西開電氣

背景概況


西安西電開關電氣有限公司(以下簡稱西開電氣)是我國輸配電行業中的大型企業,是國家特高壓、超高壓及高壓開關設備的研發、制造、銷售和服務的大型企業。主要產品為氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)和SF6斷路器(GCB),電壓等級覆蓋了特高壓、超高壓、高壓產品,代表著世界特高壓的頂級水平。


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圖 高壓開關產品



項目概況


2014年以來,西開電氣以建立兩化融合管理體系為契機,以大力推進智能制造為途徑,以融合精益思想為理念,不斷深化兩化融合應用,逐步實現了“由傳統制造業向高端制造業轉變,以兩化融合帶動產業轉型升級”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)總裝三車間為試點部署實施MES系統,并于2018年5月上線,經過一年的穩定運行后正式驗收。


生產特點


1) 多品種,按項目、按銷售訂單設計并制造產品

2) 零部件種類多,產品工藝復雜,過程質量要求高

3) 生產工藝多樣,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,部分車間實現了連續流工位制裝配

5) 車間之間協同復雜,有5個裝配車間、4個零部件成套車間

6) 對外部供應商協同要求高,例如導體、互感器、操動機構等依賴于供應商



信息化建設思路


指導原則

精益理念與數字化制造融合;

實現路徑

基于精益管理的實施成果,大力推進三大平臺數字化設計(PLM)、數字化制造(MES/MOM)、數字化運營(SAP)的深度與廣度應用,最終實現智能制造;

實現目標

完成“十三五”建成數字化工廠、實現制造技術領先的目標。


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智能制造總體架構


西開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 西開電氣智能制造總體架構


西開電氣智能制造信息支撐系統的總體業務規劃如下圖所示(藍底MES部分)。

 

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圖 西開電氣智能制造信息支撐系統的總體業務規劃


業務規劃的基本邏輯為:通過系統集中分解、計算和管理各總裝車間總裝配計劃,實現對上游成套車間零部件生產和供應處采購零部件的有序拉動和聯動。同時,基于平臺化系統的建設,實現總裝與成套之間、成套車間之間、總裝與成套與采購之間業務的JIT計劃聯動和一體化協同,最終實現西開電氣全廠及供應鏈級的基于JIT的拉動式生產模式。



//項目實施情況//

MES一期功能模塊


基于西開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 西開電氣MES一期系統功能規劃



基于JIT思想的一體聯動計劃


西開電氣采用JIT的思想由裝配拉動上游成套車間生產和采購,在需要的時間只生產需要數量的零部件,過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行跟蹤。


基于銷售訂單編制總裝配計劃,由系統自動分解生成成套車間、采購的拉動成套計劃,滿足上下游生產物料供需平衡要求,同時避免過量生產,達到降低在制品庫存、減少資金占用的目的。


解決方案的要點包括:

1) 基于銷售訂單交期、裝配車間產能編制總裝配6+2計劃;

2) 從PLM、ERP獲取產品BOM結構信息;

3) 每天根據BOM結構、提前自動計算自制零部件/采購成套需求計劃;

4) 插單、變更之后自動重新展開成套需求計劃,提高計劃靈活性;

5) 成套車間、供應處可以看到裝配車間的拉動需求計劃;

 

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圖 基于銷售訂單編制總裝配計劃


實施后改進效果如下表:

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實時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)、上游車間(自制直通件)問詢并人工檢查成套和齊套情況,管理成本高,信息不及時,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,缺乏長期的成套監控和預測的能力,往往在裝配生產前才會發現缺料。


基于成套拉動計劃的數量和時間節點,自動監控成套車間、倉庫物料的成套情況,盡早發現未按成套拉動計劃要求的時間、數量完成的延遲異常,以便及時對延遲進行跟催,從而提高成套的齊套水平。

 

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圖 拉動看板


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


解決方案的要點包括:

1) 不僅僅考慮項目專用物料的跟蹤,更重要的是計算通用物料的成套情況;

2) 從WMS獲取倉庫的實時庫存,獲取入庫件成套狀態;

3) 從SRM獲取供應商直通件(又稱為采購直送件)成套狀態;

4) 從ERP獲取成套車間直通件(又稱為自制直送件)成套狀態;

5) 系統每日自動計算物料成套情況;

6) 可以查看成套的情況,包含成套百分比;

7) 可以查看未按時間和數量成套的異常,以便及時跟催;


實施后改進效果如下表:

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基于有限產能的高級計劃排程


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


解決方案的要點包括:

1) 基于有限產能的計劃排程;

2) 生成工位級作業計劃;

3) 快速應對插單、變更和異常,提高計劃靈活性;

4) 作為生產前最后的齊套檢查依據;

5) 作為拉動配送的依據;

6) 作為工具工裝、輔料領用等生產準備的依據。

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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


實施后改進效果如下表:

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基于工位的物料準時配送


基于工位的生產作業計劃,自動生成物料配送計劃,通過與WMS系統的集成,實現按工位按載具進行配餐,并交接給物流,周轉到清洗、線邊倉暫存,工位叫料以后并準時配送到工位的全過程管理。


解決方案的要點包括:

1) 基于工位的生產作業計劃生成物料配送計劃;

2) WMS按工位、按載具進行配餐;

3) 實現倉庫作業員與物流小組的交接;

4) 實現清洗作業過程的周轉;

5) 實現清洗后的線邊倉暫存作業;

6) 實現線邊倉叫料,物流人員準時配送到工位;

7) 實現空容器的回收;

8) 管理配送暫存區的容量、利用率、載具的利用率等;


實施后改進效果如下表:


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基于工位的生產作業和數據采集


實現生產作業計劃下發到工位,并指導每個產品在每個工位的生產作業,實現任務的開工、完工報告,并在作業過程中實現防呆防錯、數據采集,為生產過程監控、質量數據采集、生產和指向追溯等提供支持。


解決方案的要點包括:

1) 實現工位點檢,確保安全、環境、工具工裝、設備等工作條件滿足要求;

2) 每個產品分配產品序列號,并打印條碼標簽;

3) 每個工位進行開工完工作業,并采集關鍵物料、質量等過程信息;

4) 實現車間生產過程的監控,統計分析計劃完成的情況。


實施后改進效果如下表:

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異常的閉環管理


通過車間地圖提供生產訂單、工位狀況、質量情況、物流狀態等信息,支持管理人員通過客觀量化的指標(如作業超期,物料呆滯,檢驗異常等)發現異常。系統對于異常的上報、審核、升級、處理、關閉和總結分析進行閉環的流程管理。


解決方案的要點包括:

1) 系統及時采集各種異常,并自動觸發異常處理流程;

2) 系統能夠自動檢測某些異常;

3) 對未關閉的異常進行監控,促進異常的快速解決和關閉;

4) 實現與微信、短信平臺的集成。


實施后改進效果如下表:

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裝配全過程透明化與可溯源


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圖 裝配作業過程的全流程管理和監控

 

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圖 物流全過程的跟蹤和監控

試驗設備集成與透明化



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圖 與質檢設備集成

 

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圖 生產線檢驗報表


生產績效的動態評估與持續改善


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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。系統的功能需求來源于生產車間,重點支撐工位、產線或車間層級上的精益改善,如自動排程,無紙化數據采集,工位物料配送,看板管理等。


隨著精益管理的不斷推行、車間現場作業的規范化、標準化程度提升,各類生產不穩定和浪費的深層原因開始逐步凸顯。主要矛盾體現在:總裝與成套車間之間(全廠層級)以及主機廠和供應商之間(供應鏈層級)拉動協同能力弱,最終導致了成套困難,齊套異常頻發,反而影響了車間級的精益管理的固化,同時系統的價值難以體現。


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


1面向全價值鏈


系統的功能實現不應局限于車間的單點應用,而應該面向全廠的制造管理業務,能夠實現全廠計劃調度和過程追溯業務的協調統一管理,打通成套與裝配車間的價值鏈,并延伸實現供應商協同。

 

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基于這個思想,基于JIT的計劃拉動體系應該是針對整個企業的,針對包括所有車間和供應商在內的供應鏈體系的,而不是只針對某個車間的。


2跨職能部門協同
精益管理是涉及到計劃、生產、人員、倉庫、物流、質量、采購等制造過程各方面業務的系統性工程。信息系統不應局限于車間業務外,還應能將生產外圍的業務納入管理,實現跨職能部門的協同。


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


?單點層級的改善,如人員資質的卡控,物料防錯,在線工藝指導,工具的智能化,作業無紙化,數據自動采集等;

?產線/車間層級的改善:如工位制配送,高級計劃排程,工序的快速轉序與銜接,環境實時監控等;

?工廠層級的改善,如成套到總裝車間的計劃拉動,裝配的成套監控,裝配生產前的齊套檢查等;

?供應鏈層級的改善,如對采購的拉動,供應商直送協同,對采購相關的成套的監控,供應商的質檢協同,從產品到原材料的正反向追溯等。


4基于數據驅動的管理提升
傳統的管理提升往往是通過基于粗放的觀察和統計結果,制定較為方向性的決策來實現的。系統需要能支撐管理的科學量化,支撐企業實現基于數據驅動的管理提升。這包括:


?通過良好軟硬集成和現場交互功能,確保生產基層現場數據的及時、完整、一致和可靠;

?能夠以數據流程驅動的模式替代人工調度;

?實現管理數據的量化分析。不僅包括常見的績效數據的統計,還應能實現業務組織間的橫向對比、同比、環比。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、在制品價值、在制品周期、產出價值、制造提前期、任務超期情況等管理指標進行多維度的動態管理。


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,企業自己的MES系統建設需要同時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MES系統,確保所有功能基于單一數據源;

另一方面,不同的車間有不同特點,在統一的基礎上,也允許有一定的個性化,以滿足不同的生產特點要求。


6柔性可配和在線開發
精益管理的一個重要原則是持續改進。對于制造企業而言,管理的組織架構,生產的工藝,車間的工位配置會隨著產品技術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、用戶界面、業務邏輯、報表看板等定制方面都內置了開發工具,可以方便滿足未來實施范圍擴展,滿足需求變更的靈活性和擴展性需求。



//總結//


越來越多的企業通過實施精益生產給企業帶來了管理上的巨大變革,如何將精益生產的成果轉化為企業的數字化生產力,是企業未來信息化工作的重點。


佰思杰以成功實施落地多家精益生產數字化落地項目為基礎,以實現供應鏈級的精益化為目標,可以對企業的信息化建設進行中長期規劃。首先通過覆蓋所有總裝車間,實現需求的統一聯動,然后逐步向上游成套車間和采購環節延伸,真正實現制造各環節計劃與調度業務的實時一體化聯動,從供應源頭端解決齊套問題。


將有利于企業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,有效降低企業產品的制造周期,降低產品在制和庫存積壓帶來的成本,并實現質量的全面追溯和可控。對推進制造業精益生產、智能制造的發展具有重要的意義。

 

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圖 佰思杰行業覆蓋