信息化在鍛造行業(yè)的應(yīng)用

文/趙紅軍，宋偉，陸金明，王長(zhǎng)華·江蘇太平洋精鍛科技股份有限公司

目前對(duì)鍛造制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，從企業(yè)外部環(huán)境要求來(lái)看，客戶(hù)要求更高的產(chǎn)品價(jià)值和服務(wù)附加值，宏觀(guān)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境變化頻繁，同時(shí)過(guò)度的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)的利潤(rùn)壓力增大，但股東也要更高的投資回報(bào)，又面臨著競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)業(yè)升級(jí)智轉(zhuǎn)型，而且社會(huì)對(duì)于合規(guī)性要求趨于增強(qiáng)。從企業(yè)內(nèi)部管理需求來(lái)分析，人工成本的不斷增漲，人口紅利不復(fù)存在，新產(chǎn)品的迭代速度加快，對(duì)于產(chǎn)銷(xiāo)研同步協(xié)調(diào)要求不斷提高，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率提升日益困難，質(zhì)量穩(wěn)定性差，常常事后反映，管理體系復(fù)雜，易形成信息孤島，現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)情況不能及時(shí)反饋給決策者，從而導(dǎo)致基于現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行的生產(chǎn)指導(dǎo)決策不能及時(shí)做出，從而降低了生產(chǎn)效率。

綜上所述，鍛造企業(yè)需要加快智能制造建設(shè)的步伐，而智能制造的本質(zhì)是設(shè)備、物料、人員信息、加工等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息實(shí)時(shí)更新、實(shí)時(shí)傳遞、實(shí)時(shí)決策、實(shí)時(shí)信息可視化，從而實(shí)現(xiàn)包括設(shè)計(jì)、工藝、制造、物流、入庫(kù)、包裝、出庫(kù)等制造全業(yè)務(wù)過(guò)程的智能化。

智能制造在鍛造行業(yè)中主要包括如下業(yè)務(wù)部分的智能化: ⑴制造裝備的智能化；⑵物料的智能化；⑶物流的智能化；⑷制造過(guò)程的智能化；⑸包裝的智能化；⑹倉(cāng)儲(chǔ)出入庫(kù)的智能化；⑺生產(chǎn)制造管理控制體系的智能化；⑻質(zhì)量管理的智能化；⑼能源管理的智能化；⑽生產(chǎn)仿真：工廠(chǎng)布局仿真、物流仿真、制造過(guò)程的智能化仿真。

元代男子的服飾有漢族的圓領(lǐng)、交領(lǐng)袍，也有本民族的質(zhì)孫服，其形制與深衣類(lèi)似，衣袖窄瘦，下裳較短，衣長(zhǎng)至膝下，在腰間有無(wú)數(shù)褶裥，形如現(xiàn)今的百褶裙，在腰部還加有橫襕。領(lǐng)型有右衽交領(lǐng)、方領(lǐng)和盤(pán)領(lǐng)。下穿小口褲，腳穿絡(luò)縫靴。服色以白、藍(lán)、赭為主。此外，元代服飾在質(zhì)料上發(fā)生了較大變化，由于棉花的廣泛種植，棉布成為服飾材料的主要品種。

信息化的總體架構(gòu)

鍛造行業(yè)的信息化規(guī)劃是基于公司總體發(fā)展戰(zhàn)略，逐步分解，按5 年一個(gè)階段，從自動(dòng)化、數(shù)字化到網(wǎng)絡(luò)化、智能化，從試點(diǎn)示范、推廣普及到形成格局，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字化企業(yè)。

從企業(yè)內(nèi)部信息傳遞的縱向?qū)哟蝸?lái)說(shuō)，企業(yè)內(nèi)部管理信息系統(tǒng)如圖1 所示。

隨著公司發(fā)展，管理信息化方面逐漸上了ERP、PLM、MES、OA、HR 等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在當(dāng)時(shí)解決了一些局部分散的問(wèn)題，但其問(wèn)題也隨著應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)量的增加暴露出來(lái)。開(kāi)發(fā)單位來(lái)自不同的公司，各應(yīng)用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)孤立等，形成了一個(gè)信息孤島。隨著時(shí)代的發(fā)展，企業(yè)迫切需要把自身業(yè)務(wù)精簡(jiǎn)化、自動(dòng)化，使得內(nèi)部業(yè)務(wù)直接實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，所有應(yīng)用系統(tǒng)之間的集成將成為信息化系統(tǒng)發(fā)展的最終目標(biāo)。

因此根據(jù)上述系統(tǒng)圖，進(jìn)行整體的規(guī)劃、分步實(shí)施。

通過(guò)智能化改造，實(shí)現(xiàn)制造的智能化

制造裝備的智能化改造

實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)(工作、故障、維修等)的智能化，統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口協(xié)議，從底層實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)報(bào)表，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備提取數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)有軟件進(jìn)行利用，此外實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的終端信息智能化，并做到設(shè)備執(zhí)行任務(wù)可視化，過(guò)去、現(xiàn)在、計(jì)劃加工的物料信息做到可視化顯示，以及設(shè)備維修的智能化，預(yù)防性維修的及時(shí)提示，設(shè)備智能化改造如圖2 所示，設(shè)備數(shù)據(jù)采集如圖3 所示。具體分為4 個(gè)子階段：

第一步，通過(guò)對(duì)部分典型重關(guān)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)管控，對(duì)車(chē)間耗用電能進(jìn)行智能化管理，實(shí)現(xiàn)虛擬化工廠(chǎng)。

第二步，通過(guò)對(duì)典型重關(guān)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)管控以及對(duì)尚不具備聯(lián)網(wǎng)功能的重關(guān)機(jī)床進(jìn)行智能化改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)全集團(tuán)范圍內(nèi)重關(guān)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)管控。

第三步，通過(guò)對(duì)重關(guān)設(shè)備和重體力勞動(dòng)崗位進(jìn)行自動(dòng)化機(jī)器人或者機(jī)械手改造，實(shí)現(xiàn)重體力勞動(dòng)崗位或存在風(fēng)險(xiǎn)崗位的機(jī)器替代人。

第四步，對(duì)重關(guān)設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的智能化改造，如使用物聯(lián)網(wǎng)、RFID 等技術(shù)，使其具備與其他設(shè)備、車(chē)間內(nèi)部搬運(yùn)工具、物料進(jìn)行自主通信以及按照預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行自主化動(dòng)作的功能。提升制造的智能化程度，逐步實(shí)現(xiàn)少人化甚至無(wú)人化制造。

制造管控系統(tǒng)的智能化改造

引進(jìn)成熟的制造執(zhí)行系統(tǒng)(圖4)與設(shè)備管控層進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向通信，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程、設(shè)備管理的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)決策，以及工藝過(guò)程的工藝要求、物料需求等信息自動(dòng)更新，設(shè)計(jì)與工藝信息實(shí)時(shí)電子化發(fā)布以及刀具、模具智能化管理和排產(chǎn)的智能化。

進(jìn)一步對(duì)CAD、CAE、CAM、PLM 等技術(shù)軟件進(jìn)行持續(xù)改善，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、模擬、工藝、制造產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化制造。

實(shí)現(xiàn)MES 系統(tǒng)與ERP 系統(tǒng)數(shù)據(jù)、PLM 系統(tǒng)數(shù)據(jù)、協(xié)同辦公系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和流程的集成，并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用終端移動(dòng)化。

實(shí)現(xiàn)物料的智能化以及內(nèi)部制造物流的智能化

物料的智能化

物料的識(shí)別采取智能化方式，如二維碼以及RFID對(duì)物料或者物料容器進(jìn)行標(biāo)識(shí)；對(duì)料框采用二維碼或者RFID，實(shí)時(shí)更新內(nèi)部物料的數(shù)量、物料號(hào)、質(zhì)量信息等情況。

物流的智能化

物流流動(dòng)的路線(xiàn)智能化，從原材料入庫(kù)開(kāi)始到產(chǎn)品出庫(kù)之間每個(gè)過(guò)程，物料流動(dòng)路線(xiàn)自動(dòng)規(guī)劃、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)搬運(yùn)和物料的信息實(shí)時(shí)自動(dòng)更新如圖5 所示。

圖5 物料的識(shí)別&AGV 物流

實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理、包裝等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的智能化

質(zhì)量管理的智能化

⑴生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)的智能化。物料在流動(dòng)過(guò)程中，加工產(chǎn)品經(jīng)過(guò)智能化檢測(cè)后，只有合格產(chǎn)品才流轉(zhuǎn)到下一個(gè)工序；各種不合格品按照預(yù)先定義的規(guī)則自動(dòng)執(zhí)行處理程序。

圖6 質(zhì)量平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控

⑵質(zhì)量管理數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控(圖6)。有效收集物料在生產(chǎn)和物流作業(yè)環(huán)節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，每道工序的完成，記錄其檢驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)及結(jié)果等，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的全過(guò)程，使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)采、銷(xiāo)、生產(chǎn)中物料的追蹤監(jiān)控和追溯等目標(biāo)，最后利用數(shù)據(jù)建立質(zhì)量計(jì)劃、過(guò)程控制、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、異常處理、管理決策、問(wèn)題關(guān)閉的質(zhì)量閉環(huán)管理平臺(tái)，最終形成經(jīng)驗(yàn)庫(kù)與分析報(bào)表打造來(lái)源可塑、去向可查、責(zé)任可追的質(zhì)量閉環(huán)追溯系統(tǒng)。

包裝的智能化

按規(guī)定的數(shù)量、規(guī)定的容器、追溯特征參數(shù)，包裝容器自動(dòng)進(jìn)行包裝。

倉(cāng)儲(chǔ)管理的智能化

入庫(kù)和出庫(kù)全部按照預(yù)先定義的先進(jìn)先出等規(guī)則自動(dòng)化執(zhí)行。

信息化給企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來(lái)效益

所有信息化帶來(lái)的最終成果，也就是數(shù)據(jù)的充分結(jié)構(gòu)化，從數(shù)據(jù)梳理到終端呈現(xiàn)，讓數(shù)據(jù)變成生產(chǎn)力，使得決策分析的價(jià)值得到了充分的釋放，使用統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)測(cè)分析、數(shù)據(jù)挖掘，來(lái)提示重大、相關(guān)的業(yè)績(jī)改善建議，決策分析的應(yīng)用正從領(lǐng)導(dǎo)層向業(yè)務(wù)管理層、業(yè)務(wù)執(zhí)行層擴(kuò)散。對(duì)于鍛造行業(yè)企業(yè)來(lái)講，應(yīng)從如下幾個(gè)方向分析、改進(jìn)、提升企業(yè)的各項(xiàng)效益指標(biāo)。

業(yè)務(wù)實(shí)物一體化

⑴提高有效出產(chǎn)。嚴(yán)格按計(jì)劃指導(dǎo)生產(chǎn)，強(qiáng)化生產(chǎn)計(jì)劃部門(mén)職責(zé)，通過(guò)系統(tǒng)工具，規(guī)范業(yè)務(wù)流程，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)物料流轉(zhuǎn)及生產(chǎn)執(zhí)行效率，透過(guò)工單進(jìn)行細(xì)部排程及預(yù)估生產(chǎn)時(shí)程計(jì)劃，提高對(duì)交期的掌握。

⑵控制庫(kù)存，提高良品率、降低返工率，降低資金占用，進(jìn)行物料精細(xì)化管控，達(dá)到物料及時(shí)流轉(zhuǎn)與質(zhì)量實(shí)時(shí)控制的目的，有效及時(shí)處理呆滯、返工、廢品庫(kù)存，加快物料周轉(zhuǎn)效率，有效掌握實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)透明化可控。

業(yè)務(wù)財(cái)務(wù)一體化

⑴提效。使得業(yè)務(wù)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)自動(dòng)同步，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

⑵降本。財(cái)務(wù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)打通后，所有成本數(shù)據(jù)都可以在實(shí)際發(fā)生的業(yè)務(wù)中體現(xiàn)，財(cái)務(wù)可以對(duì)照實(shí)際成本和標(biāo)準(zhǔn)成本的差異，對(duì)于成本標(biāo)準(zhǔn)化的管理也是水到渠成，建立健全預(yù)算規(guī)劃制度。

⑶抗風(fēng)險(xiǎn)。業(yè)財(cái)一體化后，所有企業(yè)數(shù)據(jù)集中化，避免數(shù)據(jù)失準(zhǔn)或遺漏分析而產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)，且數(shù)據(jù)具有時(shí)效性，能夠及時(shí)幫助決策者發(fā)現(xiàn)和定位問(wèn)題，避免由于信息滯后導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。

數(shù)字化運(yùn)營(yíng)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型

⑴提升企業(yè)運(yùn)營(yíng)決策化能力，提升了企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。在各業(yè)務(wù)部門(mén)推行“自助分析”，為業(yè)務(wù)賦能，用量化的指標(biāo)驅(qū)動(dòng)公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售等各業(yè)務(wù)板塊的各層級(jí)指標(biāo)，同時(shí)解決各數(shù)據(jù)來(lái)源、口徑不統(tǒng)一的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)工作指標(biāo)化、共享化。對(duì)管理者而言，提高了分析和決策的準(zhǔn)確性和效率，讓管理和業(yè)務(wù)的持續(xù)改善變得更加有效。

⑵支撐企業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略落地，推進(jìn)了傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。以透明化為基礎(chǔ)，逐步強(qiáng)化數(shù)字化應(yīng)用和數(shù)字化決策，提升勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低制造成本、加快產(chǎn)品交付，提升企業(yè)平臺(tái)核心競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的互聯(lián)，為智能制造戰(zhàn)略的推進(jìn)提供卓越的支撐平臺(tái)，提升制造型企業(yè)管理和生產(chǎn)方面的智能化水平，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠(chǎng)。