中鐵隆昌


中鐵隆昌鐵路器材有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“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(kāi)發(fā)中心研究發(fā)展基地”。公司主要生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)產(chǎn)業(yè)包括扣件系統、摩擦材料和特種零部件三大產(chǎn)業(yè)板塊。


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 圖 中鐵隆昌核心產(chǎn)品



項目一:



一、業(yè)務(wù)特點(diǎn)


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(diǎn),產(chǎn)品標準化程度較高、產(chǎn)量大。另一方面,公司同時(shí)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雜。主要有以下幾點(diǎn):


產(chǎn)能與交付之間的矛盾難以調和:對于標準化、大批量生產(chǎn)的訂單而言,計劃調度體系優(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(jìn)確保產(chǎn)品的準時(shí)化交付上。中鐵隆昌同時(shí)存在兩類(lèi)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)的結果。


生產(chǎn)資源配置存在浪費:傳動(dòng)的調度手段,包括生產(chǎn)協(xié)調會(huì )議、紙質(zhì)工單下達和收集、人工協(xié)調物料領(lǐng)用等,在應對生產(chǎn)插單及異常時(shí)需要重走流程,反復溝通,管理成本高,反應慢,作業(yè)拉動(dòng)不及時(shí)出現資源閑置、在制品積壓等問(wèn)題,成為了制約企業(yè)生產(chǎn)能力的痛點(diǎn)。


批次追溯與管控難:中鐵隆昌在流水線(xiàn)上通常采取連續生產(chǎn)的模式,而半成品在下線(xiàn)后還需要進(jìn)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)。傳統批次管理方式只能以時(shí)間、班次的形式對物料批次進(jìn)行區分和管理,無(wú)法滿(mǎn)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(guò)程質(zhì)量管控的難:中鐵隆昌的生產(chǎn)自動(dòng)化程度較高,生產(chǎn)節拍短,一旦生產(chǎn)工藝出現偏差,帶來(lái)的可能是大批量產(chǎn)品的連續報廢,對于過(guò)程質(zhì)量管控的要求較高。而傳統的過(guò)程管控主要依賴(lài)生產(chǎn)工人對設備參數及運行狀態(tài)的觀(guān)察與巡視,而且監控的效果會(huì )受到人員經(jīng)驗、責任心的差異的影響,使得車(chē)間難以實(shí)現對工藝的實(shí)時(shí)監控,難以對重大的質(zhì)量風(fēng)險進(jìn)行有效的管控。


成本精細化管控難以實(shí)現:由于數據采集能力和實(shí)時(shí)性無(wú)法保障,中鐵隆昌采取了傳統的成本管理法,即將一段時(shí)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(wú)法體現產(chǎn)品在不同工作中心、不同時(shí)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(dòng)難以開(kāi)展。



二、實(shí)現功能及成效


針對上述的需求,中鐵隆昌于2018年底正式啟動(dòng)了MES系統建設項目。通過(guò)建設制造運行管理平臺,實(shí)現了全廠(chǎng)生產(chǎn)、質(zhì)量、物流、設備、能源等管理業(yè)務(wù)的一體化協(xié)同管理。結合此前完成產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化改造建設,實(shí)現了智能排程和調度、設備數據實(shí)時(shí)采集、生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監控、質(zhì)量在線(xiàn)檢驗與預警、設備預防性維護、批次與質(zhì)量溯源等目標。


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圖 中鐵隆昌MES/MOM項目實(shí)現的業(yè)務(wù)目標


通過(guò)項目的實(shí)施,MES/MOM成為智能制造的大腦,通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )驅動(dòng)設備從而實(shí)現智能化生產(chǎn)。例如,智能排程 和調度、拉動(dòng)物料和模具準備、生產(chǎn)過(guò)程防呆防錯、驅動(dòng)在制品周轉、在制品的自動(dòng)規則抽樣、在線(xiàn)檢驗與質(zhì)量預警、設備的預防性維護、生產(chǎn)過(guò)程的遠程監控等功能實(shí)現了對人的進(jìn)一步的解放。


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圖 MES/MOM定義制造和驅動(dòng)制造


設備的自動(dòng)化減少對人的體力勞動(dòng)的依賴(lài);通過(guò)MES/MOM等軟件系統,部分替代了人腦,進(jìn)一步減少了對低附加值腦力勞動(dòng)的依賴(lài),人可以從中得以解放,從而可以從事更有價(jià)值的工作。現在來(lái)到車(chē)間,已看不到滿(mǎn)是工人的手工流水線(xiàn),取而代之的是全自動(dòng)化的流水線(xiàn),自動(dòng)上料裝置、機械臂、自動(dòng)輸送線(xiàn)、在線(xiàn)檢測裝置、智能大屏……


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圖 MES驅動(dòng)下的自動(dòng)化生產(chǎn)



系統實(shí)現的特點(diǎn)功能和應用成效:



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(guò)在生產(chǎn)排程功能基礎設置里細化設備產(chǎn)能、效率,其中支持將每個(gè)設備的產(chǎn)能細化到一件產(chǎn)品、時(shí)間上細化到分鐘、安裝拆卸加工轉運等每一個(gè)小環(huán)節,進(jìn)而可以針對每個(gè)訂單計算出更準確的總體加工時(shí)長(cháng)、規劃更準確的生產(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、設備維護維修計劃即時(shí)更新設備產(chǎn)能設置、考慮緊急插單計劃、結合物料實(shí)時(shí)庫存,實(shí)現排程結果的即時(shí)滾動(dòng)更新。


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圖 中鐵隆昌生產(chǎn)計劃資源甘特圖示例


通過(guò)排產(chǎn)及可視化功能,系統能夠協(xié)助管理人員對產(chǎn)能利用率優(yōu)化,降低調度員的工作強度,全面提升生產(chǎn)計劃管理的準確性。



2. 生產(chǎn)過(guò)程管理透明化,為產(chǎn)品進(jìn)度監控、成本分析提供支撐


系統上線(xiàn)后,只需要一名生產(chǎn)調度人員在生產(chǎn)指揮中心,借助實(shí)時(shí)數據采集控制系統,實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程的監控。這包括:


  • 在線(xiàn)報工生產(chǎn)工序每天按班次進(jìn)行匯報,實(shí)時(shí)更新訂單的生產(chǎn)進(jìn)度,為生產(chǎn)排程的滾動(dòng)更新提供數據支持、為生產(chǎn)插單等計劃調整提供決策支撐。


  • 工序信息工序匯報要求記錄每個(gè)工序的投入與產(chǎn)出數據,通過(guò)投入產(chǎn)出差異報表對大量數據的分析可以發(fā)現產(chǎn)出率相對低的工序。


  • 參數監控進(jìn)一步通過(guò)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗結果和設備參數的分析,改進(jìn)工藝參數或設備性能,可以達到提升產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

  

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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過(guò)程中對物料的編碼規則和追溯數據體系進(jìn)行了改善。這包括:


  • 通過(guò)系統中對批次編號的統一管理和自動(dòng)生成,保證了產(chǎn)品批次的唯一性,即使在復雜的生產(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、追溯需求加強預留足夠的空間。


  • 通過(guò)在生產(chǎn)、物流、質(zhì)量業(yè)務(wù)活動(dòng)的數據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(guò)程的人機料法環(huán)測信息,并實(shí)現了基于樹(shù)狀架構的便捷查詢(xún)。


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圖 基于樹(shù)狀架構的追溯


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圖 追溯明細的查詢(xún)



4. 生產(chǎn)數據可靠性提升


MES/MOM系統上線(xiàn)后,系統通過(guò)軟硬一體化的手段,實(shí)現關(guān)鍵的生產(chǎn)進(jìn)度、工藝參數的在線(xiàn)采集,避免人工干預產(chǎn)生數據錯、漏及篡改的風(fēng)險,提高的數據的準確性和及時(shí)性。這包括:


  • 生產(chǎn)進(jìn)度控制通過(guò)與SCADA系統集成,實(shí)現配備并利用SCADA系統集成工位上的激光計數數據,實(shí)現投入產(chǎn)出、合格品及不合格品的實(shí)時(shí)、精確計數。員工通過(guò)車(chē)間看板監控產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度,準確控制產(chǎn)品的加工數量,減少返工、增補、多投入等各種原因帶來(lái)的成本損失,提升經(jīng)濟效益。


  • 在線(xiàn)成本管理同時(shí)工序匯報時(shí)也從SCADA數據庫實(shí)時(shí)讀取真實(shí)的加工數據,能夠更準確的分析每種產(chǎn)品每個(gè)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據支撐。


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圖 基于移動(dòng)端的在線(xiàn)數據采集與匯報


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圖 工序信息統計



5. 質(zhì)量檢驗電子化填補數據空白,為質(zhì)量控制數據分析提供數據基礎


MES/MOM系統上線(xiàn)后,完全取代了原來(lái)在ERP系統中使用的QMS模塊,將質(zhì)量檢驗數據采集完全轉移到線(xiàn)上,填補了質(zhì)量分析數據源的空缺。工序檢驗全部在線(xiàn)上執行,員工使用移動(dòng)PDA以及立式固定終端進(jìn)行申請報檢、檢驗數據采集。這包括:


  • 數據質(zhì)量提升實(shí)現檢驗結果即時(shí)、在線(xiàn)匯報,避免紙質(zhì)單據流轉破損丟失、記錄的字跡不清無(wú)法辨識、紙質(zhì)單據難以保存和查閱等諸多問(wèn)題。


  • 在線(xiàn)質(zhì)量分析質(zhì)量數據線(xiàn)上存檔后,可以很方便的與質(zhì)量分析系統集成,為其提供質(zhì)量分析的全部數據,甚至在MES/MOM系統中建設質(zhì)量分析報表,極大程度提高了工作效率。


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圖 質(zhì)量檢驗活動(dòng)在線(xiàn)管理


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圖 設備儀器數據采集


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圖 在線(xiàn)質(zhì)量控制圖生成



6. 自動(dòng)化計算取代復雜人工操作,提升過(guò)程質(zhì)量控制的效率和準確性


MES/MOM系統通過(guò)輔助人員對現場(chǎng)數據進(jìn)行實(shí)時(shí)的計算與判斷,能夠實(shí)現部分管理上自動(dòng)化,提升過(guò)程質(zhì)量控制的效率和準確性。這包括:


  • 取樣標準自動(dòng)計算可以在系統中設置取樣程序,系統根據報檢數量自動(dòng)計算抽樣數量和合格標準,員工只需要按要求錄入規定數量的檢驗結果,系統自動(dòng)判定每個(gè)結果是否合格,以及是否符合國家或企業(yè)的抽樣標準。


  • 測量結果自動(dòng)計算建立檢驗方案時(shí),定義好多次測量求平均值、或最大值、甚至一些更加復雜的計算公式,員工在采集數據時(shí),只需要錄入簡(jiǎn)單的原始測量值,系統會(huì )自動(dòng)進(jìn)行計算。員工不在需要隨身攜帶計算器、甚至反復計算校驗,降低檢驗員的工作強度和工作難度,數據記錄準確性有了質(zhì)的提升。


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圖 系統根據標準固化測量次數


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圖 根據測量結果在線(xiàn)判斷需要二次檢驗



7. 生產(chǎn)執行與設備維護協(xié)調管理,提升資源利用率


通過(guò)將設備點(diǎn)檢、維修、維護活動(dòng)與生產(chǎn)的計劃、調度與執行業(yè)務(wù)緊密結合,提升生產(chǎn)執行與設備維護的協(xié)同效果,進(jìn)而提升資源的利用率。這包括:


  • 計劃協(xié)同生產(chǎn)排程過(guò)程中,將設備的維護計劃作為一條限制規則,將設備維護時(shí)段的設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)設備,避免搶占設備出現生產(chǎn)事故、或者干擾生產(chǎn)進(jìn)度帶來(lái)生產(chǎn)混亂等問(wèn)題。


  • 維修知識庫維修項目組聯(lián)合設備管理部門(mén)一起梳理歷史的設備維修記錄,歸納整理出常見(jiàn)故障以及對應的維修方式,形成初版知識庫,并作為設備故障保修時(shí)的下拉列表型參數。


  • 設備異常協(xié)同員工在生產(chǎn)工位上可直接匯報設備異常,故障描述與參數可配置為下拉選項,設備異常的審批、處理、反饋與關(guān)閉全部在線(xiàn)上閉環(huán)完成,完全替代手寫(xiě)紙質(zhì)故障申報單帶來(lái)的書(shū)寫(xiě)、辨別、流轉、存放等一系列問(wèn)題。


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圖 設備維保計劃及狀態(tài)監控



8. 模具壽命管理進(jìn)一步提升生產(chǎn)計劃準確性,降低成本


系統實(shí)現了對模具壽命的監控與預警。通過(guò)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(shí),系統根據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,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(méi)有模具壽命預測時(shí)模具的突然性損壞,降低了企業(yè)成本和模具庫存,同時(shí)避免突然停機影響后續的生產(chǎn)計劃,多方面促進(jìn)企業(yè)的生產(chǎn)效益提升。


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圖 模具壽命監控與預警



三、總結


中鐵隆昌作為鐵路、軌道交通建設的重要材料供應源,此次上線(xiàn)MES/MOM項目后,從計劃、生產(chǎn)、質(zhì)量、設備、模具等多個(gè)方面深入優(yōu)化業(yè)務(wù)模式,通過(guò)MES/MOM系統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據支撐。



項目二:


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一、項目概述


為滿(mǎn)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)展戰略要求,依據總體規劃,一期在中鐵隆昌建設制造執行系統(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“MES系統”),實(shí)現了數字化制造的全過(guò)程貫通和生產(chǎn)過(guò)程的信息化統一管控。


經(jīng)過(guò)中鐵隆昌MES系統一期項目建設,解決了制造數據和業(yè)務(wù)信息化“從無(wú)到有”的問(wèn)題,并且在一些方面顯著(zhù)促進(jìn)了業(yè)務(wù)改善。由于一期項目覆蓋業(yè)務(wù)和功能有限,且在系統的應用過(guò)程中業(yè)務(wù)部門(mén)不斷產(chǎn)生了新的需求,需要通過(guò)二期項目建設,對MES系統進(jìn)一步擴展和深度開(kāi)發(fā)。



二、項目目標


示范線(xiàn)在項目立項之初,設立了八大建設目標:


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  • 直接材料成本的統計和控制。實(shí)現基于產(chǎn)品生產(chǎn)批次的直接材料成本統計、控制和分析。為進(jìn)一步壓縮生產(chǎn)周期、強化工序卡控和消除浪費打下基礎。


  • 生產(chǎn)活動(dòng)的全面拉動(dòng)。通過(guò)計劃管理實(shí)現包括訂單間的拉動(dòng),生產(chǎn)工序間的拉動(dòng),生產(chǎn)對非生產(chǎn)活動(dòng)(質(zhì)量檢驗,物流配送,工裝模具準備等)拉動(dòng)。


  • 促進(jìn)在制品流動(dòng)。通過(guò)基于標準化容器的物流控制與追溯,現場(chǎng)看板拉動(dòng),業(yè)務(wù)在線(xiàn)協(xié)同等方式,促進(jìn)在制品小批量、準時(shí)化的流轉,減少在制品積壓及帶來(lái)的浪費。


  • 生產(chǎn)過(guò)程的自?xún)P化。通過(guò)對生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)數據采集與校驗,實(shí)現對于生產(chǎn)過(guò)程中工藝參數異常、物料物流異常、質(zhì)量異常等事件的在線(xiàn)察覺(jué)和卡控,避免返工、不良品流出。


  • 基于統計分析的質(zhì)量在線(xiàn)控制。通過(guò)對質(zhì)量檢驗業(yè)務(wù)的閉環(huán)管理及在線(xiàn)的分析,實(shí)現對質(zhì)量異常趨勢的實(shí)時(shí)判斷和預警,提前發(fā)現并排除質(zhì)量風(fēng)險。


  • 生產(chǎn)資源的TPM落實(shí)。通過(guò)對工裝、模具、生產(chǎn)設備的運行履歷及閉環(huán)管理,能夠實(shí)現對生產(chǎn)資源使用壽命的預判,保障生產(chǎn)資源的正常使用和運行。


  • 基于SCADA集成應用的軟硬一體化。通過(guò)與SCADA系統的集成應用,實(shí)現實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數據采集與歸集,并可實(shí)現工藝參數的自動(dòng)下達。


  • 問(wèn)題暴露與持續改善。通過(guò)對生產(chǎn)過(guò)程的透明化監控及事后的人機料法環(huán)測追溯數據統計分析,對生產(chǎn)環(huán)節出現的浪費及異常進(jìn)行統計,并對關(guān)聯(lián)因素進(jìn)行分析,實(shí)現持續改善。



三、規劃設計


為了實(shí)現項目立項的八大建設目標,結合智能制造和精益的理念,建立全生產(chǎn)過(guò)程的數據追溯??紤]到中鐵隆昌的組織架構和業(yè)務(wù)職能,本項目劃分以下六個(gè)模塊進(jìn)行設計執行。


工藝管理模塊:支持多版本工藝路線(xiàn),跨車(chē)間工藝路線(xiàn)的復雜業(yè)務(wù)場(chǎng)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(lái)料檢驗、生產(chǎn)過(guò)程、成品檢驗類(lèi)型,自檢/互檢/專(zhuān)檢/總檢等不同檢驗類(lèi)型。


設備管理模塊:支持設備運行狀態(tài)監控、設備維修維護計劃、建立設備故障字典等功能。


物料物流模塊:支持物料配送需求、在制品管理、物料轉入轉出的追溯管理。


統計分析模塊:支持對生產(chǎn)、質(zhì)量、設備、成本等進(jìn)行統計分析。



四、應用成效


中鐵隆昌MES二期系統實(shí)施前后價(jià)值呈現:


1.范圍全面覆蓋


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從工務(wù)器材車(chē)間的1個(gè)品類(lèi)2條產(chǎn)線(xiàn),覆蓋到2個(gè)園區6個(gè)廠(chǎng)房所有產(chǎn)線(xiàn),讓MES和中鐵隆昌的信息化系統更好地進(jìn)行交互。


2.精益生產(chǎn)執行


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通過(guò)對訂單工單的拆分合并做優(yōu)化靈活處理,更好地符合車(chē)間的復雜多變的業(yè)務(wù);解決了制動(dòng)部件車(chē)間不同工序產(chǎn)物的編碼不斷變化的線(xiàn)上處理邏輯,極大地減少以前手工填寫(xiě)的錯誤率,提升了匯報的準確率和效率;解決了機加車(chē)間工藝變化復雜、質(zhì)量過(guò)程追溯難的問(wèn)題;


3.系統提升優(yōu)化


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優(yōu)化了工務(wù)器材車(chē)間的訂單層級、按產(chǎn)線(xiàn)排產(chǎn)、設備故障卡控的排程方式,便捷地解決了線(xiàn)下排程問(wèn)題;優(yōu)化了模具管理方式,能透明化、系統化管理模具的出入庫和使用記錄;優(yōu)化了設備故障處理方式,解決了設備與維修備件脫離的問(wèn)題,且結合匯報時(shí)間進(jìn)行設備運行狀態(tài)的統計分析管理。



五、總 結


此次項目實(shí)現了基于計劃生產(chǎn)調度體系的全面拉動(dòng),進(jìn)一步開(kāi)展系統建設,滿(mǎn)足精益生產(chǎn)和精細管理工作推進(jìn)的需求,基于看板拉動(dòng)和業(yè)務(wù)協(xié)同功能落實(shí)提升一、二園區之間,生產(chǎn)工序之間,生產(chǎn)與物流、質(zhì)量、維修維護活動(dòng)之間的準時(shí)化協(xié)作,降低生產(chǎn)活動(dòng)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(shí)現可持續發(fā)展。