上海步科
日期：2021-08-26
上海步科：低成本智能制造助力持續精益改善
客戶概述
上海步科自動化(huà)股份有限公司（以下(xià)簡稱“步科”）專注于自動化(huà)控制核心部件和(hé)工業物(wù)聯網軟硬件産品的(de)研發、生産與解決方案的(de)提供。公司的(de)自動化(huà)核心控制部件包括工業人(rén)機界面、伺服系統、步進系統、可(kě)編程邏輯控制器、變頻(pín)器等，廣泛應用(yòng)于物(wù)流設備、機器人(rén)、包裝設備、食品設備、服裝設備、醫療設備、環保設備，軌道交通(tōng)設備等自動化(huà)設備行業，産品遠(yuǎn)銷海内外60多(duō)個(gè)國家。公司的(de)工業人(rén)機界面産品市場(chǎng)占有率在本土品牌廠商中多(duō)年保持領先地位。
業務挑戰
1）解決現場(chǎng)BOM、工藝實時(shí)性問題
在一條生産線平均1小時(shí)換線1次的(de)生産場(chǎng)景下(xià)，需要在現場(chǎng)能根據生産訂單快(kuài)速查詢到對(duì)應的(de)BOM、工藝文件，最新的(de)工程變更也(yě)需快(kuài)速傳遞到生産現場(chǎng)，有效指導生産，提升效率和(hé)品質。
2）解決計劃編制不準，不及時(shí)
多(duō)品種、小批量業務場(chǎng)景，由于批量的(de)降低，排産的(de)難度同步上升，傳統手工編制方式不清楚生産的(de)實績，計劃不準确，統計不及時(shí)，影(yǐng)響生産進度。需要對(duì)計劃體系進行優化(huà)，提升計劃的(de)科學性、準确性，保障小批量多(duō)品種準時(shí)化(huà)生産。
3) 解決裝配現場(chǎng)物(wù)料繁雜(zá)現象
步科有物(wù)料10000餘種，成品物(wù)料約3800個(gè)，常用(yòng)物(wù)料約1500個(gè)，且生産以裝配爲主，面對(duì)越來(lái)越多(duō)的(de)個(gè)性化(huà)訂單，現場(chǎng)物(wù)料繁雜(zá)，管控困難，存在較大(dà)浪費，需要對(duì)物(wù)料進行精細化(huà)管控，降低庫存占用(yòng)，提升物(wù)料占用(yòng)率。
4) 解決現場(chǎng)信息流通(tōng)不暢問題
通(tōng)過智能終端、看闆的(de)應用(yòng)實時(shí)發布生産指令，反饋生産過程數據，提升信息透明(míng)度，提高(gāo)各環節協同效率。
5）現場(chǎng)防錯、防呆
通(tōng)過物(wù)料防錯、工藝防錯、生産首檢防錯、質量漏檢防錯、設備信息監控防止生産現場(chǎng)的(de)錯漏裝，提升生産品質。
6）解決現場(chǎng)追溯困難問題
需實現包括關鍵件、原材料、品質、WIP的(de)實時(shí)追溯，實現從材料、檢驗、生産的(de)全過程追溯，爲産品的(de)全生命周期維護提供保障。
解決方案
步科智慧工廠建設内容包括ERP、MES、WMS系統，并與硬件進行集成實現軟硬一體化(huà)，實現了(le)财務、供應鏈、生産、倉儲物(wù)流的(de)全方位标準化(huà)、智能化(huà)管控。
整體方案藍圖：
圖2 步科智慧工廠整體藍圖
步科智慧工廠建設的(de)核心内容如下(xià)：
（1） 産品全程感知——條碼技術應用(yòng)
條碼追溯與防呆貫穿智能工廠産品生産的(de)始終，從供應商端到産品售後維修，實現産品的(de)全生命周期追溯，按照(zhào)質量管理(lǐ)要求結合倉庫管理(lǐ)現狀，步科在條碼應用(yòng)方面啓用(yòng)了(le)物(wù)料代碼、批号、追溯号、序列号等四種規則：追溯号可(kě)以用(yòng)來(lái)生産追溯但出入庫時(shí)可(kě)以不記錄對(duì)應序列号，對(duì)自制成品啓用(yòng)序列号單品管理(lǐ)，對(duì)每個(gè)序列号所耗用(yòng)材料，生産過程進行記錄。
圖3 步科現場(chǎng)打印标簽
（2） 智能排程
生産訂單排程系統自動将訂單分(fēn)配生産線、更新計劃訂單計劃開工時(shí)間、更新子項物(wù)料的(de)需求時(shí)間，實現對(duì)生産線産能預警并拉動生産備料。
步科使用(yòng)柔性生産功能，通(tōng)過柔性産線中工作日曆，考慮柔性産線與物(wù)料關系中優先級及柔性工藝路線中工序對(duì)應作業時(shí)間，對(duì)生産訂單進行有限産能排程。
生産訂單排程讓生産系統變得(de)有序透明(míng)，排程直接下(xià)發到生産小組，小組工作不需要再由組長(cháng)安排，讓小組員(yuán)工具有充分(fēn)的(de)自主性。出現異常不能得(de)到及時(shí)處理(lǐ)時(shí)，員(yuán)工有權利切換工單，而物(wù)流系統随員(yuán)工切換而拉動。在正常情況下(xià)，物(wù)料根據現場(chǎng)消耗情況，亦實現按需拉動。
（3） 生産過程數字化(huà)加強生産過程管控
生産現場(chǎng)使用(yòng)智能終端與連接現場(chǎng)人(rén)員(yuán)、設備，通(tōng)過打通(tōng)ERP與MES數據鏈路，實現數據實時(shí)下(xià)發至到工位智能終端，用(yòng)戶能過智能終端進行作業。在終端上用(yòng)戶能方便的(de)進行條碼掃描、上料、報工、報警、切換工單、首檢、完工送檢、打印、查看作業指導書(shū)等操作，讓車間用(yòng)戶通(tōng)過智能終端就能實現所有業務。
圖4 步科現場(chǎng)智慧終端應用(yòng)
同時(shí)，通(tōng)過人(rén)工采集數據與設備采集數據結合，實現工業現場(chǎng)人(rén)機料法環數據的(de)有效獲取（附圖爲産品老化(huà)數據的(de)獲取）。
圖5 老化(huà)設備數據采集
獲取的(de)數據用(yòng)于步科産品的(de)持續改善，如生産進度數據，我們用(yòng)于制造周期改善。通(tōng)過過程數據采集，能夠清晰的(de)确認到生産物(wù)流數據：倉庫什(shén)麽時(shí)間開始備料，工單什(shén)麽時(shí)間完成，成品檢驗什(shén)麽時(shí)候開始等。通(tōng)過生産工序節拍(pāi)數據的(de)分(fēn)析，我們很清楚的(de)知悉，我們制造過程中間存在的(de)問題點。未達成産能的(de)原因。
數據亦通(tōng)過智能電子看闆進行實時(shí)呈現。産品實時(shí)狀态、進度等信息的(de)多(duō)維可(kě)視化(huà)，可(kě)深入到問題的(de)背後，找到關聯的(de)數據信息，幫助客戶快(kuài)速解決現場(chǎng)的(de)異常問題。
圖6 步科現場(chǎng)看闆應用(yòng)
（4） 智能物(wù)流
智能物(wù)流方案，通(tōng)過軟硬件的(de)充分(fēn)結合，保證物(wù)流及時(shí)性。
圖7 步科倉儲物(wù)流管理(lǐ)
智能立體倉庫将WMS智能算(suàn)法、創新的(de)機械手設計與揀貨人(rén)員(yuán)完美(měi)結合，實現人(rén)機數據的(de)協同作業。智能立體倉庫将貨架的(de)下(xià)面三層定義爲揀貨區(qū)，上面層次定義爲存貨區(qū)。機械手通(tōng)過WMS智能優化(huà)算(suàn)法驅動，自動進行庫位的(de)上下(xià)調整。保證揀貨區(qū)物(wù)料滿足訂單需求。而當訂單到達倉管員(yuán)的(de)移動智能終端時(shí)，倉管員(yuán)隻需要點擊觸發工單，系統會獲取到相應物(wù)料信息，在揀貨區(qū)對(duì)應庫位進行亮燈，作業人(rén)員(yuán)隻需要按照(zhào)亮燈的(de)庫位依次進行揀貨。揀貨人(rén)員(yuán)的(de)效率達到最優水(shuǐ)平。
圖8 智能亮燈揀貨
智能揀貨小車，結合多(duō)品種小批量的(de)特點，由智能終端、條碼槍、無線模塊、移動電池；配置好WIFI後，在倉庫範圍内跟随倉庫人(rén)員(yuán)進行現場(chǎng)操作；生産工單下(xià)達後，需要備貨的(de)信息傳達到揀貨小車上，根據亮燈系統的(de)指引，實際揀貨後用(yòng)條碼槍進行彙報；實現零距離、零等待的(de)數據處理(lǐ)，解決庫存不準的(de)頑疾。
基于步科的(de)戰略要求，本次項目首先搭建了(le)智慧工廠頂層設計方案，并配合軟硬件研發一次性的(de)推動整體方案的(de)落地。
1） 軟件平台建設
新一代信息技術、雲平台的(de)應用(yòng)是智能制造轉型的(de)重要一環。以步科智慧工廠頂層設計爲指導方針，步科智慧工廠首先建設了(le)一套涵蓋ERP、MES、WMS的(de)軟件平台，助力步科構建強有力的(de)内部管理(lǐ)體系，讓其内部信息流在各個(gè)業務環節高(gāo)效流轉共享，實現企業經營管理(lǐ)、生産執行、倉儲物(wù)流的(de)高(gāo)效協同。其中雲ERP的(de)搭建，從财務、銷售、計劃、成本、供應鏈幾個(gè)方面實現資源優化(huà)、将流程标準化(huà)；MES系統的(de)搭建，實現生産過程現場(chǎng)數字化(huà)，讓生産執行敏捷、高(gāo)效、透明(míng)；WMS系統的(de)搭建，保證物(wù)料準時(shí)化(huà)供應，提高(gāo)倉儲物(wù)流效率及透明(míng)度，快(kuài)速響應生産各工序的(de)即時(shí)配送要求；并通(tōng)過 ERP+MES+WMS一體應用(yòng)提升其内部經營、生産的(de)效率，優化(huà)成本管控。
2） 硬件平台構建
智慧工廠建設，軟硬一體才能讓智能制造系統發揮其最大(dà)的(de)效能。在軟件系統建設的(de)同時(shí)，步科發揮其自動化(huà)廠商優勢，同步進行了(le)硬件平台的(de)構建。爲适應多(duō)品種、小批量生産模式下(xià)，現場(chǎng)高(gāo)節拍(pāi)、換線頻(pín)繁、物(wù)料種類多(duō)配送頻(pín)率高(gāo)等特點，步科智慧工廠項目先後完成構建了(le)智慧終端、數據采集網關、電子看闆、智能貨架、智能RGV小車、物(wù)料輸送滾筒線等硬件設施，并将硬件設備與軟件平台進行無縫對(duì)接，實現軟件平台與硬件設備的(de)生産聯動，生産指令實時(shí)下(xià)發至設備，執行數據實時(shí)上傳至軟件系統，并實時(shí)透明(míng)化(huà)展示。通(tōng)過軟硬一體化(huà)的(de)智慧工廠解決方案，以提升生産現場(chǎng)的(de)執行效率和(hé)品質，降低整體成本。
3） 精益改善 持續優化(huà)
在數字化(huà)基礎上，結合精益管理(lǐ)思想，不斷對(duì)生産現場(chǎng)進行精益改善，發揮智慧工廠的(de)最大(dà)作用(yòng)，持續爲步科的(de)發展注入新的(de)動力。
圖9 利用(yòng)生産數據進行工序價值流分(fēn)析
圖10 利用(yòng)生産數據進行車間布局改善
客戶價值
通(tōng)過ERP+MES+WMS一體化(huà)、軟硬一體化(huà)智能管控平台的(de)應用(yòng)，實現了(le)數據在雲端存儲，工廠全過程無紙化(huà)、可(kě)視化(huà)，工序間高(gāo)效流轉，各生産組織部門高(gāo)效協同，生産效率快(kuài)、作業精度高(gāo)，讓工廠可(kě)以和(hé)設計者、客戶、供應商在雲端數顯數據共享以及通(tōng)過應用(yòng)軟件實現協同，可(kě)快(kuài)速響應客戶多(duō)元化(huà)的(de)需求，真正做(zuò)到多(duō)品種小批量的(de)柔性生産制造模式。在品質、效率、交期幾個(gè)方面得(de)到了(le)的(de)大(dà)幅提升。實現了(le)換産時(shí)間0小時(shí)，生産數據0等待，生産工位0距離的(de)三0應用(yòng)，制造周期由7.67天下(xià)降到0.9天，人(rén)均産值提升81.8%。
智慧工廠結合精益改善，幫助步科消除了(le)生産現場(chǎng)大(dà)量的(de)浪費，在不增加一個(gè)人(rén)的(de)情況下(xià)，步科實現了(le)産值翻番。
表現在：
1. 産供銷高(gāo)效協同，客戶履約得(de)到保障
2. 庫存得(de)到合理(lǐ)控制，保障生産日清日結
3. 生産數字化(huà)，實現過程精細化(huà)管控
4. 生産精益化(huà)，浪費逐漸消除，産能翻番
5. 大(dà)量節省倉儲空間，配送時(shí)間降低
