乾元坤和MES系統應用

基于精益生產的智能物流解決方案在實踐中的應用

日期:2020-03-03
乾元坤和編輯

乾元坤和編輯

隨著鐵路裝備制造業全面推行精益生產,特別是在全球創新產業變革,中國智能制造2025背景下,加速產業轉型升級,滿足鐵路裝備制造企業小批量、多品種定制生產的需求,在保證產品品質的同時,減少浪費,提升生產效率?成為鐵路裝備制造企業的新課題新任務。


2014年,南京中車浦鎮公司物流公司為滿足精益生產和智能制造需要,自主研發了智能物流解決方案(L2M),通過循環取料平臺、精益物流MES、精益制造MESSLP生產流水線、供應鏈協同平臺,以數字化、信息化、互聯網+手段,與精益生產,與鐵路裝備制造業業務特性進行全面融合,形成工位“定點配餐”物流供應模式,大幅度提升生產組織效率,提升企業經濟效益,為提升企業核心競爭力和未來智能制造,提供了保障,奠定了基礎。

一、基于精益生產的智能物流全面解決方案的主要特點

中車南京浦鎮車輛有限公司自2008年開始推行精益生產,精益生產對物流和配套提出了非常高的要求。小批量、多品種、多項目生產形勢,要求物流和配套必須做到準時化、套餐化。根據這一要求,浦鎮工業物流應運而生,通過幾年努力,逐步建立起基于工位制、節拍化生產的智能物流供應系統,即中車浦鎮工業數字化平臺(L2M)

1、智能物流解決方案是精益、信息化與業務三者融合。它關注的不僅是內部流程再造,和物流自身,在前端,可促進精益流程管理的進一步優化,通過異常拉動,發現改善源頭,促進精益流程日臻完善。在供應鏈上游,該方案與供應商實現無縫對接,并通過ERP實現外部物流、內部“微庫”以及倉儲和“套餐”的無人值守全程管理。在生產流程上,該方案實現與生產組織、物資采購及節拍化制造過程的聯動,通過信息化平臺,與企業生產組織體系融為一體,是企業實現生產“一個流”的堅強保證。

2、對傳統物流管理理念、模式和方法的顛覆與變革。長期以來,由于我國有很多制造型企業往往“重產品生產、輕物流管理”,對內部物流環節的綜合優化重要性認識不足,沒有充分發揮物流管理在資源流通中的杠桿調節作用,導致企業內部物流存在諸如對市場需求變化反應慢、訂單交付不及時、物料到達不準時、車間物料調動混亂、零部件配套性差、庫存及生產成本過高、生產效率低下和物料浪費等嚴重問題。據統計數據顯示:在產品的整個生產過程中,物料用于加工與檢驗環節的時間僅占5%,而其余95%的時間則處于儲存、裝卸、輸送和等待加工狀態。制造成本的20%40%直接與物流環節的流通時間相關。重“物”輕“流”的管理現狀使企業組織效率、生產效率和經營效益長期在低位徘徊。

3、實現內外部物流全流程的集約化管理。以MES系統為主要特征,通過與ERP對接,形成貫穿制造過程物流全過程的信息化與智能化管理模式。建立了工位制為核心的企業級信息化管理平臺,作為產品制造及關聯部門的日常業務操作與管理平臺。包括業務流程管理;信息采集管理;信息資源管理;知識積累和管理。實現一體化、電子化、網絡化、智能化的精益生產模式,提高現場執行力和管理水平。優化提升了現有的業務流程,形成了信息化體系下的新業務模式,實現職責更加清晰:考核體系量化:管理人員信息實時化、決策清晰化。

4、為企業智能制造提供保證,奠定基礎。在數字化、信息化、自動化、智能化過程中,智能物流解決方案已實現超越,成功破解物流供應“死結”,并取得成功。在發展理念和發展速度方面,該解決方案與世界先進水平的步伐不相上下,為中國企業智能制造步伐加快,提供了強有力的保障。

二、智能物流解決方案十大核心模塊

1、精益物流MES。致力于根據企業實際情況,利用最先進的管理理念,幫助企業實現自動化。該系統在計劃分解與安排、執行與反饋、業務、流程分析、實時監控、異常控制、電子看板展示、信息傳遞上均有體現;對生產排產及進度,現場設備,物料庫存與跟蹤,工藝、質量控制,數據采集分析功能都會實時把控。

2、精益制造MES。本系統采用新的控制理念,以操作者關鍵工藝動作為控制抓手,控制產品制造過程,同時實現對制造過程中用到的物料、資源等生產所需要的控制,并且設定動作、物料、資源三者時間的相互關系以達到相互校驗目的,確保工藝設計的準確性。系統可實現人機交互、智能判斷和識別、智能防錯、監控與檢測、數據可追溯、異常管理、生產任務下達,執行過程控制,變更管理,異常反饋等功能,同時系統集成連接底層關鍵設備,實現了關鍵數據的寫入及讀取。

3、微庫、SLP智能物流流水線、AGV小車。微庫是以自動立體貨柜為主,結合自主研發的軟件控制系統,對物料入庫、儲存、分揀全程實現了系統控制的智能化,實現“物料找人、系統給人下指令”避免人為揀選錯誤,適用于多品種標準件倉儲及選配;SLP智能物流流水線,應用ERP、精益物流MES,建立智能物流平臺,全過程數據采集分析、智能監控,設備可自動識別提數據,通過自主研發解決多任務與多執行的綜合調度問題,同時系統與AGV的任務下達、信息反饋,完成自動化物流流水線配送。

4、智能料箱。智能料箱的規格是根據倉儲物料種類量身定制的,力求做到占用最小空間存放最多的物料,適用于:作業現場的物料備用倉儲,檢修場地的偶換件儲備。

5、智能工具箱。采用RFID射頻技術,每個工具都嵌入電子標簽,系統記錄所有的使用時間、使用人、使用頻次、工具是否齊套、檢驗周期,信息并可與MES系統對接,適用性強。

6、智能倉儲管理。根據工位制的要求在倉儲庫區,推行物流按工位倉儲的模式。物料入庫之后,貨架是按照生產工位切分置建立模擬工位,將每個項目的物料存儲按照車間對應的用料工位擺放,提高揀選效率,減少差錯。同時物料上架和揀選都由同一人負責,職責明確。

7、循環取料平臺。采用MILKRUN方式循環到供應商取貨和空箱配送,有效地利用了運輸資源,實現了共同配送,運輸車輛得到了高效使用,循環取貨采取高頻次方式,大大減少了低裝載率的應急物流車輛,降低成本。

8、智能車庫。運用互聯網、智能傳感器、信息傳輸系統、自動化設備(AGV)、自動充電設備、結合車庫實際情況,實現占用最小空間、使用最低成本實現車輛存取無人化管理及現代新型能源車輛自動充電的停車解決方案。

9、工業網絡安全。實現信息網與控制網隔離;關鍵系統與非關鍵系統隔離;不同供應商的控制系統相互隔離;被病毒感染幾率更高的工程師站和APCServer單獨隔離,確保安全可靠。

10、供應鏈協同平臺。通過信息化、網絡化、協同化等手段打造一套高效的供應鏈信息管理平臺,客戶的所有需求信息、供方的所有動作信息都在平臺上統一體現。

三、L2M系統平臺軟件支撐

1、精益物流MES。精益物流MES系統是指在倉儲管理業務流程再造基礎上,利用RFID射頻識別、網絡通信、信息系統應用等信息化技術及先進的管理方法,實現入庫、出庫、盤庫、齊套管理的信息自動抓取、自動識別、自動預警及智能管理功能,以降低倉儲成本、提高倉儲效率、提升倉儲智能管理能力。

本系統配套使用的手持設備為自帶紅外線掃碼功能的PDA設備。通過掃描貨位,物料,工裝的條形碼,進行各種業務操作。

2、精益制造MES。精益制造MES系統是由南京中車浦鎮工業物流有限公司自主開發的智能制造執行系統。系統基于獨創的新穎的動作編碼核心思想設計而成,同時運用了企業成熟的精益管理方法,將制造資源深度數字化、信息化、結構化,并且通過設定制造用動作、物料及資源三者間的立體三維關系,使得該系統充分柔性化、智能化,全方位管控企業產品制造過程,促進企業制造過程的整體優化,幫助企業實現智能制造轉型升級。

3、智能質量(QMIS)。本系統從質量數據處理流程的角度出發,擁有全流程的質量數據管理功能,包括質量數據的策劃、收集、后期分析與控制等。系統同時涵蓋了質量管理中的不合格品處理、質量分析會、巡檢等工作內容。業務流程包括:檢驗策劃、任務分配、任務執行(手持端)、異常處理、檢驗查詢、圖片檢索。

4、循環取料平臺。循環取料為系統核心模塊,根據客戶實際生產需求,供應商分布、物料需求信息等,通過系統計算出最優的裝配方案及運輸路線,運輸服務團隊根據設定的方案及路線進行裝載運輸,同時供應商根據循環取料計劃提前進行裝箱等工作,確保在運輸車輛到達后可順利進行裝卸任務。

5、精益檢修MES。基于工位制節拍化管理理念,通過拆、修、裝全流程管控,實現生產全過程管理的制造執行,有力的保障了精益檢修生產線的工位制節拍化生產。系統模塊包括:系統管理員模塊、異常管理模塊、修理BOM管控中心、生產指揮中心、留言管理模塊。

6、供應鏈協同平臺。客戶的所有需求信息、供方的所有動作信息都在平臺上統一體現,從而達到所有問題第一時間準確呈現并解決,實現了供應鏈管理的延伸,通過信息化、網絡化、協同化等手段打造一套高效的供應鏈信息管理平臺。

所有數據全部通過云服務交互,可實現主機廠、供應商與二級供應商多層對應關系,實現從訂單到采購運輸、倉儲、品質保證的整體系統協同。

7L-NEURE系統。L-Neure系統針對工業生產現場設備種類繁多、通訊協議各異、缺乏統一管控的現狀,設計的一種開放、易擴展的設備監控系統解決方案,即數據采集與監視控制系統,與SCADA系統類似。

該系統在與多種工業設備建立通訊、獲取設備運行狀態信息的同時,能夠接收MES(制造執行系統)WMS(倉儲管理系統)的操作指令,將其下發到生產設備中,對設備進行控制操作。是CPS系統在工業生產過程中銜接生產設備與MES等信息系統之間的橋梁。

8SLP智能物流平臺。智能物流平臺(SLPsmart logistics platform)是智能物流解決方案集:微庫+輸送線+AGV

微庫軟件部分是自主研發的精益物流MES系統與倉儲管理WMS集成,實現實時獲取物料信息。精益物流MES根據生產計劃制定物料分揀計劃,并將計劃推送到智能倉儲管理系統WMS,系統將揀選指令運用最優算法進行排序,下發至對應的自動貨柜操作端進行揀選操作,揀選任務啟動后,電子標簽亮燈只是需分配料盒位置,操作人員將貼有條形碼的料盒放置該位置,并掃描綁定料盒。開始揀選物料時,激光指示燈指示分揀位置,打印機自動打印出庫標簽,電子標簽指示投放位置,操作人員根據指示就可以進行入庫、出庫、盤點、調庫等操作。

四、應用案例

南京中車浦鎮工業物流有限公司精益化智能物流解決方案,首先在中車浦鎮公司新廠區得全面驗證。該方案應用前,企業物流和配套始終是阻礙精益節拍化運行的主要問題,因配套不能準時化和套餐化,節拍化就成為空談,精益生產前期各項工作都付之東流。

2014年開始,浦鎮工業物流集中力量進行了研發,形成了L2M平臺下一系列產品,這些產品的運用,打通了工位制節拍式生產的阻梗,使生產組織和提升效率成為可能。

節省了大量的物流費用。從事倉儲、配送人員由原來190人降到目前106人,交接次數由過去4次降低到0次。車間生產工位與過去相比減少了70%以上的物料類異常,每天生產工位的計劃兌現率達到99%以上,月度計劃兌現率實現100%。在場地不增,生產臺位不變的情況下,通過準時化配送,生產效率翻倍提升,浦鎮公司城軌車輛產能從過去400輛到現在1000多輛,但物流成本降低了27%

通過精益智能物流,公司物流配送時間把控準時準點,員工無需加班,在保證生產效益與效率同時,增加員工幸福度。精益智能物流解決方案不僅成為新的行業典范,也吸引業內廣泛關注。

2016年公司累計接待了行業內外共計300多批3000多人次現場觀摩學習,國內知名咨詢培訓機構愛波瑞與百仕瑞與浦鎮公司合作,以物流中心為標桿進行公開課培訓。目前公司對外服務網絡覆蓋到江蘇、河北、遼寧、廣州、山東、山西、上海、天津等城市,為60多家企業提供全程服務。其中服務的西飛公司和上海動車所,該系統為解決航空和高鐵檢修難題做出了重大貢獻。

五、發展趨勢

基于工位制節拍化生產的智能物流,不僅是精益生產的重要突破,隨著企業智能制造步伐的加快,該系統方案也為智能制造創造了條件,打下堅實的基礎。

智能物流系統作為企業智能制造平臺的一部分,在未來要體現“一化、三融合”。

“一化”:指實現人機一體化。以數字化和云平臺為依托,智能物流系統未來更強調智能,通過機器輔助人,人輔助機器,最終實現人機合一。系統本身具有更復雜的系統思維,不僅無人值守,更可提前預警,發現并自動解決問題。人作為終極管理者,更多地參與機器賦能和戰略實施。

“三融合”:一是實現與企業智能制造平臺更好的融合。現階段下,智能物流還只是一個區域性和部分過程的智能體系,未來在企業完成智能制造體系和平臺搭建過程中,要實現與市場、研發、設計、技術、工藝、質量、運營和售后服務過程的融合與對接,幫助企業打通橫向縱向集成,搭建生產流程自動化到智能化轉變的橋梁。實現數字化、信息化、網絡化、綠色、高效、柔性的生產模式的智能工廠。

二是借助新一代信息技術,實現與虛擬技術融合。企業和用戶隨時可以在虛擬工廠查看訂單執行情況,包括物流配送、產品品質、過程質量以及存在問題;可以根據自己需要訂制相關配件和產品,智能物流系統可以滿足用戶的特殊需求,并保證按期高品質交付。

四是實現企業現代管理融合。智能物流的終極目標是建立“一體三翼”的智能制造管理矩陣,在工業數字化智能平臺上,構建智能管理、智能運營、智能產品三大機翼,提高生產效率,降低運營成本,創造核心競爭力。

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