西開(kāi)電氣

背景概況


西安西電開(kāi)關(guān)電氣有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)西開(kāi)電氣)是我國輸配電行業(yè)中的大型企業(yè),是國家特高壓、超高壓及高壓開(kāi)關(guān)設備的研發(fā)、制造、銷(xiāo)售和服務(wù)的大型企業(yè)。主要產(chǎn)品為氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設備(GIS)和SF6斷路器(GCB),電壓等級覆蓋了特高壓、超高壓、高壓產(chǎn)品,代表著(zhù)世界特高壓的頂級水平。


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圖 高壓開(kāi)關(guān)產(chǎn)品



項目概況


2014年以來(lái),西開(kāi)電氣以建立兩化融合管理體系為契機,以大力推進(jìn)智能制造為途徑,以融合精益思想為理念,不斷深化兩化融合應用,逐步實(shí)現了“由傳統制造業(yè)向高端制造業(yè)轉變,以?xún)苫诤蠋?dòng)產(chǎn)業(yè)轉型升級”的目標。在制造運行管理(MOM)層面,基于佰思杰的MES/MOM平臺,公司以GIS(高壓組合電器)總裝三車(chē)間為試點(diǎn)部署實(shí)施MES系統,并于2018年5月上線(xiàn),經(jīng)過(guò)一年的穩定運行后正式驗收。


生產(chǎn)特點(diǎn)


1) 多品種,按項目、按銷(xiāo)售訂單設計并制造產(chǎn)品

2) 零部件種類(lèi)多,產(chǎn)品工藝復雜,過(guò)程質(zhì)量要求高

3) 生產(chǎn)工藝多樣,涉及機加工、分總裝配、表面處理、絕緣、鑄造、焊接、熱處理等

4) 裝配以手工為主,部分車(chē)間實(shí)現了連續流工位制裝配

5) 車(chē)間之間協(xié)同復雜,有5個(gè)裝配車(chē)間、4個(gè)零部件成套車(chē)間

6) 對外部供應商協(xié)同要求高,例如導體、互感器、操動(dòng)機構等依賴(lài)于供應商



信息化建設思路


指導原則

精益理念與數字化制造融合;

實(shí)現路徑

基于精益管理的實(shí)施成果,大力推進(jìn)三大平臺數字化設計(PLM)、數字化制造(MES/MOM)、數字化運營(yíng)(SAP)的深度與廣度應用,最終實(shí)現智能制造;

實(shí)現目標

完成“十三五”建成數字化工廠(chǎng)、實(shí)現制造技術(shù)領(lǐng)先的目標。


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智能制造總體架構


西開(kāi)電氣智能制造的總體架構如下圖所示,而其中紅色部分為MES/MOM(制造運行管理)的規劃:

 

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圖 西開(kāi)電氣智能制造總體架構


西開(kāi)電氣智能制造信息支撐系統的總體業(yè)務(wù)規劃如下圖所示(藍底MES部分)。

 

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圖 西開(kāi)電氣智能制造信息支撐系統的總體業(yè)務(wù)規劃


業(yè)務(wù)規劃的基本邏輯為:通過(guò)系統集中分解、計算和管理各總裝車(chē)間總裝配計劃,實(shí)現對上游成套車(chē)間零部件生產(chǎn)和供應處采購零部件的有序拉動(dòng)和聯(lián)動(dòng)。同時(shí),基于平臺化系統的建設,實(shí)現總裝與成套之間、成套車(chē)間之間、總裝與成套與采購之間業(yè)務(wù)的JIT計劃聯(lián)動(dòng)和一體化協(xié)同,最終實(shí)現西開(kāi)電氣全廠(chǎng)及供應鏈級的基于JIT的拉動(dòng)式生產(chǎn)模式。



//項目實(shí)施情況//

MES一期功能模塊


基于西開(kāi)電氣智能制造總體架構,根據其具體調研情況和需求分析, MES系統一期的總體功能架構如下圖:

 

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圖 西開(kāi)電氣MES一期系統功能規劃



基于JIT思想的一體聯(lián)動(dòng)計劃


西開(kāi)電氣采用JIT的思想由裝配拉動(dòng)上游成套車(chē)間生產(chǎn)和采購,在需要的時(shí)間只生產(chǎn)需要數量的零部件,過(guò)去采用手工逐層編制計劃的方式,導致的結果是工作量巨大,難以快速應對緊急插單、需求變更,難以對上游成套情況進(jìn)行跟蹤。


基于銷(xiāo)售訂單編制總裝配計劃,由系統自動(dòng)分解生成成套車(chē)間、采購的拉動(dòng)成套計劃,滿(mǎn)足上下游生產(chǎn)物料供需平衡要求,同時(shí)避免過(guò)量生產(chǎn),達到降低在制品庫存、減少資金占用的目的。


解決方案的要點(diǎn)包括:

1) 基于銷(xiāo)售訂單交期、裝配車(chē)間產(chǎn)能編制總裝配6+2計劃;

2) 從PLM、ERP獲取產(chǎn)品BOM結構信息;

3) 每天根據BOM結構、提前自動(dòng)計算自制零部件/采購成套需求計劃;

4) 插單、變更之后自動(dòng)重新展開(kāi)成套需求計劃,提高計劃靈活性;

5) 成套車(chē)間、供應處可以看到裝配車(chē)間的拉動(dòng)需求計劃;

 

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圖 基于銷(xiāo)售訂單編制總裝配計劃


實(shí)施后改進(jìn)效果如下表:

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實(shí)時(shí)監控上游的成套情況


以往的成套和齊套檢查需要調度人員不斷向庫房(入庫件)、供應處(采購直通件)、上游車(chē)間(自制直通件)問(wèn)詢(xún)并人工檢查成套和齊套情況,管理成本高,信息不及時(shí),而且對于多層的成套(例如采購到機加再到表面處理)通常只能獲取最末端是否入庫的信息,缺乏長(cháng)期的成套監控和預測的能力,往往在裝配生產(chǎn)前才會(huì )發(fā)現缺料。


基于成套拉動(dòng)計劃的數量和時(shí)間節點(diǎn),自動(dòng)監控成套車(chē)間、倉庫物料的成套情況,盡早發(fā)現未按成套拉動(dòng)計劃要求的時(shí)間、數量完成的延遲異常,以便及時(shí)對延遲進(jìn)行跟催,從而提高成套的齊套水平。

 

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圖 拉動(dòng)看板


通過(guò)和前端的WMS系統、ERP系統連接獲取成套執行過(guò)程數據,對齊套數據進(jìn)行點(diǎn)檢和監控,將缺件預警前置提前干預,保障后續裝配的順利進(jìn)行。


解決方案的要點(diǎn)包括:

1) 不僅僅考慮項目專(zhuān)用物料的跟蹤,更重要的是計算通用物料的成套情況;

2) 從WMS獲取倉庫的實(shí)時(shí)庫存,獲取入庫件成套狀態(tài);

3) 從SRM獲取供應商直通件(又稱(chēng)為采購直送件)成套狀態(tài);

4) 從ERP獲取成套車(chē)間直通件(又稱(chēng)為自制直送件)成套狀態(tài);

5) 系統每日自動(dòng)計算物料成套情況;

6) 可以查看成套的情況,包含成套百分比;

7) 可以查看未按時(shí)間和數量成套的異常,以便及時(shí)跟催;


實(shí)施后改進(jìn)效果如下表:

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基于有限產(chǎn)能的高級計劃排程


基于有限產(chǎn)能的高級計劃排程模塊,可以快速編排短期內的生產(chǎn)作業(yè)計劃,并且能夠快速應對插單、變更、異常導致的影響,實(shí)現計劃的快速滾動(dòng)排程,另外作為齊套檢查、拉動(dòng)物料配送的依據。


解決方案的要點(diǎn)包括:

1) 基于有限產(chǎn)能的計劃排程;

2) 生成工位級作業(yè)計劃;

3) 快速應對插單、變更和異常,提高計劃靈活性;

4) 作為生產(chǎn)前最后的齊套檢查依據;

5) 作為拉動(dòng)配送的依據;

6) 作為工具工裝、輔料領(lǐng)用等生產(chǎn)準備的依據。

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圖 高級計劃排程模塊

 

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圖 高級計劃排程模塊


實(shí)施后改進(jìn)效果如下表:

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基于工位的物料準時(shí)配送


基于工位的生產(chǎn)作業(yè)計劃,自動(dòng)生成物料配送計劃,通過(guò)與WMS系統的集成,實(shí)現按工位按載具進(jìn)行配餐,并交接給物流,周轉到清洗、線(xiàn)邊倉暫存,工位叫料以后并準時(shí)配送到工位的全過(guò)程管理。


解決方案的要點(diǎn)包括:

1) 基于工位的生產(chǎn)作業(yè)計劃生成物料配送計劃;

2) WMS按工位、按載具進(jìn)行配餐;

3) 實(shí)現倉庫作業(yè)員與物流小組的交接;

4) 實(shí)現清洗作業(yè)過(guò)程的周轉;

5) 實(shí)現清洗后的線(xiàn)邊倉暫存作業(yè);

6) 實(shí)現線(xiàn)邊倉叫料,物流人員準時(shí)配送到工位;

7) 實(shí)現空容器的回收;

8) 管理配送暫存區的容量、利用率、載具的利用率等;


實(shí)施后改進(jìn)效果如下表:


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基于工位的生產(chǎn)作業(yè)和數據采集


實(shí)現生產(chǎn)作業(yè)計劃下發(fā)到工位,并指導每個(gè)產(chǎn)品在每個(gè)工位的生產(chǎn)作業(yè),實(shí)現任務(wù)的開(kāi)工、完工報告,并在作業(yè)過(guò)程中實(shí)現防呆防錯、數據采集,為生產(chǎn)過(guò)程監控、質(zhì)量數據采集、生產(chǎn)和指向追溯等提供支持。


解決方案的要點(diǎn)包括:

1) 實(shí)現工位點(diǎn)檢,確保安全、環(huán)境、工具工裝、設備等工作條件滿(mǎn)足要求;

2) 每個(gè)產(chǎn)品分配產(chǎn)品序列號,并打印條碼標簽;

3) 每個(gè)工位進(jìn)行開(kāi)工完工作業(yè),并采集關(guān)鍵物料、質(zhì)量等過(guò)程信息;

4) 實(shí)現車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程的監控,統計分析計劃完成的情況。


實(shí)施后改進(jìn)效果如下表:

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異常的閉環(huán)管理


通過(guò)車(chē)間地圖提供生產(chǎn)訂單、工位狀況、質(zhì)量情況、物流狀態(tài)等信息,支持管理人員通過(guò)客觀(guān)量化的指標(如作業(yè)超期,物料呆滯,檢驗異常等)發(fā)現異常。系統對于異常的上報、審核、升級、處理、關(guān)閉和總結分析進(jìn)行閉環(huán)的流程管理。


解決方案的要點(diǎn)包括:

1) 系統及時(shí)采集各種異常,并自動(dòng)觸發(fā)異常處理流程;

2) 系統能夠自動(dòng)檢測某些異常;

3) 對未關(guān)閉的異常進(jìn)行監控,促進(jìn)異常的快速解決和關(guān)閉;

4) 實(shí)現與微信、短信平臺的集成。


實(shí)施后改進(jìn)效果如下表:

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裝配全過(guò)程透明化與可溯源


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圖 裝配作業(yè)過(guò)程的全流程管理和監控

 

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圖 物流全過(guò)程的跟蹤和監控

試驗設備集成與透明化



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圖 與質(zhì)檢設備集成

 

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圖 生產(chǎn)線(xiàn)檢驗報表


生產(chǎn)績(jì)效的動(dòng)態(tài)評估與持續改善


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圖 系統報表數據對管理的支撐

 


//數字化精益落地思路//


精益推進(jìn)的困惑


傳統的MES建設往往是自下而上的模式。系統的功能需求來(lái)源于生產(chǎn)車(chē)間,重點(diǎn)支撐工位、產(chǎn)線(xiàn)或車(chē)間層級上的精益改善,如自動(dòng)排程,無(wú)紙化數據采集,工位物料配送,看板管理等。


隨著(zhù)精益管理的不斷推行、車(chē)間現場(chǎng)作業(yè)的規范化、標準化程度提升,各類(lèi)生產(chǎn)不穩定和浪費的深層原因開(kāi)始逐步凸顯。主要矛盾體現在:總裝與成套車(chē)間之間(全廠(chǎng)層級)以及主機廠(chǎng)和供應商之間(供應鏈層級)拉動(dòng)協(xié)同能力弱,最終導致了成套困難,齊套異常頻發(fā),反而影響了車(chē)間級的精益管理的固化,同時(shí)系統的價(jià)值難以體現。


所有期望將精益生產(chǎn)通過(guò)數字化手段融入生產(chǎn)管理中的企業(yè),都應針對自身的業(yè)務(wù)模式和管理需求進(jìn)行長(cháng)遠的信息化規劃,以確保信息系統的建設能夠切實(shí)支撐公司精益管理的需求。其中主要的規劃原則包括:


1面向全價(jià)值鏈


系統的功能實(shí)現不應局限于車(chē)間的單點(diǎn)應用,而應該面向全廠(chǎng)的制造管理業(yè)務(wù),能夠實(shí)現全廠(chǎng)計劃調度和過(guò)程追溯業(yè)務(wù)的協(xié)調統一管理,打通成套與裝配車(chē)間的價(jià)值鏈,并延伸實(shí)現供應商協(xié)同。

 

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基于這個(gè)思想,基于JIT的計劃拉動(dòng)體系應該是針對整個(gè)企業(yè)的,針對包括所有車(chē)間和供應商在內的供應鏈體系的,而不是只針對某個(gè)車(chē)間的。


2跨職能部門(mén)協(xié)同
精益管理是涉及到計劃、生產(chǎn)、人員、倉庫、物流、質(zhì)量、采購等制造過(guò)程各方面業(yè)務(wù)的系統性工程。信息系統不應局限于車(chē)間業(yè)務(wù)外,還應能將生產(chǎn)外圍的業(yè)務(wù)納入管理,實(shí)現跨職能部門(mén)的協(xié)同。


3以精益為本的智能管控
系統需要能在不同的管理層級,能夠對現場(chǎng)進(jìn)行智能化的管理與控制,支撐精益改善,包括:


?單點(diǎn)層級的改善,如人員資質(zhì)的卡控,物料防錯,在線(xiàn)工藝指導,工具的智能化,作業(yè)無(wú)紙化,數據自動(dòng)采集等;

?產(chǎn)線(xiàn)/車(chē)間層級的改善:如工位制配送,高級計劃排程,工序的快速轉序與銜接,環(huán)境實(shí)時(shí)監控等;

?工廠(chǎng)層級的改善,如成套到總裝車(chē)間的計劃拉動(dòng),裝配的成套監控,裝配生產(chǎn)前的齊套檢查等;

?供應鏈層級的改善,如對采購的拉動(dòng),供應商直送協(xié)同,對采購相關(guān)的成套的監控,供應商的質(zhì)檢協(xié)同,從產(chǎn)品到原材料的正反向追溯等。


4基于數據驅動(dòng)的管理提升
傳統的管理提升往往是通過(guò)基于粗放的觀(guān)察和統計結果,制定較為方向性的決策來(lái)實(shí)現的。系統需要能支撐管理的科學(xué)量化,支撐企業(yè)實(shí)現基于數據驅動(dòng)的管理提升。這包括:


?通過(guò)良好軟硬集成和現場(chǎng)交互功能,確保生產(chǎn)基層現場(chǎng)數據的及時(shí)、完整、一致和可靠;

?能夠以數據流程驅動(dòng)的模式替代人工調度;

?實(shí)現管理數據的量化分析。不僅包括常見(jiàn)的績(jì)效數據的統計,還應能實(shí)現業(yè)務(wù)組織間的橫向對比、同比、環(huán)比。能夠對于齊套率、計劃執行率、一次交檢合格率、異常分布、趨勢、在制品價(jià)值、在制品周期、產(chǎn)出價(jià)值、制造提前期、任務(wù)超期情況等管理指標進(jìn)行多維度的動(dòng)態(tài)管理。


5中央治理與分布應用
為了避免碎片化建設導致的重復建設與數據孤島,企業(yè)自己的MES系統建設需要同時(shí)兼顧中央治理和分布應用的要求。


一方面,系統應該基于統一的平臺集中部署,而不能建設多個(gè)MES系統,確保所有功能基于單一數據源;

另一方面,不同的車(chē)間有不同特點(diǎn),在統一的基礎上,也允許有一定的個(gè)性化,以滿(mǎn)足不同的生產(chǎn)特點(diǎn)要求。


6柔性可配和在線(xiàn)開(kāi)發(fā)
精益管理的一個(gè)重要原則是持續改進(jìn)。對于制造企業(yè)而言,管理的組織架構,生產(chǎn)的工藝,車(chē)間的工位配置會(huì )隨著(zhù)產(chǎn)品技術(shù)和管理手段的更新而不斷變化。對此,系統確保能夠支持分層擴展,持續更新。


佰思杰MES系統的擴展性和靈活性是非常好的,在數據結構、用戶(hù)界面、業(yè)務(wù)邏輯、報表看板等定制方面都內置了開(kāi)發(fā)工具,可以方便滿(mǎn)足未來(lái)實(shí)施范圍擴展,滿(mǎn)足需求變更的靈活性和擴展性需求。



//總結//


越來(lái)越多的企業(yè)通過(guò)實(shí)施精益生產(chǎn)給企業(yè)帶來(lái)了管理上的巨大變革,如何將精益生產(chǎn)的成果轉化為企業(yè)的數字化生產(chǎn)力,是企業(yè)未來(lái)信息化工作的重點(diǎn)。


佰思杰以成功實(shí)施落地多家精益生產(chǎn)數字化落地項目為基礎,以實(shí)現供應鏈級的精益化為目標,可以對企業(yè)的信息化建設進(jìn)行中長(cháng)期規劃。首先通過(guò)覆蓋所有總裝車(chē)間,實(shí)現需求的統一聯(lián)動(dòng),然后逐步向上游成套車(chē)間和采購環(huán)節延伸,真正實(shí)現制造各環(huán)節計劃與調度業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)一體化聯(lián)動(dòng),從供應源頭端解決齊套問(wèn)題。


將有利于企業(yè)推行更高層次精益化改善,全面提高成套供應的穩定性及可追溯性,有效降低企業(yè)產(chǎn)品的制造周期,降低產(chǎn)品在制和庫存積壓帶來(lái)的成本,并實(shí)現質(zhì)量的全面追溯和可控。對推進(jìn)制造業(yè)精益生產(chǎn)、智能制造的發(fā)展具有重要的意義。

 

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圖 佰思杰行業(yè)覆蓋