西奥电梯“智能工厂试点示范”之运营新模式

西奥电梯凭借在电梯智能制造领域取得的突出成就,一路过关斩将,面向个性化定制的“电梯智能工厂试点示范”项目最终入选工信部2017年智能制造试点示范项目名单。作为工厂物联网示范样板、两化融合示范企业,西奥电梯始终致力于品质、效率的双重提升,解决电梯行业交付周期长、生产效率低的突出问题。从2013年开始,西奥电梯领衔行业引入“德国工业4.0”理念,按照世界500强企业的标准布局工厂,着力于实现从电梯设计、制造、安装到服务的全流程智能化升级。以打造“智慧工厂、智能制造”为目标,开发应用CRM、ERP、MES等国际领先的工业数据系统,将生产环节透明化、数据化,实现产品品质可控、可追溯,建立起以个性化定制、快速交货为亮点的电梯制造新模式。

西奥电梯运营新模式的一个核心模块便是在信息物理系统(CPS)的应用上,结合离散型制造业的属性及自身产品流程特点,建立了一套切实可行的应用集成系统。电梯制造行业作为离散型特种设备生产制造行业,在CPS系统的运用及推广上有着更深远的意义。

CPS系统在电梯行业推广的意义

基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革,CPS系统已经成为智能制造的核心支撑技术。

首先体现在订单的快速交付方面,电梯产品订单的全生命周期可分为设计、生产、销售、安装和服务等不同阶段。在各个不同阶段,都可以分别构建一个CPS单元来帮助我们实现系统目标。比如,产品设计阶段是一个从无到有的创造阶段,其目标是创造新的市场需求。设计阶段通过各种信息化技术(如仿真技术、数字孪生系统等)构建数字化的产品设计模型,使产品在实际试验或制造之前进行模拟与检验,缩短产品的设计周期并降低试验成本。为保证产品的正常运行同时优化运维成本,通过CPS信息物理系统做出实时分析决策,这样可以做到精确感知,因为感知资源设备就是感知任务。可以有效集成ERP系统中的库存信息、BOM系统中的物料信息、人员成本信息和PDM系统中工艺流程等数据,同时还可集成MES系统中的设备状态信息、工序反馈信息、质量监控信息,以避免订单信息断点、断层,从而实现真正意义上的订单快速交付、服务快速响应。

CPS平台建设体系框架及内容

CPS建设体系框架

“电梯”属于特种设备,特种设备在生产、制造等过程控制上与其他设备相比具有更强烈的数据分析及应用要求。同时,电梯制造又属于离散型生产模式。针对这两个特性,我们搭建了基于电梯特种设备的CPS框架体系,如图1所示。该体系紧密围绕CPS逻辑要求,从单元级CPS的搭建到系统级CPS的总成,并与信息物理系统的四个测试标准相结合,搭建测试验证中心,最终在行业及关联企业做深度推广。

图1 CPS建设体系框架图

CPS建设体系框架的实施内容

从框架图的搭建过程中,我们可以看出单元级的CPS系统维度最低。在这个认知基础上,我们把具有类似特点或功能的物理系统的总成称之为系统级CPS。举例说明:在电梯行业的钣金加工中,剪、冲、折等数控加工设备是功能相同的系统,药液处理、喷涂、补粉等可以作为一个同功能的系统。通过以上对电梯行业生产特性的分析以及CPS信息物理系统的应用,在电梯行业CPS系统的应用推广上,我们按照两个维度作为实施手段。

信息数据维度。

在信息数据维度搭建上,西奥电梯建立了一套切实有效的应用模式。针对前端客户的信息及要求,定制开发了SPM销售合同管理系统。通过SPM销售合同管理系统将合同资料、参数配置、客户定制化需求等信息转换为研发产品技术说明书(SEB),通过匹配SEB数据库确认常规物料和长周期及特殊非标物料,与PCS参数选配系统(自主研发)组合自动生成生产BOM。

车间的生产计划编排和产能控制由LVS系统完成,根据不同生产线的生产节拍和设备加工能力制定相应的生产计划,包括生产顺序、生产批次等,如图2所示。一旦出现异常情况,通过人员调整将系统排产指令变更,同步更新车间生产顺序及入库时间。LVS系统通过对接CPS系统的数据流信息,完成外购物料的批次订单下发,结合条码模块和MES系统下载供应商订单,并对供应商的完工情况及订单履行情况进行监控。

图2 车间排产

物理实体维度。

物理实体即设备、物料、工装、传感器、人等。西奥电梯生产车间结合电梯产品特性进行现场布局。线体数据实时传输到数据库进行处理分析,对于运动中的物料,我们通过AGV、RFID、物料条码等方法实时获取并感知物料的运行状态,如图3所示。

图3 AGV信息自动交互应用

在逻辑应用上,以电梯行业钣金生产为例:钣金前道作业流程包含剪、冲(激光切割)、折、刨、激光打标等工艺。在工单数据库中(LVS数据后台)计算产品件号所对应的加工工时的合理性,针对通用柔性生产线需要维护产品件号的属性(即产品加工程序名——冲床、折弯机、刨槽、电焊、粘结、打标、压铆等),确保每一种件号都对应一条完整的工艺加工路线。

在智能制造大环境的趋势下,企业订单如何更快速、准确地交付?产能的利用如何能最大化的提升?库存呆滞如何更快的周转?客户服务如何更精准、满意等,这些都是促动西奥电梯创新、进步的基本点。在这个锐意创新、不断进取的过程中,我们也取得了傲人的成绩,我们打造了“一键流”、“一键通”的行业内首创的生产、管理模式,将品质变得“透明可见”,生产效率提升50%,产品制造周期缩短60%,订单量稳步增长,整体操作人员减少15%。目前,公司围绕打造“黑灯工厂”的新目标,打通电梯生产全流程信息链,充分利用人工智能实现效率的进一步提升,力争打造“世界顶尖电梯”品牌。

——节选自《钣金与制作》2017年第12期

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