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宁波爱柯迪“5G+未来工厂”建设的探索和实践

责任编辑:黄新培 2021-10-09 08:41:01

新华丝路宁波10月9日电(唐云)2021年是浙江数字化改革元年,而数字化改革是新发展阶段全面深化改革的总抓手。爱柯迪股份有限公司(以下简称“爱柯迪”)作为全球领先的汽车铝压铸件制造企业,高质量推进数字化改革,打造全球汽车零部件领域的数字变革高地。

爱柯迪“5G+未来工厂”是以5G工业专网为通信基础,通过各类5G终端实现工厂内设备的数字化全联,并利用5G和AICDE技术的融合应用,按照生产流程构建全周期数字化闭环管理,从而实现对生产过程中所有要素的全面监测和工艺迭代升级,为各类生产场景提供新的作业模式。该项目列入2020年工信部工业互联网试点示范。

新时代需求催生数字化转型

爱柯迪主营汽车零部件产品2500多种,位列国内铝压铸行业50强之中,排名全球前五名的一线汽车零部件供应商均为其长期战略合作客户。2020年,爱柯迪实现销售收入25.91亿元,净利润为4.26亿元,生产交付汽车零部件1.85亿件,出口占比约70%。

近年来,爱柯迪在生产管理中面临了一些问题:一是人力成本高、招工难等制造业的共性问题,就爱柯迪而言,人力成本占整体成本的30%以上。二是汽车行业的召回政策,对供应商产品的可追溯性提出非常高的要求,以往的手工作业已无法满足上游客户的要求。三是爱柯迪目前有10个厂区20多个工厂,而多工厂的生产管理、供应链上下游的无缝对接、传统的管理模式在一定程度上制约了企业的发展。

因此,企业迫切需要创新生产管理模式,通过实施数字化转型,用数字化、智能化的方式和手段重塑企业组织关系与生产经营方式,重构产品创新和客户服务能力,全面提升企业核心竞争力。

爱柯迪于2016年启动“IKD精益数字化工厂战略”,探索精益化、自动化与信息化融合的生产管理新模式。2019年,爱柯迪又启动了5G数字化工厂的试点建设,成立以总经理为组长、精益管理部负责人为执行组长的项目组,来推进5G数字技术项目的规划、建设和实施,在国内首次实现了“5G+工业互联网”的规模化应用,入围中国“5G+工业互联网”典型应用案例。

该项目实施以来,企业在智能化制造、网络化协同上取得了积极成效,人均产值从60万元提升到90万元,提升了50%;设备OEE从60%提升到85%,提升了42%;压铸件生产合格率超过90%,平均超过84%;半成品周转天数从14天下降到5天,降低了64%。凭借基于物联网技术的全追溯系统,爱柯迪获得ROI中国工业4.0杰出贡献金奖。

构建工艺流程数字化管理

爱柯迪5G+未来工厂建设融合了JIT、精益、TOC瓶颈理论,在高度自动化的物流、仓储及柔性加工制造能力的基础上,引入5G、物联网、大数据分析技术,将产品设计与工艺设计、销售、采购、生产制造等核心业务流程贯通,通过产品全追溯系统、压铸全联系统、机加工机器人全联系统、模具全生命周期管理、刀具管理系统、自动立体仓库WMS系统等构成完整的全工艺流程数字化管理。

图为5G数字化工厂总体框架

在物理层上,通过设备PLC直联,实现生产与测量设备的状态自动监控和工艺参数的自动采集。连接各类CNC、项目使用的各型号的加工中心、PLC(西门子、欧姆龙、三菱、LG、AB、台达等)、传感器、OPC、TCP/IP等。大规模应用智能终端连接设备的以太网或232/485串口,通过通讯协议采集设备工艺参数。在模具、夹具上安装激光刻印二维码不锈钢铭牌,产品的流转、检验均使用纸质二维码,部分全流程追溯的产品上刻印激光二维码。

在交互层上,工厂现场普遍使用读码器、扫码枪等读码设备进行扫码管理,实现数据信息的准确流动和管理。电子看板对车间信息进行集中控制,并即时收集车间的反馈信息,汇总在监控中心的看板上,诸如产线缺料停工、设备故障停工、品质异常状况等实现全面的无纸化信息显示,同MES系统配合应用,从而实现工厂管理智能化。

在执行层上,铝锭熔炼、压铸、机加工、检验包装和入库发货五大流程均建立了数字化模型。运用国内压铸行业功能最全的智能制造管理系统,采集车间的人员、设备、物料、工艺、质量等信息,集成现场管理、计划管理、报表分析、质量管理、系统管理等功能模块。方案实施过程中使用BPR、ANDON、KANBAN、POKA-YOKE、FIFO、5S、TPM、IE等工具方法。

在分析层上。引进高度定制化的ERP系统,最大限度地融入各种适用的管理方法和经营理念,把企业内部价值链上的全部业务活动链接到一个系统中。项目包括主数据管理、人力资源管理、销售管理、采购管理、仓库管理、生产管理、质量管理、MES管理等功能模块。通过与ERP数据库的实时对接,做到所有工厂制造过程透明化,深度融合现场生产管理和质量管理,自动形成大数据报表和大数据分析平台,促进生产工厂管理PDCA循环。

在网络安全上,工厂无线和有线网络采用核心交换机、汇聚交换机和接入交换机三层架构,并对网络数据安全做了专项技术处理。后台使用虚拟化软件对服务器和存储阵列进行管理,建设爱柯迪私有云,采用异地灾备存储的方式预防灾害性数据丢失。建设一体化集中管控平台,增加准入控制、数据识别、行为审计、数据导入/导出的控制等功能,杜绝业务数据的泄露。

数字化转型已初显成效

近年来,爱柯迪已在5G行业专网、区块链产品溯源、大数据分析平台、安全智能监控分析系统和三维数字孪生技术监控管理等多方面取得了初步成效。

一是在国内首次实施了全5G网络建设模式的规模应用,实现了压铸设备、品管实验室、手持终端等各类终端的接入,并通过端到端网络监控及响应系统,实现了网络的高可靠稳定接入及高效故障响应处置,目前已接入各类设备2060台、智能终端1270台、读码设备1446台。

二是完整打造了涵盖5大环节20多个工序的完整数字化闭环管理体系,夯实了质量管理基础。项目实施以来,爱柯迪产品综合合格率从83%提高到95%,提升了14%;人均出产的附加价值从45万元提高到75万元,提升了67%。

图为5G区块链产品溯源

三是自行研发了集成5G工业模组的智能MES终端,并实现了规模量产和使用,显著早于国内其他项目。爱柯迪围绕实际生产痛点,深入核心生产环节,创新打造了5G压铸单元岛、5G机加单元岛、5G量产MES终端、5G大数据分析平台、5G AI质检、5G专网运维等15个场景化应用,形成完整的5G+智慧工厂解决方案。

图为5G数据连接架构

四是广泛使用物联网、大数据、人工智能等技术,实现了压铸生产中IE+IT的有效融合。智能终端集成各类设备、PLC仪表等,支持近千种设备型号快速配置、快速对接、稳定运行。数采方面,日均采集数据量超过50G。

五是实现了三维数字孪生及人机交互等新型应用,可对异地工厂进行中央调度与管控。项目实施以来,爱柯迪ERP运行数据输入人员减少70%以上,而次日8点可以看到每个工厂的经营结果;设备可动率从67%提高到92%,提升了37%。

图为5G+三维数字孪生技术监控管理

以未来工厂为建设方向,爱柯迪计划将继续推进5G互联网技术和大数据在生产管理中的应用,进一步提升工厂的智能化管理能力。

一是持续开展大数据分析建设。目前爱柯迪仅在压铸工艺实现基于大数据分析的智能化管理,2022年将在全流程进行大数据分析应用,实现派工、设备、模具推荐的智能化深度应用。

二是打造企业级工业互联网平台,将大数据服务和管理能力往上下游延伸。

三是构建数字化能源管理系统,通过与江北电网公司合作建设核心设备的能源管理系统,实现能源的在线监测和管理。

四是建设无人化加工中心,实现加工中心物料自动配送和基于APS自动排产。

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