一、企業(yè)簡介
日立電梯(中國)有限公司成立于1996年,企業(yè)前身為“廣州日立電梯有限公司”,2007年7月更名為“日立電梯(中國)有限公司”。公司主營業(yè)務(wù)包括:電梯、自動扶梯、自動人行道、建筑智能化系統(tǒng)工程及零部件的研發(fā)、設(shè)計、制造、銷售、安裝、維修、保養(yǎng)、改造、技術(shù)培訓(xùn)咨詢服務(wù)等。
公司是國內(nèi)較大單一品牌實施集團化管控的電梯研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)基地,多年來綜合實力一直穩(wěn)居行業(yè)三甲之列。2018年,年產(chǎn)量達(dá)到7.6萬臺,銷售收入超過180億元,在中國市場占有率超15%,名列中國電梯行業(yè)第一。目前公司下屬設(shè)有7家制造基地,90家營分司,員工20000多人,服務(wù)站點1200多家。
日立電梯是中國500強企業(yè),于2003~2017年公司連續(xù)15年榮獲“廣東省企業(yè)100強”。此外,企業(yè)還榮獲眾多榮譽,如“全國用戶滿意企業(yè)”、“全國用戶滿意產(chǎn)品”、“全國用戶滿意服務(wù)”、國家“管理先進示范性企業(yè)”、“國家安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化一級達(dá)標(biāo)企業(yè)”、“高新技術(shù)企業(yè)”、“廣東省裝備制造業(yè)50骨干企業(yè)”、“廣東省政府質(zhì)量獎”、“廣州市創(chuàng)新型企業(yè)”、“廣東省創(chuàng)新型試點企業(yè)”等稱號。
圖1 日立電梯(中國)有限公司廣州總部
二、企業(yè)智能制造應(yīng)用總體現(xiàn)狀
根據(jù)日立公司戰(zhàn)略規(guī)劃和公司戰(zhàn)略部署,公司確定出生產(chǎn)能力構(gòu)建目標(biāo),在制造方面從現(xiàn)場設(shè)備的選購、信息系統(tǒng)的搭建等方面全面改善。包括以下主要內(nèi)容:
●車間基礎(chǔ)建設(shè):按照優(yōu)工藝流程進行合理布局,建設(shè)中充分應(yīng)用模擬仿真避免設(shè)計失誤,為智能工廠打下堅實基礎(chǔ)。
●自動化流水線的應(yīng)用:設(shè)備95%以上都是進口頂尖技術(shù)設(shè)備,加工設(shè)備的數(shù)控化率為100%,自動數(shù)采率95%以上。
●MES項目的開展,及關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集:建立實時數(shù)據(jù)庫平臺,對過程控制、生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行采集。建立了制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES),并與企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng)(ERP)集成,生產(chǎn)計劃、調(diào)度均建立模型,與設(shè)備集成實時收集設(shè)備數(shù)據(jù),實現(xiàn)生產(chǎn)模型化分析決策,過程的量化管理,成本和質(zhì)量的動態(tài)跟蹤。
●ERP系統(tǒng)對制造過程的管理:建立企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng)(ERP),在供應(yīng)鏈管理中實現(xiàn)了原材料和產(chǎn)成品配送的管理與優(yōu)化。利用云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù),在保障信息安全的前提下,實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營、管理和決策的智能優(yōu)化。
●以上實施后,全面提升企業(yè)的資源配置優(yōu)化、操作自動化、實時在線優(yōu)化、生產(chǎn)管理精細(xì)化和智能決策科學(xué)化水平。日立電梯憑借雄厚的研發(fā)與制造實力,成為電梯行業(yè)單廠產(chǎn)能規(guī)模大、技術(shù)先進的企業(yè)。
三、參評智能制造項目詳細(xì)情況介紹
1.項目背景介紹
日立電梯在2008年到2012年期間分別在五地工廠(上海、廣州、天津、成都、扶梯)上線了ERP系統(tǒng),在后續(xù)的使用時間里,逐漸發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有ERP系統(tǒng)對于生產(chǎn)現(xiàn)場管理,產(chǎn)品質(zhì)量追溯,產(chǎn)能控制等方面做不到“精細(xì)化管理”,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
ERP系統(tǒng)對企業(yè)生產(chǎn)過程的主體-生產(chǎn)現(xiàn)場管理沒有涉及到。即在目前ERP的計劃模式下,缺乏對實際進度的了解,因此其每天下達(dá)的生產(chǎn)計劃存在著不合理的現(xiàn)象(無限產(chǎn)能)。
目前整個集團的各個制造基地的制造流程不統(tǒng)一,各自按照自己的情況進行生產(chǎn)。導(dǎo)致集團無法統(tǒng)一管控。急需統(tǒng)一各個制造工廠的生產(chǎn)業(yè)務(wù)模式,方便集團統(tǒng)一管控。
ERP的流程單到了車間仍然依靠手工安排生產(chǎn),電梯BOM零件多,制造周期長且人工作業(yè)多,造成工單的跟蹤困難。
產(chǎn)品質(zhì)量信息依靠手工記錄,無法對發(fā)生質(zhì)量問題的產(chǎn)品實現(xiàn)快速準(zhǔn)確定位,需要消耗大量人力物力進行處理。
綜上所述,希望導(dǎo)入MES項目,結(jié)合“精益生產(chǎn)”的管理思想,實現(xiàn)制造過程可視化,提高精細(xì)化管理水平,增強管控和科學(xué)決策的能力。
MES項目根據(jù)需求,制定以下業(yè)務(wù)目標(biāo):
●車間排產(chǎn):通過MES制定準(zhǔn)確、可執(zhí)行的生產(chǎn)計劃(有限能力計劃),準(zhǔn)確安排各零部件的投入和產(chǎn)出時間,并且支持在情況發(fā)生變化時重新計劃和排程,生產(chǎn)指令控制精度由每天細(xì)化到每小時,使材料、部件及成品庫存降低10%。
●生產(chǎn)管理:實現(xiàn)按臺套生產(chǎn),并實時了解訂單生產(chǎn)進度情況,對生產(chǎn)過程進行管理,包括工單派工、工單報工、工單執(zhí)行狀況、物料使用情況等進行跟蹤與反饋,提高生產(chǎn)效率,制造周期縮短10%。
●倉儲管理:以條形碼技術(shù)為基礎(chǔ),實現(xiàn)精準(zhǔn)庫存管理(包含貨位管理),改善現(xiàn)有出入庫業(yè)務(wù)及庫存盤點作業(yè),提高倉儲作業(yè)效率,利用條碼槍掃描二維碼錄入系統(tǒng)提高事務(wù)單據(jù)的處理效率,由4小時提高到實時處理。
●條碼應(yīng)用:通過物料條碼化管理,車間裝箱通過掃描裝箱件,自動核對裝箱清單,裝箱準(zhǔn)確率達(dá)100%,工程維保在更換部件時,直接掃描所需更換部件的條碼,快速獲取物料信息,下單給工廠制作。
●質(zhì)量追溯:生產(chǎn)過程中對部件條碼進行記錄,出現(xiàn)不良時可通過系統(tǒng)快速追溯。
●數(shù)據(jù)整合:實現(xiàn)MES與公司已建設(shè)或在建設(shè)的信息系統(tǒng)的結(jié)合,通過PLM+ERP+MES,實現(xiàn)信息系統(tǒng)對制造過程管理的拓展和深化,滿足數(shù)字化工廠/智能制造工廠要素條件。
2.項目實施與應(yīng)用情況詳細(xì)介紹
(一)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)實施范圍、計劃及方法
日立電梯集團為了統(tǒng)一下屬工廠生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程,規(guī)劃了MES項目。項目初期成立項目籌建組,各個制造工廠制造的主要負(fù)責(zé)人員參與項目當(dāng)中。根據(jù)項目需求,項目組尋找當(dāng)前比較出名的廠商進行選型,參與選型的廠商有GE、Rockwell、Camstar、Hand、Sie,經(jīng)過選型評估,選定GE來實施MES項目。
根據(jù)項目資源配置及項目計劃,我們將上線工廠分為4批進行實施,主要實施方式如下:
第一批:成都工廠。由于成都工廠新成立,容易接受新的管理思想,新上系統(tǒng)對業(yè)務(wù)沖擊較小。
第二批:廣州工廠、扶梯工廠。根據(jù)成都已經(jīng)形成的系統(tǒng)模板進行擴展,已滿足所有工廠的業(yè)務(wù)。
第三批:天津工廠、上海工廠。根據(jù)第二批形成的最終版系統(tǒng)進行覆蓋式實施。
第四批:電機工廠、日立樓宇工廠。覆蓋式實施,不再進行系統(tǒng)開發(fā)。
圖2 MES項目計劃表
以上所有工廠,都使用統(tǒng)一的信息平臺,用以確保各個工廠的生產(chǎn)業(yè)務(wù)模式統(tǒng)一,同時各個工廠之間能夠進行生產(chǎn)的KPI指標(biāo)的對比。
(二)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)建設(shè)情況
日立電梯MES系統(tǒng)的總體目標(biāo)是:根據(jù)日立電梯的發(fā)展戰(zhàn)略,結(jié)合企業(yè)設(shè)計和生產(chǎn)管理現(xiàn)狀,研究國際國內(nèi)設(shè)計和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,規(guī)范業(yè)務(wù)流程,建立統(tǒng)一的信息管理平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集成和共享。目前日立電梯MES應(yīng)用情況如下:
系統(tǒng)模塊分布圖:
圖3 項目系統(tǒng)模塊分布圖
1)計劃排程管理
排產(chǎn)系統(tǒng)整合ERP系統(tǒng)提供的制造BOM、物料信息、制品工藝路徑和產(chǎn)能等信息,建立排程模型,進行有限能力排產(chǎn)。以確保生產(chǎn)交貨期為前提,綜合考慮生產(chǎn)任務(wù)的物料到貨時間,生產(chǎn)優(yōu)先級,均衡化工作負(fù)荷、庫存以及人力負(fù)荷,將生產(chǎn)任務(wù)安排到車間各個資源以及工作崗位上。
具體實現(xiàn)內(nèi)容:
圖4 項目具體實現(xiàn)內(nèi)容
2)設(shè)備集成與OEE效率
日立在發(fā)展過程中十分注重自動化生產(chǎn)設(shè)備的投入,目前有鈑金、機加工、電氣加工、表面處理等各類設(shè)備共2576臺套,已建設(shè)有西門子PLC控制系統(tǒng),用于生產(chǎn)加工的數(shù)控沖床、加工中心和三坐標(biāo)測量儀,加工設(shè)備的數(shù)控化率為100%,用于電梯壁板、層門和轎門加工的生產(chǎn)自動線及堆放生產(chǎn)用板材的立體倉庫,2008年,開始購置使用工業(yè)機器人用于產(chǎn)品自動折彎、電焊、碼垛機噴漆線的自動掛件,2010年為提高設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化水平,建設(shè)工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線以連接車間的自動化設(shè)備,2014年引進美國GE公司的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備。2015年公司用于自動化建設(shè)和運維投入的資金將達(dá)到1億元。
系統(tǒng)需要通過采集設(shè)備的運行狀態(tài)信息,對設(shè)備生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控,使管理人員能全面了解和掌控生產(chǎn)加工過程、設(shè)備運行和產(chǎn)品生產(chǎn)的實時狀況。并即時將設(shè)備異常信息以報警方式及短信方式(新增需求)傳遞到相關(guān)終端和移動電話,通知崗位人員對現(xiàn)場設(shè)備異常進行排查和處理,恢復(fù)生產(chǎn)正常進行。
同時,需要依據(jù)設(shè)備的可用率、設(shè)備生產(chǎn)性能和產(chǎn)品質(zhì)量(良品率)等因素計算設(shè)備的運行效率(OEE),尋求制約設(shè)備效率的瓶頸因素,從而方便客戶制定有針對性的提高設(shè)備生產(chǎn)效率的管理決策。為了更精細(xì)的對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控和管理,需要對車間加工設(shè)備的實時運行狀態(tài)進行監(jiān)控,并對設(shè)備的運行效率進行精確計算,并跟蹤設(shè)備的停機事件及其具體原因,精確的評估設(shè)備生產(chǎn)運行效率,更高效的管理設(shè)備,實現(xiàn)精益化的生產(chǎn)管理。生產(chǎn)過程及現(xiàn)場監(jiān)控情況如下圖所示:
圖5 生產(chǎn)過程及現(xiàn)場監(jiān)控情況
3)生產(chǎn)管理
生產(chǎn)管理模塊主要對企業(yè)整個生產(chǎn)過程進行監(jiān)控和管理,從生產(chǎn)計劃下達(dá)開始,生產(chǎn)過程控制就同時開始運行,對企業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的主要參數(shù)進行監(jiān)控,使得企業(yè)管理人員能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地了解一線生產(chǎn)信息。
生產(chǎn)任務(wù)采用無紙化方式,系統(tǒng)采用推送方式進行派工,即相關(guān)班組和人員可在班前查看待完成工單,同時系統(tǒng)自動推送相關(guān)發(fā)料需求到倉庫,以便倉庫及時完成原材料配送。工單執(zhí)行的過程數(shù)據(jù)和狀態(tài)則通過條碼或設(shè)備的接口,傳遞到MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,MES系統(tǒng)根據(jù)反饋的信息,對工單的執(zhí)行狀況進行更新。工單執(zhí)行狀況的監(jiān)控包括:工單實際的開始時間、結(jié)束時間、工單完成量、工單狀態(tài)、工單異常報警(包括工單超期、不合格品超限)。
圖6 生產(chǎn)管理模塊應(yīng)用
4)質(zhì)量管理
系統(tǒng)對產(chǎn)品、零部件的質(zhì)量數(shù)據(jù)進行記錄,實現(xiàn)對產(chǎn)品、零部件質(zhì)量狀態(tài)的跟蹤,反映生產(chǎn)現(xiàn)場的產(chǎn)品質(zhì)量情況,通過對現(xiàn)場產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)的匯總、分析,可實現(xiàn)制造過程的質(zhì)量監(jiān)控和質(zhì)量追溯。為管理決策提供支持,滿足企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求。
5)倉儲物流
系統(tǒng)通過使用條碼采集技術(shù),對倉儲中需要管理的庫位和物料進行條碼定義,在進行出庫,入庫,盤點業(yè)務(wù)時,通過條碼采集,進行數(shù)據(jù)收集和操作防錯。實現(xiàn)庫存數(shù)據(jù)的及時可視化,減少庫存數(shù)據(jù)錯誤,減少手工作業(yè),實現(xiàn)倉庫作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化控制。同時實現(xiàn)與現(xiàn)有ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成,完善ERP系統(tǒng)中倉儲模塊的功能點。
通過排產(chǎn)軟件完成工單分解,并實現(xiàn)工單派發(fā)后,系統(tǒng)根據(jù)工單要求,自動原材料配送請求(含工單、物料、工位以及配送時間、配送數(shù)量)發(fā)到原材料倉庫,原材料倉庫則根據(jù)配送請求進行配料,并通過出庫操作實現(xiàn)物料的及時配送。對于裝箱和裝配型工位,系統(tǒng)根據(jù)裝配訂單要求,發(fā)送成套配送請求(含工單、物料、工位以及配送時間、配送數(shù)量)給倉庫,倉庫物料清單,生成配送單并自動打印,倉庫人員根據(jù)配送單進行撿料和配送,并通過選擇或掃描實現(xiàn)配送出庫。
在配送方面,MES與AGV進行集成,MES將任務(wù)號及配送信息傳遞給AGV,AGV在指定的位置運送物料到對應(yīng)的工作崗位。
圖7 零件使用條碼技術(shù)
6)裝箱防錯
通過應(yīng)用條碼校驗功能,在選擇裝箱單后,掃描對應(yīng)的裝箱件條碼,系統(tǒng)自動記錄裝箱件信息,并與裝箱清單進行比對,實現(xiàn)裝箱漏裝、錯裝提醒。對確定要裝箱的訂單,可對庫存量進行保留,確保裝箱時有相應(yīng)的物料。提高裝箱作業(yè)的準(zhǔn)確率。
圖8 應(yīng)用條碼檢驗功能進行裝箱防錯
7)報表及可視化
系統(tǒng)將提供基于Web的報表,用戶通過報表功能,可以生成報警報表、產(chǎn)量報表、質(zhì)量報表和效率報表。報警報表能夠查詢設(shè)備的報警記錄和系統(tǒng)的報警記錄。產(chǎn)量報表可以查詢車間產(chǎn)量報表,可以按班次、天、月進行統(tǒng)計,質(zhì)量報表包括不良品統(tǒng)計報表,不良率、合格率報表,效率報表包括檢驗及時率報表,欠料信息報表。通過WEB報表系統(tǒng),可以使生產(chǎn)管理者、生產(chǎn)人員能夠方便及時的掌握生產(chǎn)狀況,為管理優(yōu)化提供準(zhǔn)確高效的數(shù)據(jù)支撐。
系統(tǒng)提供基于WEB的界面,向管理層提供生產(chǎn)動態(tài)信息、生產(chǎn)異常信息展示,并可以層層點擊,查看相關(guān)的詳細(xì)信息,同時,支持與現(xiàn)場Andon板的集成,實現(xiàn)產(chǎn)量和異常的提醒。可以從車間的維度和訂單的維度進行查詢。
圖9 可視化管理
8)MES系統(tǒng)集成情況
我司完成了MES系統(tǒng)的建設(shè),并與企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng)(ERP)集成,主要從ERP系統(tǒng)獲取計劃、生產(chǎn)訂單、物料、工藝、BOM信息等;向ERP提供生產(chǎn)完工信息、送貨單、退/補料操作事務(wù)、轉(zhuǎn)倉單、裝箱領(lǐng)料單等信息。生產(chǎn)計劃、調(diào)度均建立模型,實現(xiàn)生產(chǎn)模型化分析決策,過程的量化管理,成本和質(zhì)量的動態(tài)跟蹤。具體情況如下圖所示:
圖10 MES系統(tǒng)集成情況
3.效益分析
MES項目上線后每個工廠單獨進行項目總結(jié),總結(jié)的數(shù)據(jù)均來自正式的生產(chǎn)系統(tǒng),現(xiàn)歸類如下:
●材料、部件及成品庫存降低約13.48%;
●制造周期縮短同期比較平均降低20%;
●倉儲事物處理效率提高,由4小時提高到實時處理;
●指令送貨單準(zhǔn)時到貨率提高12%;
●減少紙質(zhì)打印,年可節(jié)省費用約19萬元左右,減少人工約5000小時每年;
●裝箱、裝配防錯提高到100%,提高不良處理效率;
●設(shè)備故障率下降2%,設(shè)備OEE效率提升5%。
以上效果轉(zhuǎn)化為投資與回報比,預(yù)計3年可以收回投資成本,各個內(nèi)容的效果數(shù)據(jù)詳見下文闡述。
3.1 制造周期縮短
開創(chuàng)性地引入預(yù)占料的業(yè)務(wù)模式,占料時綜合考慮倉儲庫存、采購訂單、在制品訂單等,按產(chǎn)出日期提前5天即可安排生產(chǎn)計劃,實現(xiàn)按工號配套產(chǎn)出,縮短制造周期21.55%。
圖11 項目前后制造周期對比
3.2 生產(chǎn)過程效率提升
生產(chǎn)過程透明化:通過系統(tǒng)或車間大屏生產(chǎn)信息,管理人員能夠?qū)崟r準(zhǔn)確地了解訂單生產(chǎn)進度情況和工單執(zhí)行狀況及物料使用情況,支持促進生產(chǎn)及管理水平的提高,讓管理決策更加精準(zhǔn)。
數(shù)據(jù)化制作過程-無紙化作業(yè):通過PFMD系統(tǒng)實現(xiàn)在線生產(chǎn)訂單制作方式,減少單據(jù)打印,預(yù)計一年節(jié)省350箱A4/A5打印紙,減少5000多小時人工記錄時間。
報工效率提升:結(jié)合MES系統(tǒng)實施改變了車間的生產(chǎn)模式,實現(xiàn)線下操作信息向線上操作轉(zhuǎn)移,前工序訂單支持合并,報工的訂單數(shù)量減少50%。消除車間生產(chǎn)信息傳遞的“信息孤島”,使車間生產(chǎn)信息流和實物流一致,從而提高車間生產(chǎn)信息真實性和準(zhǔn)確性。
3.3 庫存金額降低及配送效率提升
作業(yè)效率提升:物流作業(yè)崗位和作業(yè)工具都調(diào)整,在車間接收區(qū)同時完成收發(fā)料環(huán)節(jié),由上線前2h/次提高到上線后1h/次,提高了50%,出庫單據(jù)回單及時率提高了17.31%。
提高庫存周轉(zhuǎn)率:材料庫存周轉(zhuǎn)率由上線前平均1.97次/月提高到上線后平均2.56次/月,提升29.94%(7月同比:國產(chǎn)件5.45提高5.93,進口件0.57提高到0.94,部件庫6.56提高到6.68)。
降低庫存金額:用在途PO代替庫存,并將物料接收場地調(diào)整至車間崗位,上線后3月到7月材料和部件庫存金額同比下降,平均月降低率19.11%。
3.4 準(zhǔn)時產(chǎn)出提高,配套率提高
實現(xiàn)按臺套生產(chǎn),并實時了解訂單生產(chǎn)進度,管控生產(chǎn)過程,包括工單派工、工單報工、工單執(zhí)行狀況、物料使用情況,生管根據(jù)實際產(chǎn)能均衡下達(dá)生產(chǎn)指令,并按工號同步下達(dá)到生產(chǎn)車間,取消車間二次排產(chǎn)。
3.5 供應(yīng)及時率提高
下達(dá)的PO要求供應(yīng)商在1個工作日內(nèi)進行答復(fù),確認(rèn)能否在PO要求到貨日期內(nèi)生產(chǎn)完成。備料人員提前5天生成配送送貨單,要求供應(yīng)商根據(jù)送貨單數(shù)量進行備貨和撿貨,嚴(yán)格按送貨單需要日期配套送貨,材料供應(yīng)及時率提高12%。
圖13 項目上線前后供應(yīng)及時率比較
3.6 追溯效率提高,裝箱效率及準(zhǔn)確率提高
通過物料條碼化管理,裝箱時采用PDA掃描裝箱件,自動核對裝箱清單,防止裝箱錯誤,實現(xiàn)裝配防錯功能(相同圖號不同作業(yè)的關(guān)鍵件外觀結(jié)構(gòu)相似度高),裝箱準(zhǔn)確率到達(dá)100%,錄入收集數(shù)據(jù),提高工作效率,并實現(xiàn)無紙化管理,提高查詢和分析效率,追溯效率用時80%。
圖14 項目上線前后追溯率及防錯效果比較
3.7 設(shè)備故障率降低、OEE效率提升
生產(chǎn)設(shè)備連接到MES系統(tǒng),遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài),發(fā)生故障實時報警并反饋到維修班組,通過設(shè)備運行效率分析,為設(shè)備運維提供數(shù)據(jù)支撐,故障率由8%降低到6%,設(shè)備稼動率88%提高到90%。