信息化在鍛造行業(yè)的應用

文/趙紅軍，宋偉，陸金明，王長華·江蘇太平洋精鍛科技股份有限公司

目前對鍛造制造企業(yè)來說，從企業(yè)外部環(huán)境要求來看，客戶要求更高的產品價值和服務附加值，宏觀的經(jīng)濟環(huán)境變化頻繁，同時過度的市場競爭帶來的利潤壓力增大，但股東也要更高的投資回報，又面臨著競爭對手產業(yè)升級智轉型，而且社會對于合規(guī)性要求趨于增強。從企業(yè)內部管理需求來分析，人工成本的不斷增漲，人口紅利不復存在，新產品的迭代速度加快，對于產銷研同步協(xié)調要求不斷提高，生產運營效率提升日益困難，質量穩(wěn)定性差，常常事后反映，管理體系復雜，易形成信息孤島，現(xiàn)場真實情況不能及時反饋給決策者，從而導致基于現(xiàn)場信息進行的生產指導決策不能及時做出，從而降低了生產效率。

綜上所述，鍛造企業(yè)需要加快智能制造建設的步伐，而智能制造的本質是設備、物料、人員信息、加工等靜態(tài)和動態(tài)信息實時更新、實時傳遞、實時決策、實時信息可視化，從而實現(xiàn)包括設計、工藝、制造、物流、入庫、包裝、出庫等制造全業(yè)務過程的智能化。

智能制造在鍛造行業(yè)中主要包括如下業(yè)務部分的智能化: ⑴制造裝備的智能化；⑵物料的智能化；⑶物流的智能化；⑷制造過程的智能化；⑸包裝的智能化；⑹倉儲出入庫的智能化；⑺生產制造管理控制體系的智能化；⑻質量管理的智能化；⑼能源管理的智能化；⑽生產仿真：工廠布局仿真、物流仿真、制造過程的智能化仿真。

元代男子的服飾有漢族的圓領、交領袍，也有本民族的質孫服，其形制與深衣類似，衣袖窄瘦，下裳較短，衣長至膝下，在腰間有無數(shù)褶裥，形如現(xiàn)今的百褶裙，在腰部還加有橫襕。領型有右衽交領、方領和盤領。下穿小口褲，腳穿絡縫靴。服色以白、藍、赭為主。此外，元代服飾在質料上發(fā)生了較大變化，由于棉花的廣泛種植，棉布成為服飾材料的主要品種。

信息化的總體架構

鍛造行業(yè)的信息化規(guī)劃是基于公司總體發(fā)展戰(zhàn)略，逐步分解，按5 年一個階段，從自動化、數(shù)字化到網(wǎng)絡化、智能化，從試點示范、推廣普及到形成格局，最終實現(xiàn)數(shù)字化企業(yè)。

從企業(yè)內部信息傳遞的縱向層次來說，企業(yè)內部管理信息系統(tǒng)如圖1 所示。

隨著公司發(fā)展，管理信息化方面逐漸上了ERP、PLM、MES、OA、HR 等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在當時解決了一些局部分散的問題，但其問題也隨著應用系統(tǒng)數(shù)量的增加暴露出來。開發(fā)單位來自不同的公司，各應用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)孤立等，形成了一個信息孤島。隨著時代的發(fā)展，企業(yè)迫切需要把自身業(yè)務精簡化、自動化，使得內部業(yè)務直接實現(xiàn)無縫對接，所有應用系統(tǒng)之間的集成將成為信息化系統(tǒng)發(fā)展的最終目標。

因此根據(jù)上述系統(tǒng)圖，進行整體的規(guī)劃、分步實施。

通過智能化改造，實現(xiàn)制造的智能化

制造裝備的智能化改造

實現(xiàn)設備狀態(tài)(工作、故障、維修等)的智能化，統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口協(xié)議，從底層實時采集數(shù)據(jù)，統(tǒng)計報表，對現(xiàn)有設備提取數(shù)據(jù)，對現(xiàn)有軟件進行利用，此外實現(xiàn)設備管理的終端信息智能化，并做到設備執(zhí)行任務可視化，過去、現(xiàn)在、計劃加工的物料信息做到可視化顯示，以及設備維修的智能化，預防性維修的及時提示，設備智能化改造如圖2 所示，設備數(shù)據(jù)采集如圖3 所示。具體分為4 個子階段：

第一步，通過對部分典型重關設備的聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對設備狀態(tài)的實時管控，對車間耗用電能進行智能化管理，實現(xiàn)虛擬化工廠。

第二步，通過對典型重關設備的聯(lián)網(wǎng)管控以及對尚不具備聯(lián)網(wǎng)功能的重關機床進行智能化改造，實現(xiàn)對全集團范圍內重關設備狀態(tài)的實時管控。

第三步，通過對重關設備和重體力勞動崗位進行自動化機器人或者機械手改造，實現(xiàn)重體力勞動崗位或存在風險崗位的機器替代人。

第四步，對重關設備進行進一步的智能化改造，如使用物聯(lián)網(wǎng)、RFID 等技術，使其具備與其他設備、車間內部搬運工具、物料進行自主通信以及按照預設規(guī)則進行自主化動作的功能。提升制造的智能化程度，逐步實現(xiàn)少人化甚至無人化制造。

制造管控系統(tǒng)的智能化改造

引進成熟的制造執(zhí)行系統(tǒng)(圖4)與設備管控層進行實時雙向通信，實現(xiàn)制造過程、設備管理的實時數(shù)據(jù)采集、實時決策，以及工藝過程的工藝要求、物料需求等信息自動更新，設計與工藝信息實時電子化發(fā)布以及刀具、模具智能化管理和排產的智能化。

進一步對CAD、CAE、CAM、PLM 等技術軟件進行持續(xù)改善，實現(xiàn)從設計、模擬、工藝、制造產品全生命周期的數(shù)字化制造。

實現(xiàn)MES 系統(tǒng)與ERP 系統(tǒng)數(shù)據(jù)、PLM 系統(tǒng)數(shù)據(jù)、協(xié)同辦公系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和流程的集成，并實現(xiàn)應用終端移動化。

實現(xiàn)物料的智能化以及內部制造物流的智能化

物料的智能化

物料的識別采取智能化方式，如二維碼以及RFID對物料或者物料容器進行標識；對料框采用二維碼或者RFID，實時更新內部物料的數(shù)量、物料號、質量信息等情況。

物流的智能化

物流流動的路線智能化，從原材料入庫開始到產品出庫之間每個過程，物料流動路線自動規(guī)劃、自動計算、自動搬運和物料的信息實時自動更新如圖5 所示。

圖5 物料的識別&AGV 物流

實現(xiàn)質量管理、倉儲管理、包裝等業(yè)務環(huán)節(jié)的智能化

質量管理的智能化

⑴生產過程檢測的智能化。物料在流動過程中，加工產品經(jīng)過智能化檢測后，只有合格產品才流轉到下一個工序；各種不合格品按照預先定義的規(guī)則自動執(zhí)行處理程序。

圖6 質量平臺實時監(jiān)控

⑵質量管理數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控(圖6)。有效收集物料在生產和物流作業(yè)環(huán)節(jié)的相關數(shù)據(jù)信息，每道工序的完成，記錄其檢驗過程數(shù)據(jù)及結果等，根據(jù)生產過程中的全過程，使企業(yè)能夠實現(xiàn)對采、銷、生產中物料的追蹤監(jiān)控和追溯等目標，最后利用數(shù)據(jù)建立質量計劃、過程控制、發(fā)現(xiàn)問題、異常處理、管理決策、問題關閉的質量閉環(huán)管理平臺，最終形成經(jīng)驗庫與分析報表打造來源可塑、去向可查、責任可追的質量閉環(huán)追溯系統(tǒng)。

包裝的智能化

按規(guī)定的數(shù)量、規(guī)定的容器、追溯特征參數(shù)，包裝容器自動進行包裝。

倉儲管理的智能化

入庫和出庫全部按照預先定義的先進先出等規(guī)則自動化執(zhí)行。

信息化給企業(yè)轉型升級帶來效益

所有信息化帶來的最終成果，也就是數(shù)據(jù)的充分結構化，從數(shù)據(jù)梳理到終端呈現(xiàn)，讓數(shù)據(jù)變成生產力，使得決策分析的價值得到了充分的釋放，使用統(tǒng)計分析、預測分析、數(shù)據(jù)挖掘，來提示重大、相關的業(yè)績改善建議，決策分析的應用正從領導層向業(yè)務管理層、業(yè)務執(zhí)行層擴散。對于鍛造行業(yè)企業(yè)來講，應從如下幾個方向分析、改進、提升企業(yè)的各項效益指標。

業(yè)務實物一體化

⑴提高有效出產。嚴格按計劃指導生產，強化生產計劃部門職責，通過系統(tǒng)工具，規(guī)范業(yè)務流程，加強現(xiàn)場物料流轉及生產執(zhí)行效率，透過工單進行細部排程及預估生產時程計劃，提高對交期的掌握。

⑵控制庫存，提高良品率、降低返工率，降低資金占用，進行物料精細化管控，達到物料及時流轉與質量實時控制的目的，有效及時處理呆滯、返工、廢品庫存，加快物料周轉效率，有效掌握實際生產進度，實現(xiàn)車間現(xiàn)場透明化可控。

業(yè)務財務一體化

⑴提效。使得業(yè)務財務數(shù)據(jù)自動同步，保證了數(shù)據(jù)的準確性。

⑵降本。財務業(yè)務系統(tǒng)打通后，所有成本數(shù)據(jù)都可以在實際發(fā)生的業(yè)務中體現(xiàn)，財務可以對照實際成本和標準成本的差異，對于成本標準化的管理也是水到渠成，建立健全預算規(guī)劃制度。

⑶抗風險。業(yè)財一體化后，所有企業(yè)數(shù)據(jù)集中化，避免數(shù)據(jù)失準或遺漏分析而產生風險，且數(shù)據(jù)具有時效性，能夠及時幫助決策者發(fā)現(xiàn)和定位問題，避免由于信息滯后導致風險發(fā)生。

數(shù)字化運營，數(shù)字化轉型

⑴提升企業(yè)運營決策化能力，提升了企業(yè)核心競爭力。在各業(yè)務部門推行“自助分析”，為業(yè)務賦能，用量化的指標驅動公司數(shù)字化轉型，構建產品研發(fā)、生產、銷售等各業(yè)務板塊的各層級指標，同時解決各數(shù)據(jù)來源、口徑不統(tǒng)一的問題，實現(xiàn)業(yè)務工作指標化、共享化。對管理者而言，提高了分析和決策的準確性和效率，讓管理和業(yè)務的持續(xù)改善變得更加有效。

⑵支撐企業(yè)數(shù)字轉型戰(zhàn)略落地，推進了傳統(tǒng)制造業(yè)的轉型升級。以透明化為基礎，逐步強化數(shù)字化應用和數(shù)字化決策，提升勞動生產率、降低制造成本、加快產品交付，提升企業(yè)平臺核心競爭力，同時實現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的互聯(lián)，為智能制造戰(zhàn)略的推進提供卓越的支撐平臺，提升制造型企業(yè)管理和生產方面的智能化水平，最終實現(xiàn)數(shù)字化工廠。