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信息化助力东风柳汽打造智能工厂
发布时间:2016-02-17     作者:www.planteng.cn
摘要:东风柳州汽车有限公司是东风汽车集团股份有限公司和柳州市产业投资有限公司共同持股的有限责任公司,注册资金9.58亿元。现有员工总数8495人。公司是广西第一家汽车生产企业,第一款自主品牌家用车生产企业,中国第一家中型柴油载货汽车生产企业,中国首批“国家整车出口基地企业”。营销、服务网络遍布全国,并打入国际市场,产品出口东南亚、中东、俄罗斯及非洲等地。   

 东风柳汽是一个集合了乘用车、商用车全系列产品的企业,旗下拥有商用车中、重卡“乘龙”、“霸龙”品牌和乘用车MPV“风行菱智”、“风行景逸”品牌产品,共计200多个品种,产品涉及MPV、SUV、轿车和重、中、轻型商用车,并形成商用车8万辆和乘用车25万辆的生产能力,是国家大型一档企业和ISO9001质量体系、环境与安全管理体系(ISO14001、OHSAS18001)、CCC认证企业。2014年公司汽车销售收入突破了200亿大关,产销汽车28万辆,品牌效应及销售量在国内商用车领域和乘用车领域都名列前茅。自2010年来,东风风行销量增长了近10倍,在车市低增长新常态下逆市崛起,并且正加速跻身自主品牌一线行列。
  企业信息化应用总体现状
  东风柳汽两化融合综合水平已经达到了深度融合阶段,从管理信息化、产品创新数字化、IT运维管理以及自动化三个方面描述东风柳汽的信息化应用现状具体表现如下:
  管理信息化方面:建设了以ERP管理理念为核心的生产管理系统,系统包括生产计划自动排程、物料需求计划MRP、车辆制造BOM管理、仓库物流管理、总装物料配送管理等模块,并与PDM、E3S、MES、CP系统集成。系统集成度较高,信息能够及时共享,全面支持了东风柳汽汽车辆生产组织。针对CV、PV定制开发的MES系统、BI-决策支持;
  产品创新数字化方面:计算机辅助设计、制造系统(CAD/CAM)、大型CAD、CAE、CAPP软件工作站、PDM系统;
  IT运维方面:有独立的信息化部门,负责硬件维护、系统实施等,能够对业务系统相关流程进行有效的梳理;
  自动化方面:已形成了有条码应用,实现了数字化装备的成套化、一体化。全面应用自动化实现数据采集。
  参评信息化项目详细情况介绍
  1项目背景
  2009年来,公司商用车和乘用车为了提升QCD竞争力,决定以日产花都工厂为标杆,以DCPW实践为主线,开展价值链改善,以营销现场、生产现场为突破口,一方面狠抓作业现场管理,推行标准化作业;另一方面大力提升下线车辆合格率,增强产能,紧紧围绕提高产品收益率、竞争率、缩短总作业周期时间和成本改善这几个重心,全方位提升和规范公司管理能力,不断满足市场变换的需求。
  为配合公司这一目标的实现,总经办组织各方资源针对用车和乘用车事业生产管理业务现状进行一次调研,对比参照日产花都工厂的生产模式,就业务中现存的问题进行归纳和整合,并提出相应的IT对策,重点对生产领域的IT系统进行统一规划部署,满足公司用车和乘用车事业当前需要及支持后续经营发展。
  2013年是东风柳汽在日趋激烈的市场竞争中快速发展的一年。各主要经济指标均实现大幅增长,再创历史新高。当前,国家宏观经济增速趋缓,汽车市场进入微增长时期,新一轮兼并重组大幕已经开启,行业企业优胜劣汰将愈演愈烈。面对严峻形势,基于竞争和发展的需要,必须不断提高产品的品质、性能、核心技术,做到持续改进,保障产品的市场竞争能力。技术部门与生产部门密切配合不断加大,新品车的开发、试制、试装及扩大生产是必然的要求。在这样的背景下,产品生产准备也带来了新的课题——在扩大生产的同时,如何保证产品的品质、性能及提高各部门的工作效率?
  汽车的商品实现过程,包括商品企划,产品设计,生产准备,批量生产,整个生产制造的过程是至关重要的,是企业核心竞争力的主要体现。目前,在东风柳汽老乘用车基地(柳南乘用车基地)生产制造执行过程中,遇到主要的问题瓶颈如下:
  1、总装上线前未设排序区,上线顺序遵守率较低。
  2、生产线上各设备信息输入(如车型、颜色等信息)由人工完成,自动化程度较低。
  3、未建立生产车间全局可视化看板,不能实现车辆的实时定位状态跟踪,生产可视化水平较差。
  4、整体生产线线速20JPH,因技术瓶颈限制线速较慢。
  5、物料的捡料人员凭借记忆捡料,极易造成物料的错捡、漏检。
  6、物料由人工通过物流小车直送至线边,线边物料堆积,现场5S水平较差。
  7、新员工需要较长时间熟悉物料拣配,培训时间较长。
  东风柳汽柳东乘用车基地生产线设计时速为40JPH,新生产线对制造执行系统(MES)提出了更高的要求,也需要建设一套功能完善、可靠的集配防错指示系统以解物料捡料、配送问题。
  2项目目标与实施原则
  1、基于精益生产的智能工厂一期建设项目利用RFID实时跟踪车辆组装生产的动态信息:焊接环节通过RFID系统实时采集车体队列信息并进行生产排序;利用RFID采集的车型和车体颜色等实时信息来控制车体涂装;构建基于射频识别技术的总装生产模式,实现汽车生产全过程实时状态信息的监控。
  2、利用物联网技术,建设基于RFID技术的MES生产制造执行系统,实现车辆焊接上线、焊接下线、涂装上线、涂装下线、总装上线、组装过程的节点信息自动采集,并将采集的车辆信息实时传递给其它生产控制系统,即提高采集效率与准确率,又实现生产自动协同。对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。改善企业生产计划的指定和调整,同时提高工厂及时交货的能力。改善设备管理状况,实时监控设备健康情况,确定相关排产派工计划,改善生产过程中的质量控制力度,保证产品交付。
  3、项目建设过程严格按照柳汽IT软件项目建设方法论进行管控,详细过程见下图。在规划立项及项目验收阶段,都经过了IT评审DR,再经由各个业务相关部门的评审,各项评审会签齐全。项目建设阶段由信息系统开发科进行主担,在项目验收后,系统已转交信息系统运维科管理。信息系统运维科将对工程管理系统一线(现场问题)、二线(服务器及网络基建)、三线(应需开发)进行运维,保障系统的可持续性运行,实现了本项目的PDCA循环。
  3项目实施与应用情况详细介绍
  1)项目实施应用情况
  基于精益生产的智能工厂一期建设项目主要包含4大块内容,分别是柳东一期IT基建、工程管理系统、集配防错指示系统、生产管理系统。
  IT基建主要是柳东一期的网络布线项目,将采用星型拓扑结构,将网络结构划分成核心层、汇聚层、接入层。主干数据传输的带宽要达到万兆比特率。水平布线采用屏蔽6类双绞线和光缆实现100兆/1000兆数据传输到桌面。所有网络设备交换机将采用国内品牌华三。
  工程管理系统使用.NET平台开发,数据库采用ORACLE 11G。工程管理系统是承接计划与执行的关键系统,具有PBS排序(涂装车身存储区智能排序)、生产指示、生产管理目视、OEE(设备综合效率)顺序遵守率报表等强大功能。
  集配防错指示系统上位控制部分将于工程管理系统、生产管理系统、ANDON系统(为汽车装配线设计的综合性信息管理和控制系统)做接口,接收队列、BOM(物料清单)信息。下位的现场控制部分,将采用三菱Q06型号的PLC(可编程逻辑控制器),采用CC-LINK总线形式(开放式、数字化、多点通信的底层控制网络)连接各个网关,再由网关控制各个指示灯。集配防错指示系统具有捡料防错、基础数据维护、求援报缺、监控及报表等功能,具有捡料准确指示、扩展灵活等特点。
  生产管理系统选用Infor LN软件,再根据柳汽业务需求进行定制开发。生产管理系统将具有制定基础数据维护、生产计划、物料需求计划、仓库管理等功能。
  生产管理子系统主要的功能是管理生产作业计划的生产、执行和反馈。该子系统与LN系统紧密集成,从LN系统中接收月、周计划,并将执行的情况、实绩反馈至LN系统。
  ②设备监控模块:该模块主要包含:设备履历管理,PLC集中管理,设备状态显示,设备报警等功能。
  ③车辆跟踪模块:车辆跟踪模块,通过利用条码或RFID等手段,对在制的车体、零部件、载具/吊具进行全程跟踪。车辆跟踪系统是底层生产自动化设备与上层信息管理系统连接的关键纽带,通过定位车辆位置,并进行图形化展示,实时的展现了车辆在产线的具体位置;通过信息关联,还可以进行生产匹配及防错处理。
  ④PBS控制模块:当车体焊接工序开工时,排序系统根据均衡化的目的生成不同规格汽车的生产顺序。PBS存储区均可按照车辆的车型、颜色,进行编组、排序。一般生产按路由规则进行编组、排序。PBS主控制界面具备修改功能,通过画面对编组、排序的规则进行重新设置。PBS存储因物料等因素无法按正常排序进行放车时,通过画面操作允许对排序序列进行修改,异常车辆可通过快速通道重新排序。异常处理指令由PBS主控界面下达至PLC或机运系统,实现相应的操作。PBS的功能,就是在涂装和总装之间安放一个缓存带。涂装完的车体进入这里,改变了先后顺序,再进入总装车间。可以保证按照平准化的要求进入总装。
  ⑤集配防错系统:集配防错指示系统用于集配区,通过在料架上安装的指示灯、显示器来为物流人员和拣料人员指示正确的拣料信息,防止发生拣料人员错配、漏配的状况。同时对拣料过程进行实时监控,并对拣料过程中的数据实时采集,实现数据管理、查询、报表、追溯等功能。
  ⑥同步供货:同步供货模块的主要功能是,对能够在短时间内供货的供应商进行协同生产管理。其主要目标是:实现“精准化生产”,即需即供;提高小批量、多品种混流生产对市场变化的相应速度;最大限度地降低库存空间和成本;在同步供货业务模式下,系统根据车辆的生产节拍,在进入总装前向同步供货厂家发送同步信息,厂家根据此信息决定送货时机。
  ⑦车辆信息管理:在日顺序计划导入工程管理系统后,在系统内将为每台车建立车辆档案,用于记录车辆的零部明细、产品配置、在制信息等。
  ⑧报表管理:利用强大的报表中心开发模块创建生产管理各个环节的业务统计、分析报表。报表中心数据报表/图表制作和查询分析综合开发工具,对用户完全开放,可以最大限度的满足企业的个性化查询、统计需求。
  2)项目实施难度
  1.多部门协同合作。本项目涉及到柳新公司、涂装车间、总装车间、PV制造技术部、PVSCM部多个部门,需联合多个部门共同协作。
  2.系统将与生产现场各个不同设备进行交互通信,与每个设备通信协议各有不同,需单独进行设计,且需要在现场做大量的联调测试工作。
  3)项目实施完成情况
  本项目的建设计划从2012年1月开始启动,2015年6月实施上线,目前项目已经完成建设。
  项目各阶段建设情况如下:
  第一阶段:2012年1月至2012年12月,成立项目组,对项目进行了先期调研和预规划,并对行业内同类课题进行对比分析,进行总体方案设计、论证,同时对系统初步的设计。
  第二阶段:2013年1月至2013年12月,对系统设计:系统总体设计,系统架构设计,系统功能设计,系统数据库设计,系统界面设计,系统接口设计。完成代码开发,产品测试。
  第三阶段:2014年1月至2014年12月,进行各系统的系统运行环境部署,系统正式版与测试版安装发布,使用者培训,系统功能测试,业务模拟测试,系统数据初始化,系统上线试运行,编写用户操作手册。
  第四阶段:2015年1月至2015年6月,编写系统实施推广方案,对当前系统上线运行实施推广并扩大应用。
  4效益分析
  1)社会影响效果分析
  ①东风柳汽是两化融合建设的标杆企业,以大型国有企业的高度和影响力,充分发挥发动机生产线智能化管控系统为公司带来重大生产制造水平的提高与巨大经济效益的同时,将推动整个发动机制造行业在数字化建设的品质提升,实现进一步深化发展两化融合的目标,为国家创造财富的同时,更好的履行社会责任,成为影响社会公信的全能服务型产业代表。
  ②继续深入与扩大智慧工厂体系建设的使用范围和结构层次,从生产环节到管理流程进行全方位渗透,提高企业管控能力,提高企业运作效率。
  ③通过智慧工厂体系建设的深度应用推广,在客户和合作伙伴中树立良好的企业形象,加快和加深行业沟通,促进整个行业向两化融合高度智能化转型的方向前进。
  2)经济费用效果分析
  ①销售额提升:本项目建成后,将支撑柳东乘用车基地提升每年20万量的产能,总体将达成年产40万量的产能。按照每台车均价6万元计算,将提升销售收入120亿元。本项目是柳东基地二期建设项目的子项目,柳东基地二期建设项目约10亿,按照比例换算,本项目将带来2.6亿的销量额的提升。
  ②降低成本:集配防错指示系统的应用,能减少装配作业时间,减少物流人力投入,以及新员工培训时间三个方面降低生产成本。相比原有送料模式,预计每年能降低150万元成本。
  工程管理系统的应用,能从提高生产线自动化信息化水平,减少人力投入,提高顺序遵守率等几个方面,降低生产成本。预计项目完成后,每年能节省人力投入20人,按人力单价10万/年计算,每年能节约人力投入200万元。
  ③生产管理系统的应用,能提高生产计划的可用性,降低仓库物料库存的资金占用等方面降低生产管理成本。
  a.高效、自动化、严密的生产防错功能建设,确保品质(Q)。
  柳东基地除顶棚等大件物料外,其余物料将100%实现集配模式,本项目通过一组部署安装在料架存储位上的电子设备(传感器),由计算机、软件及PLC编程控制,采用灯亮配货的防差错功能,指导拣料区的拣料人员实时且正确地指示拣料信息,防止发生拣料人员错配、漏配的状况。同时对拣料过程进行实时监控,并对拣料过程中的数据实时采集,实现数据管理、查询、报表、追溯等功能。拣料作业人员不需要像以前那样通过看台车上的帐票或根据经验来拣料,是广西首家采用此集配防错指示模式的主机厂,同等行业属领先水平。
  b.紧密的设备集成及自动化控制,促进管理能力提升(C,D)。
  通过与设备PLC通讯协议开发,提供涂装、总装生产线机器人现场作业指令,自动分配装配人员装配作业指示,保证计划生产任务准确下达及执行。总装PBS存储区全自动控制及RFID无线标签运用,在运行中将保持与其他外围系统之间的通信、与输送链PLC的通信,并进行出入库控制。入库方式有按前靠存储、按按车型、顺序号、按指定路线等方式出入库打破产线管理黑匣子,提高交付周期。
  c.可视化管理,提升异常问题判断、处理的时间(D)。
  通过采集各关键工位的实时车辆信息,绘制可视化界面,生产调度无须到现场就能查看生产实时状况,缩短异常问题判断、处理的时间,进而保证交货期的完成。