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纽科伦(新乡)起重机生产执行制造系统

项目概述

1.1 公司简介

纽科伦是集桥、门式起重机、煤安系列起重设备、轻小型起重设备等产品的研发、制造、安装、销售、服务为一体的中外合资企业。

公司主导的产品已经广泛应用于冶金、电力、石化、军工、煤炭、航空航天、建筑、铁路等国民经济支柱型产业。产品远销欧洲、非洲、东南亚等百余个国家和地区。

纽科伦其中部分产品需要根据客户的要求进行相关部件的定制设计,对技术的要求以及离散的生产制造程度都很高。

1.2 现状分析

纽科伦现场生产主要是多品种小批量的生产模式,且多种产品的部件需要自制情况较多,整个制造过程是以销售合同以及生产订单为主线的派工制造流程。在管理和生产制造上目前面临以下的问题:

1物料编码管理混乱,没有良好的编码体系并且有重码现象

2工艺管理不够规范,数据不够完善

3缺乏良好的派工与报工体系,无法获取各车间班组的生产任务负荷情况

4计划下发、质检数据都以纸质方式进行,效率低下且无法进行有效的追溯

5生产派工后,仓储部门无法及时获取物料信息进行备料

6销售无法了解客户订单的实际生产进度

7管理者无法及时了解生产情况,无法及时准确地获取生产绩效指标

公司建设MES系统的主要目标通过车间的透明化生产以及现场的无纸化办公,实现从销售到计划、计划到采购、采购到仓库、仓库到生产一体式的拉动式生产模式,缩短产品的制造周期,增强企业整体可控性,提升管理效益。

1.3 总体目标

纽科伦建设生产执行制造系统(MES)的主要目标通过车间的透明化生产以及现场的无纸化办公,实现从销售到计划、计划到采购、采购到仓库、仓库到生产一体式的拉动式生产模式,缩短产品的制造周期,增强企业整体可控性,提升管理效益。    通过对生产执行制造系统(MES)的详细规划、设计与分步实施和上线工作,实现公司各个部门的生产调度、生产过程、设备、物料、质量和人员的全面管理与控制,为企业搭建一个可扩展的生产管理信息化平台,使得生产过程透明化、高效化、柔性化、可追溯化、事中控制、高客户满意度、低成本运行,从而充分提高企业的核心竞争力。

1.4 关键点

1)简化现有的资料发放流程以及单据整合(派工单、工序流转卡、领料单、下料卡)

2)现场作业报工体系(只需工人要扫描条码,信息自动推送)

3)现场的产品图纸作业查看以及作业指导(包含基础的工艺以及物料的分类管理功能)

4)建立现场以计划为起点,派工为核心,报工为基础的现场作业派工报工体系

5)建立物料的拉动、财务下账看板(简化物料出库流程)

6)建立计划看板,对订单执行情况进行报警预警

7)半成品拉动看板,对半成品需求进行汇总拉动,形成对半成品的初步规范管理

8)派工报工体系规范化,并形成对质量的追溯基础资料

9)生产性报表用于分析

10)为后面拓展功能打下基础(质量管理、车间半成品管理、仓库物流配送)

系统设计

2.1 总体规划

根据实际的制造问题,结合新一代的信息技术实现整体系统规划,系统规划设计采用力控科技智能工厂工业软件平台及解决方案,实现智能工厂的建设。采用力控工业物联网平台Fiot实现车间设备互联互通,构建统一的数据交换服务,采用开放性的传输协议及服务接入企业级实时历史数据pSpace用于将生产现场的设备情况、质量检验的实时数据订阅及历史数据归档,利用人机可视化界面全面掌握生产车间现场的实时作业情况。力控信息集成门户平台FinforWorx搭建业务基础平台及建模,结合离散业MES插件构件整个生产环节,实现人机料法环的全面管理。

力控科技智能工厂工业软件平台及解决方案

2.2 技术路线

力控科技智能工厂工业软件平台具有灵活的建模和开发能力,通过统一的协议、数据模型、中间件、数据库、可视化应用,实现纽科伦(新乡)起重机生产执行制造系统的建立,系统设计采用整体规划分步实施的原则,从业务数据、数据建模、数据采集、业务展现及系统集成,在保障信息安全的前提下,实现经营、管理和决策的智能工厂建设。

v 结合项目关键点开展现场的详细调研及基础数据的整理

v 部署车间级的工业通信网络,系统、服务器、设备、零部件、手持终端等基础环境

v 建立车间、设备、物料、终端及人员之间实现信息互联互通和有效集成。

搭建生产过程数据采集和分析系统(SCADA),充分采集制造进度、现场操作、质量检验、设备状态等生产现场信息

建立车间制造执行系统(MES),实现订单计划、排产(APS)、作业执行、质量检验的全过程闭环管理,并与企业资源计划管理系统(ERP)、库房管理系统集成。


2.3 业务流程

本项目整个业务流程主要目的是实现葫芦、单梁车间的生产透明化。需要规范生产订单从创建到执行在MES中的标准化流程,并且单独在MES中建立相关的产品工艺流程,控制订单必须按照工艺流程的设计进行相关工序的报工作业。形成葫芦、单梁车间产品生产基本的作业报工体系以及产品工艺体系。    在此基础上,建立相关的看板,实现对仓库备料作业的拉动以及对生产班组、生产订单的作业监控和报警预警处理。并可以将订单工序的作业图纸与现场报工终端上进行查看。初步形成以派工单为主线的各个分子计划的报工流程与体系,通过对分子订单派工与报工的实时监控,实现对主计划的精准派工,减少作业等待时间。    同时,能够强化车间生产管理过程,确保质量控制的基本要求:产品工艺与生产实际一致,准确收集生产过程质检数据。从而能够为下一步实现车间线边库库存管理、车间标准半成品部件生产管理以及质量管理打下基础。

 

2.4 部署方案

生产现场按照业务管理层次划分分为办公管理及生产车间区域,网络划分分为办公网及车间网。MES系统依据业务管理及网络层次进行部署。办公网部署MES应用服务器和数据服务器;车间网络部署PC作业终端、大屏看板以及PDA移动终端。

 

系统数据设计

由于生产现场需要进行作业报工,终端设计根据系统报工要求增加,包含手持终端、车间看板、PDA葫芦班、单梁班报工点部署位置主要依据实际生产线工序段划分:

1)葫芦生产

1、葫芦生产报工点按照工艺段及班组报工。

2、葫芦报工点主要设置在跑车班、外罩卷筒、外罩存放区、葫芦装配区、葫芦试验室(可与办公电脑合并)、涂装区、装箱区。

3、葫芦生产线看板设置葫芦装配区、外罩生产区、跑车生产区。

2)单梁三班生产

1、单梁生产报工点设置,主要考虑工序设置及车间生产分区。

2、单梁生产报工点主要设置在下料一班、端梁汇装区、端梁非标生产区、单梁三班板材下料区、梁盒组对区、内缝焊接区、工字钢对接及盖板区、主梁焊接区、桥架汇装区、桥架外观区。

3、单梁三班车间生产看板主要设置在生产线首端以及端梁生产一班组。

3)单梁一、二班生产

1、单梁生产报工点设置,主要考虑工序设置及车间生产分区。

2、单梁生产报工点主要设置在主梁对槽区、内缝焊接区、工字钢对接及盖板区、主梁焊接区、桥架汇装区、桥架外观区、单梁一班线抛丸区。

3、单梁一二班车间生产看板主要设置在生产线首端。

 

 

功能设计

纽科伦(新乡)起重机生产执行制造系统生产流程包括工艺定义、计划分解及派工、作业执行、质量检验、物料管理。生产工艺人员根据制品要求进行工艺定义,维护生产设备工艺内容及条件。综合计划人员根据销售合同制定、发布生产计划,生产调度人员根据订单及作业区域情况进行订单分解及派工,并打印派工单发放到各个生产加工工位。生产作业人员根据工序段、工序及工艺条件进行生产加工,通过手持终端报工作业。质检人员根据工艺条件要求对设备进行质检,并通过系统提交质检情况。物料管理人员根据订单流程BOM提供物料管理。

根据以上的业务流程梳理,系统功能模块包括基础数据及BOM管理、计划指定、订单分解、半成品拉动、生产派工、仓储备料、财务编码和材料出库、现场作业、质检管理、生产看板、作业跟踪及生产报表统计。

3.1 基础数据及BOM管理

基础数据及BOM管理是在系统建立产品的工艺流程,其中包括物料基础数据、现场车间工位分布、产品工序的作业要求以及作业指导、产品工序的制程MBOM、标准工时定额等基础信息。工艺是MES业务执行的基础与根本,它的基础信息会在多个业务应用中进行体现。

1)物料主数据

物料主数据是MES系统管理的基础,需要在MES系统里面单独建立相关的物料分类以及物料的属性。

 

 

2)生产资源

生产资源主要指逻辑资源。逻辑资源:车间、工作中心(班组)、作业单元(工序工位)。生产资源规则用于后续业务功能的操作控制,和工艺流程结合用于判定工艺路线中产品可转移到的工位。定义完成生产资源结构:

 

3)工艺流程

定义工艺流程就是定义产品、半成品生产的SOP。工艺流程规则将用于控制后续作业的顺序、需要收集的检测数据及判定标准、提供作业人员作业指导。MES系统的工艺流程是结构化的体系,通过拆分出的流程元素组成产品标准的SOP

工艺流程说明:

1、工艺条件:工艺条件作为作业指导的关键,包括方法说明、文件、工装。

2、工艺目标:工艺目标指的是每一步作业需要达到工艺要求,包括实现目标的工艺条件、实现目标的作业工位、收集的检验参数以及标准。

3、工序段:一工序段连串工序工艺的集合。

4、产品流程:产品流程采用的标准作业流程,需要定制产品的BOM以及物料的扣减方式。

3.2 计划指定及分解

集成ERP系统订单并根据订单做分解,并且系统支持手动创建订单

1)手工创建

MES系统单独创建相关的生产计划,计划创建后会成为“待发布”状态。

 

2)表格导入

excle表格批量对生产计划进行导入,导入的计划会成为“待发布”状态。

3.3 半成品拉动

需要建立标准的半成品拉动看板,在计划部门确定投产后,将确定生产订单下的半成品进行汇总,并将相关信息显示在各个车间的半成品生产小组的看板上。统计投产订单需要的半成品规格以及数量汇总信息,用于指导半成品班组的生产作业,形成以主计划为基础的半成品物料拉动。

 

3.4 生产派工

综合计划部下达计划后,根据计划下达的车间不同,自动推送到各自车间调度处进行查看。


 


3.5 仓储备料

在生产部车间调度将派工信息完成且打印出派工单进行下发时,MES系统会根据派工的信息自动传递到仓库部门的看板上。库存可以根据相关订单的物料需求以及作业计划开始时间等信息进行提前备料。

仓库看板摆放在仓库配料缓冲区或者直接在仓库电脑上进行查看即可。在看板上可以查看仓库需要准备的派工单具体信息。点击具体的派工单后会根据工单BOM显示相关的派工单需要的物料信息。库管员根据看板指示进行派工并且在NC进行下账操作。

 

3.6 财务编码及材料出库

当仓库备料完成后,确认相关的派工单物料准备完成,信息将推送到财务的出库看板上进行显示,确定相关合同号的物料可以进行出库操作。

当仓库备料完成后,确认相关的派工单物料准备完成,信息将推送到财务的出库看板上进行显示,确定相关合同号的物料可以进行出库操作。

财务人员可以通过看板查看到相应需要材料出库的合同号,点击相应的合同号可以查询到对应的物料清单以及数量。财务人员根据相关信息在NC系统进行出库操作。

 

3.7 现场作业

在车间的各个班组的工位上,我们会设定现场的PC用于对作业现场的事务处理,主要用于现场派工单的工序报工以及作业图纸的查看

1)作业报告

每个作业人员登录C/S作业客户端后,会查看到根据调度指派到班组相关的作业任务信息。现场作业人员只能报工相关生产订单的信息,可以防止生产订单的错站作业。在现场可以配置扫描器直接扫描相关工单条码进行报工操作,系统自动记录下作业的开始完成时间以及作业人员等信息,形成报工工序的产品质量档案内容。

 

2)作业指导图纸

工艺部门需要在基础资料里定义好各个产品工序的作业指导图纸文件,在选择作业相关的生产订单工序时,系统会自动关联相关的作业文档用于现场的作业指导。同时作业图纸可以下载到客户端上进行查看同时也可以投放到车间现场的看板上进行放大查看。

 

3.8 质检管理

当工序完成后,质检人员可以利用PDA程序进行移动办公录入相关的检测数据。需要直接扫描生产批次条码,系统会根据产品工艺的设置自动筛选出工序需要录入的质检项目。质检人员可以质检选择生产批次已经完成的工序进行相关质检数据的录入。

数据录入完成后,如果符合品质要求就质量放行到下一个工序,如果不符合要求就要求工序重新作业。

 

3.9 看板设计

看板系统是一个信息共享与可视化的信息发布平台,我们根据纽科伦公司实际的业务进行相关的客制化。根据现场实际的调研情况,我们将看板分为以下几个方面。

1)生产计划看板

用于查看生产进度的执行情况,并可以设定报警预警提前期,对与订单交期进行监控。辅助相关计划人员进行计划的调度。

 

2)在制品看板

用于监控每个派工单具体执行的进度情况。对与已经投产生产的在制品的情况进行实时的监控。

 

3)车间现场看板

用于对车间现场的作业执行情况进行汇总显示。一般摆放在车间班组的线头或者线尾用于信息的展示。

 

3.10 作业跟踪

作业跟踪目的是便于生产车间透明化管理,主要包括订单跟踪及班组的负荷情况,调度人员根据该情况发布派工任务。

1)订单跟踪查询

以订单或者合同为核心进行相关信息的查询。需要统一查看订单的执行情况以及订单下各个派工计划分别处于那些工序作业,如此方便计划和车间调度的作业安排。

可以根据不同的条件进行筛选来查询相关订单的执行情况以及进度。

 

或者直接对合同整体的联合订单进度进行查询。通过联合订单进度的查询,可以查看基于主计划的各个子计划派工单的作业情况,可以根据该作业情况进行实时的派工与调度,

 

2)班组作业负荷

可以根据现场班组的作业负荷进行查看,查看班组的作业负荷情况,根据不同班组的作业负荷情况进行作业派工的定制。

 

3.11 报表统计

报表统计立足于车间透明化管理,统计内容包括对车间现场生产情况、作业节拍情况以及订单执行情况的统计分析。

1)加工量汇总

查询时间段内车间或者班组的作业重量以及品种分类信息。可以选择的条件有:车间、班组、统计的起至时间,根据筛选条件不同有2种显示方式:

按照作业工序的小组显示:

 

按照作业班组显示:

 

2)准时交货率

可以根据不同产品分类统计各自的合同生产准时交货率。选择的条件有:车间、班组、实际派工单的完工时期的时间段、选择需要统计的品种种类(该品种下所有的物料种类都会进行显示统计)。根据选择的条件,会将数据进行筛选显示并对选择的品种进行横向比对。显示的字段如下:班组、产品种类、销售合同累计、销售订单累计、生产订单累计、订单产品数量累计、为准时完工的订单量累计、为准时产出产品数量累计、以及本年度的日、周、月、年的准时交货率分析以及去年同期的比较。

 

3)工时统计

根据条件可以分析各个工序或者合同订单的作业实际时间等信息。可以筛选的条件有:合同号、工序、规格型号、作业人员、时间完成派工单的时间段、作业工序用时区间。查询完成后显示的字段有:作业时间、作业人员、产品规格、作业班组、派工单号、作业工序、工序开始时间、工序完工时间、工序用时、异常情况。并且在查询的最下方对工时进行汇总,计算出平均工,可以导出成为EXCLE表格进行编辑。

 

 

项目总结

本项目通过MES系统建设,规范了生产订单从创建到执行在整个系统中的标准化流程,通过建立相关的看板,实现对仓库备料作业的拉动以及对生产班组、生产订单的作业监控和报警预警处理。采用对分子订单派工与报工的实时监控,实现对主计划的精准派工,减少作业等待时间,满足系统建设目标强化车间生产管理过程,确保生产质量控制的要求。