中鐵隆昌
中鐵隆昌鐵路器材有限公司(以下簡稱“中鐵隆昌”)是中國鐵建重工集團股份有限公司的全資子公司,是國家級高新技術(shù)企業(yè),是中國“鐵道器材開發(fā)中心研究發(fā)展基地”。公司主要生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)業(yè)包括扣件系統(tǒng)、摩擦材料和特種零部件三大產(chǎn)業(yè)板塊。
圖 中鐵隆昌核心產(chǎn)品
項目一:
一、業(yè)務(wù)特點
中鐵隆昌主要產(chǎn)品包括鐵路用彈條扣件及螺栓,主要工藝包括下料、冷/熱壓成型,機械加工,熱處理等工藝。其生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)最主要的挑戰(zhàn)是需要兼顧大批量生產(chǎn)和多品種、小批量制造模式。
中鐵隆昌的主力產(chǎn)品具備典型的批量制造特點,產(chǎn)品標準化程度較高、產(chǎn)量大。另一方面,公司同時還承接了大量小批量或非標產(chǎn)品(以螺栓為典型)的生產(chǎn)訂單,造成了生產(chǎn)、物流及質(zhì)量管理的需求較為復(fù)雜。主要有以下幾點:
產(chǎn)能與交付之間的矛盾難以調(diào)和:對于標準化、大批量生產(chǎn)的訂單而言,計劃調(diào)度體系優(yōu)先考慮的目標通常是減少換產(chǎn),提高產(chǎn)能及設(shè)備的利用率。而對于多品種、小批量生產(chǎn)的訂單而言,目標則變成了如何促進確保產(chǎn)品的準時化交付上。中鐵隆昌同時存在兩類模式并且共用生產(chǎn)資源,依靠人工的經(jīng)驗判斷生產(chǎn)瓶頸,往往顧此失彼,達不到最優(yōu)化排產(chǎn)的結(jié)果。
生產(chǎn)資源配置存在浪費:傳動的調(diào)度手段,包括生產(chǎn)協(xié)調(diào)會議、紙質(zhì)工單下達和收集、人工協(xié)調(diào)物料領(lǐng)用等,在應(yīng)對生產(chǎn)插單及異常時需要重走流程,反復(fù)溝通,管理成本高,反應(yīng)慢,作業(yè)拉動不及時出現(xiàn)資源閑置、在制品積壓等問題,成為了制約企業(yè)生產(chǎn)能力的痛點。
批次追溯與管控難:中鐵隆昌在流水線上通常采取連續(xù)生產(chǎn)的模式,而半成品在下線后還需要進行熱處理、表面處理等多道工藝,物料存在分批次加工及外協(xié)。傳統(tǒng)批次管理方式只能以時間、班次的形式對物料批次進行區(qū)分和管理,無法滿足鐵路器材產(chǎn)品對物料批次和質(zhì)量追溯的嚴格要求。
過程質(zhì)量管控的難:中鐵隆昌的生產(chǎn)自動化程度較高,生產(chǎn)節(jié)拍短,一旦生產(chǎn)工藝出現(xiàn)偏差,帶來的可能是大批量產(chǎn)品的連續(xù)報廢,對于過程質(zhì)量管控的要求較高。而傳統(tǒng)的過程管控主要依賴生產(chǎn)工人對設(shè)備參數(shù)及運行狀態(tài)的觀察與巡視,而且監(jiān)控的效果會受到人員經(jīng)驗、責(zé)任心的差異的影響,使得車間難以實現(xiàn)對工藝的實時監(jiān)控,難以對重大的質(zhì)量風(fēng)險進行有效的管控。
成本精細化管控難以實現(xiàn):由于數(shù)據(jù)采集能力和實時性無法保障,中鐵隆昌采取了傳統(tǒng)的成本管理法,即將一段時間的總生產(chǎn)成本均攤到產(chǎn)品上,計算得到理論的單耗值。由此得到的產(chǎn)品單耗是“絕對不準確的”,而且由于采用了平攤的方式,無法體現(xiàn)產(chǎn)品在不同工作中心、不同時段、不同批次下的單耗差異,使得對影響成本的因素的分析與成本的優(yōu)化控制活動難以開展。
二、實現(xiàn)功能及成效
針對上述的需求,中鐵隆昌于2018年底正式啟動了MES系統(tǒng)建設(shè)項目。通過建設(shè)制造運行管理平臺,實現(xiàn)了全廠生產(chǎn)、質(zhì)量、物流、設(shè)備、能源等管理業(yè)務(wù)的一體化協(xié)同管理。結(jié)合此前完成產(chǎn)線自動化改造建設(shè),實現(xiàn)了智能排程和調(diào)度、設(shè)備數(shù)據(jù)實時采集、生產(chǎn)過程實時監(jiān)控、質(zhì)量在線檢驗與預(yù)警、設(shè)備預(yù)防性維護、批次與質(zhì)量溯源等目標。
圖 中鐵隆昌MES/MOM項目實現(xiàn)的業(yè)務(wù)目標
通過項目的實施,MES/MOM成為智能制造的大腦,通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動設(shè)備從而實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。例如,智能排程 和調(diào)度、拉動物料和模具準備、生產(chǎn)過程防呆防錯、驅(qū)動在制品周轉(zhuǎn)、在制品的自動規(guī)則抽樣、在線檢驗與質(zhì)量預(yù)警、設(shè)備的預(yù)防性維護、生產(chǎn)過程的遠程監(jiān)控等功能實現(xiàn)了對人的進一步的解放。
圖 MES/MOM定義制造和驅(qū)動制造
設(shè)備的自動化減少對人的體力勞動的依賴;通過MES/MOM等軟件系統(tǒng),部分替代了人腦,進一步減少了對低附加值腦力勞動的依賴,人可以從中得以解放,從而可以從事更有價值的工作。現(xiàn)在來到車間,已看不到滿是工人的手工流水線,取而代之的是全自動化的流水線,自動上料裝置、機械臂、自動輸送線、在線檢測裝置、智能大屏……
圖 MES驅(qū)動下的自動化生產(chǎn)
系統(tǒng)實現(xiàn)的特點功能和應(yīng)用成效:
1. 生產(chǎn)計劃管理精細化,提升計劃準確性
在本項目中,通過在生產(chǎn)排程功能基礎(chǔ)設(shè)置里細化設(shè)備產(chǎn)能、效率,其中支持將每個設(shè)備的產(chǎn)能細化到一件產(chǎn)品、時間上細化到分鐘、安裝拆卸加工轉(zhuǎn)運等每一個小環(huán)節(jié),進而可以針對每個訂單計算出更準確的總體加工時長、規(guī)劃更準確的生產(chǎn)班次、更充分的利用產(chǎn)能。
排產(chǎn)功能可以配合企業(yè)工作日歷、設(shè)備維護維修計劃即時更新設(shè)備產(chǎn)能設(shè)置、考慮緊急插單計劃、結(jié)合物料實時庫存,實現(xiàn)排程結(jié)果的即時滾動更新。
圖 中鐵隆昌生產(chǎn)計劃資源甘特圖示例
通過排產(chǎn)及可視化功能,系統(tǒng)能夠協(xié)助管理人員對產(chǎn)能利用率優(yōu)化,降低調(diào)度員的工作強度,全面提升生產(chǎn)計劃管理的準確性。
2. 生產(chǎn)過程管理透明化,為產(chǎn)品進度監(jiān)控、成本分析提供支撐
系統(tǒng)上線后,只需要一名生產(chǎn)調(diào)度人員在生產(chǎn)指揮中心,借助實時數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng),實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)控。這包括:
在線報工:生產(chǎn)工序每天按班次進行匯報,實時更新訂單的生產(chǎn)進度,為生產(chǎn)排程的滾動更新提供數(shù)據(jù)支持、為生產(chǎn)插單等計劃調(diào)整提供決策支撐。
工序信息:工序匯報要求記錄每個工序的投入與產(chǎn)出數(shù)據(jù),通過投入產(chǎn)出差異報表對大量數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)出率相對低的工序。
參數(shù)監(jiān)控:進一步通過產(chǎn)品質(zhì)量檢驗結(jié)果和設(shè)備參數(shù)的分析,改進工藝參數(shù)或設(shè)備性能,可以達到提升產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
圖 中鐵隆昌生產(chǎn)指揮中心
3. 優(yōu)化產(chǎn)品批次管理,提升可追溯性
中鐵隆昌公司在項目的建設(shè)過程中對物料的編碼規(guī)則和追溯數(shù)據(jù)體系進行了改善。這包括:
通過系統(tǒng)中對批次編號的統(tǒng)一管理和自動生成,保證了產(chǎn)品批次的唯一性,即使在復(fù)雜的生產(chǎn)與物流分、合批情況下,仍然能夠保證提升產(chǎn)品批次的可追溯性,并為產(chǎn)品質(zhì)量提升、使用年限提升、追溯需求加強預(yù)留足夠的空間。
通過在生產(chǎn)、物流、質(zhì)量業(yè)務(wù)活動的數(shù)據(jù)與批次信息歸集與關(guān)聯(lián),形成基于產(chǎn)品制造BOM的產(chǎn)品檔案,能夠完整追溯制造全過程的人機料法環(huán)測信息,并實現(xiàn)了基于樹狀架構(gòu)的便捷查詢。
圖 基于樹狀架構(gòu)的追溯
圖 追溯明細的查詢
4. 生產(chǎn)數(shù)據(jù)可靠性提升
MES/MOM系統(tǒng)上線后,系統(tǒng)通過軟硬一體化的手段,實現(xiàn)關(guān)鍵的生產(chǎn)進度、工藝參數(shù)的在線采集,避免人工干預(yù)產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯、漏及篡改的風(fēng)險,提高的數(shù)據(jù)的準確性和及時性。這包括:
生產(chǎn)進度控制:通過與SCADA系統(tǒng)集成,實現(xiàn)配備并利用SCADA系統(tǒng)集成工位上的激光計數(shù)數(shù)據(jù),實現(xiàn)投入產(chǎn)出、合格品及不合格品的實時、精確計數(shù)。員工通過車間看板監(jiān)控產(chǎn)品生產(chǎn)進度,準確控制產(chǎn)品的加工數(shù)量,減少返工、增補、多投入等各種原因帶來的成本損失,提升經(jīng)濟效益。
在線成本管理:同時工序匯報時也從SCADA數(shù)據(jù)庫實時讀取真實的加工數(shù)據(jù),能夠更準確的分析每種產(chǎn)品每個工序的投入產(chǎn)出、在制品在工序間的物流情況,為成本分析和控制提供更好的數(shù)據(jù)支撐。
圖 基于移動端的在線數(shù)據(jù)采集與匯報
圖 工序信息統(tǒng)計
5. 質(zhì)量檢驗電子化填補數(shù)據(jù)空白,為質(zhì)量控制數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)
MES/MOM系統(tǒng)上線后,完全取代了原來在ERP系統(tǒng)中使用的QMS模塊,將質(zhì)量檢驗數(shù)據(jù)采集完全轉(zhuǎn)移到線上,填補了質(zhì)量分析數(shù)據(jù)源的空缺。工序檢驗全部在線上執(zhí)行,員工使用移動PDA以及立式固定終端進行申請報檢、檢驗數(shù)據(jù)采集。這包括:
數(shù)據(jù)質(zhì)量提升:實現(xiàn)檢驗結(jié)果即時、在線匯報,避免紙質(zhì)單據(jù)流轉(zhuǎn)破損丟失、記錄的字跡不清無法辨識、紙質(zhì)單據(jù)難以保存和查閱等諸多問題。
在線質(zhì)量分析:質(zhì)量數(shù)據(jù)線上存檔后,可以很方便的與質(zhì)量分析系統(tǒng)集成,為其提供質(zhì)量分析的全部數(shù)據(jù),甚至在MES/MOM系統(tǒng)中建設(shè)質(zhì)量分析報表,極大程度提高了工作效率。
圖 質(zhì)量檢驗活動在線管理
圖 設(shè)備儀器數(shù)據(jù)采集
圖 在線質(zhì)量控制圖生成
6. 自動化計算取代復(fù)雜人工操作,提升過程質(zhì)量控制的效率和準確性
MES/MOM系統(tǒng)通過輔助人員對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行實時的計算與判斷,能夠?qū)崿F(xiàn)部分管理上自動化,提升過程質(zhì)量控制的效率和準確性。這包括:
取樣標準自動計算:可以在系統(tǒng)中設(shè)置取樣程序,系統(tǒng)根據(jù)報檢數(shù)量自動計算抽樣數(shù)量和合格標準,員工只需要按要求錄入規(guī)定數(shù)量的檢驗結(jié)果,系統(tǒng)自動判定每個結(jié)果是否合格,以及是否符合國家或企業(yè)的抽樣標準。
測量結(jié)果自動計算:建立檢驗方案時,定義好多次測量求平均值、或最大值、甚至一些更加復(fù)雜的計算公式,員工在采集數(shù)據(jù)時,只需要錄入簡單的原始測量值,系統(tǒng)會自動進行計算。員工不在需要隨身攜帶計算器、甚至反復(fù)計算校驗,降低檢驗員的工作強度和工作難度,數(shù)據(jù)記錄準確性有了質(zhì)的提升。
圖 系統(tǒng)根據(jù)標準固化測量次數(shù)
圖 根據(jù)測量結(jié)果在線判斷需要二次檢驗
7. 生產(chǎn)執(zhí)行與設(shè)備維護協(xié)調(diào)管理,提升資源利用率
通過將設(shè)備點檢、維修、維護活動與生產(chǎn)的計劃、調(diào)度與執(zhí)行業(yè)務(wù)緊密結(jié)合,提升生產(chǎn)執(zhí)行與設(shè)備維護的協(xié)同效果,進而提升資源的利用率。這包括:
計劃協(xié)同:生產(chǎn)排程過程中,將設(shè)備的維護計劃作為一條限制規(guī)則,將設(shè)備維護時段的設(shè)備不作為有效資源考慮,維護計劃和生產(chǎn)計劃一起考慮,合理安排,最大效率使用生產(chǎn)設(shè)備,避免搶占設(shè)備出現(xiàn)生產(chǎn)事故、或者干擾生產(chǎn)進度帶來生產(chǎn)混亂等問題。
維修知識庫:維修項目組聯(lián)合設(shè)備管理部門一起梳理歷史的設(shè)備維修記錄,歸納整理出常見故障以及對應(yīng)的維修方式,形成初版知識庫,并作為設(shè)備故障保修時的下拉列表型參數(shù)。
設(shè)備異常協(xié)同:員工在生產(chǎn)工位上可直接匯報設(shè)備異常,故障描述與參數(shù)可配置為下拉選項,設(shè)備異常的審批、處理、反饋與關(guān)閉全部在線上閉環(huán)完成,完全替代手寫紙質(zhì)故障申報單帶來的書寫、辨別、流轉(zhuǎn)、存放等一系列問題。
圖 設(shè)備維保計劃及狀態(tài)監(jiān)控
8. 模具壽命管理進一步提升生產(chǎn)計劃準確性,降低成本
系統(tǒng)實現(xiàn)了對模具壽命的監(jiān)控與預(yù)警。通過模具壽命管理功能與生產(chǎn)工作匯報綁定使用,每次工作匯報時,系統(tǒng)根據(jù)模具原始壽命或剩余壽命,以及本次生產(chǎn)中加工的產(chǎn)品數(shù),計算出模具的剩余壽命,如果小于安全值,則提示員工準備更換模具。
避免了沒有模具壽命預(yù)測時模具的突然性損壞,降低了企業(yè)成本和模具庫存,同時避免突然停機影響后續(xù)的生產(chǎn)計劃,多方面促進企業(yè)的生產(chǎn)效益提升。
圖 模具壽命監(jiān)控與預(yù)警
三、總結(jié)
中鐵隆昌作為鐵路、軌道交通建設(shè)的重要材料供應(yīng)源,此次上線MES/MOM項目后,從計劃、生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備、模具等多個方面深入優(yōu)化業(yè)務(wù)模式,通過MES/MOM系統(tǒng)配合管理制度雙管齊下,提高以生產(chǎn)為核心的工作效率和資源利用率,降低企業(yè)成本,提升企業(yè)效益,并且為以后的業(yè)務(wù)擴展、質(zhì)量提升提供明確的方向指引和數(shù)據(jù)支撐。
項目二:
一、項目概述
為滿足中國鐵建重工集團股份有限公司關(guān)于“兩型、三化、九力”的發(fā)展戰(zhàn)略要求,依據(jù)總體規(guī)劃,一期在中鐵隆昌建設(shè)制造執(zhí)行系統(tǒng)(以下簡稱“MES系統(tǒng)”),實現(xiàn)了數(shù)字化制造的全過程貫通和生產(chǎn)過程的信息化統(tǒng)一管控。
經(jīng)過中鐵隆昌MES系統(tǒng)一期項目建設(shè),解決了制造數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)信息化“從無到有”的問題,并且在一些方面顯著促進了業(yè)務(wù)改善。由于一期項目覆蓋業(yè)務(wù)和功能有限,且在系統(tǒng)的應(yīng)用過程中業(yè)務(wù)部門不斷產(chǎn)生了新的需求,需要通過二期項目建設(shè),對MES系統(tǒng)進一步擴展和深度開發(fā)。
二、項目目標
示范線在項目立項之初,設(shè)立了八大建設(shè)目標:
直接材料成本的統(tǒng)計和控制。實現(xiàn)基于產(chǎn)品生產(chǎn)批次的直接材料成本統(tǒng)計、控制和分析。為進一步壓縮生產(chǎn)周期、強化工序卡控和消除浪費打下基礎(chǔ)。
生產(chǎn)活動的全面拉動。通過計劃管理實現(xiàn)包括訂單間的拉動,生產(chǎn)工序間的拉動,生產(chǎn)對非生產(chǎn)活動(質(zhì)量檢驗,物流配送,工裝模具準備等)拉動。
促進在制品流動。通過基于標準化容器的物流控制與追溯,現(xiàn)場看板拉動,業(yè)務(wù)在線協(xié)同等方式,促進在制品小批量、準時化的流轉(zhuǎn),減少在制品積壓及帶來的浪費。
生產(chǎn)過程的自働化。通過對生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)采集與校驗,實現(xiàn)對于生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)異常、物料物流異常、質(zhì)量異常等事件的在線察覺和卡控,避免返工、不良品流出。
基于統(tǒng)計分析的質(zhì)量在線控制。通過對質(zhì)量檢驗業(yè)務(wù)的閉環(huán)管理及在線的分析,實現(xiàn)對質(zhì)量異常趨勢的實時判斷和預(yù)警,提前發(fā)現(xiàn)并排除質(zhì)量風(fēng)險。
生產(chǎn)資源的TPM落實。通過對工裝、模具、生產(chǎn)設(shè)備的運行履歷及閉環(huán)管理,能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)資源使用壽命的預(yù)判,保障生產(chǎn)資源的正常使用和運行。
基于SCADA集成應(yīng)用的軟硬一體化。通過與SCADA系統(tǒng)的集成應(yīng)用,實現(xiàn)實時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與歸集,并可實現(xiàn)工藝參數(shù)的自動下達。
問題暴露與持續(xù)改善。通過對生產(chǎn)過程的透明化監(jiān)控及事后的人機料法環(huán)測追溯數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,對生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的浪費及異常進行統(tǒng)計,并對關(guān)聯(lián)因素進行分析,實現(xiàn)持續(xù)改善。
三、規(guī)劃設(shè)計
為了實現(xiàn)項目立項的八大建設(shè)目標,結(jié)合智能制造和精益的理念,建立全生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)追溯??紤]到中鐵隆昌的組織架構(gòu)和業(yè)務(wù)職能,本項目劃分以下六個模塊進行設(shè)計執(zhí)行。
工藝管理模塊:支持多版本工藝路線,跨車間工藝路線的復(fù)雜業(yè)務(wù)場景。
生產(chǎn)管理模塊:支持精益生產(chǎn)排程、生產(chǎn)批次的拆分合并、生產(chǎn)工作匯報等生產(chǎn)精益化管理。
質(zhì)量管理模塊:支持來料檢驗、生產(chǎn)過程、成品檢驗類型,自檢/互檢/專檢/總檢等不同檢驗類型。
設(shè)備管理模塊:支持設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備維修維護計劃、建立設(shè)備故障字典等功能。
物料物流模塊:支持物料配送需求、在制品管理、物料轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出的追溯管理。
統(tǒng)計分析模塊:支持對生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備、成本等進行統(tǒng)計分析。
四、應(yīng)用成效
中鐵隆昌MES二期系統(tǒng)實施前后價值呈現(xiàn):
從工務(wù)器材車間的1個品類2條產(chǎn)線,覆蓋到2個園區(qū)6個廠房所有產(chǎn)線,讓MES和中鐵隆昌的信息化系統(tǒng)更好地進行交互。
通過對訂單工單的拆分合并做優(yōu)化靈活處理,更好地符合車間的復(fù)雜多變的業(yè)務(wù);解決了制動部件車間不同工序產(chǎn)物的編碼不斷變化的線上處理邏輯,極大地減少以前手工填寫的錯誤率,提升了匯報的準確率和效率;解決了機加車間工藝變化復(fù)雜、質(zhì)量過程追溯難的問題;
優(yōu)化了工務(wù)器材車間的訂單層級、按產(chǎn)線排產(chǎn)、設(shè)備故障卡控的排程方式,便捷地解決了線下排程問題;優(yōu)化了模具管理方式,能透明化、系統(tǒng)化管理模具的出入庫和使用記錄;優(yōu)化了設(shè)備故障處理方式,解決了設(shè)備與維修備件脫離的問題,且結(jié)合匯報時間進行設(shè)備運行狀態(tài)的統(tǒng)計分析管理。
五、總 結(jié)
此次項目實現(xiàn)了基于計劃生產(chǎn)調(diào)度體系的全面拉動,進一步開展系統(tǒng)建設(shè),滿足精益生產(chǎn)和精細管理工作推進的需求,基于看板拉動和業(yè)務(wù)協(xié)同功能落實提升一、二園區(qū)之間,生產(chǎn)工序之間,生產(chǎn)與物流、質(zhì)量、維修維護活動之間的準時化協(xié)作,降低生產(chǎn)活動中的中斷、繞道、等待、回流等浪費,降低在制品水平并提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。