排产方案。 • 高精度：分钟、工序、机台产线。 • 优先级：客户、订单、交期、数量、工时等多种优先级组合。 • 优化：少换产、少换料、少换模、少换规格特征等多种优化算法。 2.4 车间工序及 APS 智能排产主要需求 APS 排产的输入与输出 生产任务单 出图日期 到图日期 工艺路线 前置工时 加工工时 生产效率 机台 模治具 物料 机台日历 班次 工作时间 订单规则 设备规则 优化规则 合并规则 APS 一键式智能排程计算 订单甘特图 工序甘特图 机台甘特图 订单交期预测 每日交货计划 每日生产计划 班次生产计划 机台产线计划 备料采购计划 负荷与短缺 设备 模治具 人员 物料 Input 输入 Process 处理 Output 输出 转移批量 合格率 订单需求 工艺 资源约束 日历 规则 工序约束 异常预警 未及时开始 未及时完成 锁定、解锁 插单、取消 APS 排产规则需要 排单规则，不同的排产方案可选择不同的规则组合  订单交期，排单顺序从小到大；  客户优先级，排单顺序从大到小；  生产制令单优先级，排单顺序从大到小（解决急单、插单）  生产制令生产数量  工序工时总和  延误成本 排程优化规则（优化期的生产制令才会优化生产顺序）  合并生产优化 未来 N 天内，相同产品 / 工装模具 / 物料 / 特征的工单合并一起做优化  库存、外购料到货时间约束排程 供应商回复的采购交期影响生产订单的最早允许开工时间。 设备工作日历（未来一段时间设备的开机计划） 休息时间 班次信息 设备基本资料 设备排班计划 APS 排产 生产单的计划开始、计划时 间。可视为准确的交期 异常预警，订单逾期红 色显示 给出每道工序的开始、结 束时间、甘特图 在未来每一天、设备的资源、任务情况 在每日工作中心任务表（可自动下发至车间、产线、机台） 在哪一天、哪个班次、什么时间，哪个工作中 心，做哪张生产单，哪道工序、多少数量，多 少工时 2.5 生产线旁边安工控终端，真正将系统搬到生产一线 机台、产线旁边就近配置触摸屏工业电脑，生产计划直接下发至工作中心；换产、员工上工、调机、开工、首 件、巡检、工序报工、工序转出、工序转入、安灯呼叫、设备保养等等作业数据采集。 未 开 机 开 机 闲 置 换 单 待 生 产 作业计划查看 生产开始 工序报工 检验数据录入 工序交接 设备保养 设备点检 异常上报 2.5.1 蝶阀生产过程关键采集节点说明 工单用料批次追溯 仓库 自动 / 手动机加线 1. 发料 1. 上 料 扫 描 ： 采 集 生 产 单 号、产线 / 机台、品号、 供应商、批次 / 炉号、数 量 2. 发料扫描确定后，自动完 成 ERP 的出库记录及扣将 库存 功能核心 管理要点 2. 机加工 功能核心 机加在制品二维码赋 码，实现单件追溯 1. 开工汇报，记录作业员 2. 机加工生产下线镭雕在制 品序号二维码，扫描验证 二维码的正确性，并自动 完成工序进度报告 3. 扫描二维码，记录采集电 子游标卡尺的数值，自己 记录检验数据，根据检验 标准判定是否合格 4. 扫描二维码，选择产品不 良原因，完成不良报工 管理要点 烘烤 3. 烘烤 功能核心 1. 开工汇报：选择生单号、 扫描设备编号、扫描员工 编号，输入数量、记录批 次、作业人、烤箱号、烘 烤数量，烘烤开始时间、 批次 2. 完工汇报：填写烘烤温 度、点检烘烤结束，记录 生产批次、烘烤日期、烘 烤时长、烘烤温度。 管理要点 烤箱、日期、烘烤时 间，烘烤温度采集 喷涂 4. 喷涂 - 上 挂 功能核心 1. 挂具镭雕序号二维码 2. 在制品序列号绑定挂具二 维码 管理要点 喷涂 5. 喷涂 - 下 挂 功能核心 1. 产品序号二维码：扫描挂具二 维码，系统自动采集涂层测厚 数据后，连接 UV 镭雕机镭雕产 品序号二维码。 2. 记录每个蝶阀产品的二维码、 涂层厚度数据；自动完成工序 进度报告 3. 扫描产品二维码，录入油漆颜 色、厚度、老化、防腐参数 管理要点 挂具二维码信息转移至 产品新打二维码上 在产品二维码绑定 挂具二维码 阀门产品内孔直径测量数 据的采集，判定，传输 精车内孔 精车叶片 6 蝶阀内孔精加工 . 1. 开工汇报，记录作业员 2. 完工：取得电子内径百分 表的数据自动完成完工汇 报，实时记录加工精度、 粗糙度信息（评定：优、 良、差） 3. 不良报工：扫描产品二维 码，选择不良原因 功能核心 管理要点 7. 叶片适配精加工 功能核心 叶片匹配精车阀门内孔直 径数据信息进行精车加工 管理要点 装配及压力检测 8. 装配 功能核心 1. 开工汇报，记录作业员 2. 自动装配线：装配开始扫 产线二维吗；手动装配： 装配结束后用 PDA 扫描 工牌、依次 扫描装配完成 的产品二维码即可 3. 检测工位安装固定扫描枪 及采集检验数据 管理要点 阀门装配人员、装配工位、 压力检测数据采集，判定 油压检测 9. 检测 功能核心 1. 四个检测工位检测数据准 确采集上传 2. 检测的产品必须与对应相 应的检测数据 3. 自动采集检验数据 管理要点 包装 / 仓库 10. 包装入 库 功能核心 1. 根据生产任务及包装标准 打印产品外箱条码标签 2. 装箱扫描：粘贴外箱标 签，手持 PDA 扫描外箱 标签，再扫描产品二维 码， 3. 入库扫描：手持 PDA 选 择仓库、扫描外箱标签， 完成入库扫描，自动完成 ERP 的入库。 管理要点 条码化包装与入库扫描 阀门产品的油压检测数 据采集，判定 1. 开工汇报，记录作业员 2. 任务接收：根据精车的加 工结果自动显示叶片的加 工要求、数量，系统自动 记录叶片测量数据 3. 叶片加工完成，检测数据 自动采集进行汇报完工数 量。 蝶阀生产过程关键采集节点说明 蝶阀车间设备管理 -- 设备联网数据采集与监控 服 务 器 生产计划 设备实时 状态监控 FANUC Series oi Mate-TC *1 启停信号、加工数量 X\Y\Z\A\C 坐标、负载主轴转速、倍率、负 载、进给、程序运行状况、报警信息 FANUC Series oi MF *18 加装 网卡 开工汇报 数控程序上传 数控程序下载 工序汇报 图形报表 统计分析 目视化 电子看板 SCADA 系统 广州数控 GSK928*1 叶片加工设备 SCADA 系统 装配线、油压检测 装配工位；设备运行状态、产量、节拍、设备异常原因 检测工位；上腔正压、下腔正 / 负压检测结果、合格、不合格量 机械手 *3 启停信号、异常原因 2.5 蝶阀车间硬件布局规划 办公室 橡胶仓库 橡胶生产区 实验室 阀门产 品展示区 1# 自动机加线 2# 自动机加线 3# 自动机加线 手动加线 精车内孔 烘烤 喷涂线 叶片加工 手工 装配 上 挂 下 挂 蝶阀仓库区域 蝶阀装配线 油压 检测 出货 手工检测 服务器 *2 云服务器 *1 交换机 *1 无线路由器 *3 激光镭雕机 *4 UV 激光镭雕机 *1 精车内孔 PAD 手持扫描枪 *5 固定式扫描头 *20 标签打印机 *1 工业触控电脑 *14 电子内径百分表 *2 电子外径千分尺 *2 电子游标卡尺 *2 电子涂层测厚仪 *1 液晶电视机 *1( 现场已一个 ) 三菱 S7-1200 通讯模块 *3 办公室 橡胶仓库 橡胶生产区 实验室 阀门产 品展示区 1# 自动机加线 2# 自动机加 线 3# 自动机加 线 手动加线 精车内孔 烘烤 喷涂线 叶片加工 上 挂 下 挂 蝶阀仓库区域 包装 装箱 精车内孔 2# 自动机加线 3# 自动机加线 1 2 3 4 6 7 阀门机加精车工序：阀门产品二维码赋码，实现单件追溯 阀门加工设备运行参数自动采集，阀门检测结果自动采集 / 判 定，工序报工，工序不良汇报等 1 2 阀门烘烤工序：阀门烘烤工序数据采集 进炉时间，烘烤温度采集，工序报工等 阀门喷涂工序：阀门二维码转码，实现单件追溯 阀门实现二维码转码，阀门喷涂检测结果自动采集 / 判定， 工序报工，工序不良汇报等 4 阀门精车内控 & 适配叶片精车工序：阀门产品测量数据自动 采集 / 判定传输，实现单件追溯 加工设备运行参数自动采集，阀门内孔测量数据自动采集 / 判 定和实时传输，叶片测量数据自动采集 / 判定，工序报工，工 序不良汇报等 6 阀门包装装箱工序：条码化装箱，实现阀门产品追溯 阀门包装作业人员，包装时间，包装过程检查，包装工序报 告，阀门二维码与包装码绑定，实现追溯。 5 阀门装配测试工序：装配过程追溯、压力 数据采集 / 判定