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爱柯迪股份何盛华:实践证明工业4.0不是跟IT风潮 是真正能产生价值

收藏 评论 时间:2019-09-18 11:16 作者:综合报道 来源:EV世纪

9月17日-18日,中国电动汽车百人会在南京召开全球新能源汽车供应链创新大会。本次大会在“五化”创新背景下,就汽车供应链变革过程中面临哪些挑战;传统整车和零部件企业,如何实现向电动化和智能化转型;整零关系重塑带来的新模式、新机制和新业态;新能源汽车供应链快速发展为地方产业集群发展带来的机遇,以及国际合作和全球化协同创新,对新能源汽车供应链发展产生的重要意义等话题展开交流和讨论。

在18日的“高效高质供应链体系与汽车产业互联网”主题峰会中,爱柯迪股份有限公司的何盛华副总经理何盛华发表了《数字化工厂的实践与发展》的主旨演讲。据何盛华介绍,2013年德国提出工业4.0,中国很快提出了中国制造2025,随着新的IT技术不断成熟,这些技术逐渐开始运用于工业领域,逐渐形成工业物联网、工业互联网等新的概念,制造业开启第三次革命。

何盛华表示,通过尝试和实践发现,数字化的工业4.0不是追随IT的风潮,是真正能产生价值。通过数字化应用,实现了过去用手工方式实现不了的管理模式,最终形成工业4.0和智能制造,真正提高整个制造业的效果。

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以下为何盛华的发言实录:

我跟大家分享一下数字化工厂的实践与发展。泰勒的工业工程这个学科,第一次制造业面临的革命,可以说是发生在福特汽车,上一次是在福特之后的50年是日本的丰田,丰田的一些人在丰田采用TPS这种精益制造的模式,在50年代一直到70年代,也是彻底改变了全球的制造业,他们可以大规模提高生产效益,提高生产质量。90年代之后随着美国教授的推广,GE的模式,整个汽车制造业,无论是德国的汽车、美国的汽车还是中国的汽车,都是按照这样一个精益的模式来组织我们运营管理。

离丰田又过去50年的时间,2013年德国提出工业4.0,中国很快提出了中国制造2025,随着新的IT技术在消费市场中,普通的消费市场的成熟,这些新的技术逐渐开始运用于工业领域,逐渐开始形成包括像工业4.0,智能制造、数字化工厂等等工业物联网、工业互联网等等新的概念。应该说这一股的风潮是第三次的一次革命,从五年前就开始了,大家都在尝试这五年时间,我也去参观过很多的各个国家的各个企业,看看别人到底是怎么做的。

这五年尝试下来,我们到底能够取得怎样的效果,前面两次的从工业体系的运营层面来讲的话,福特使得生产效率提高了5倍,产品质量是大幅度提高的,丰田使得生产效率至少提高了1倍以上。对于我们制造企业的内部来讲,除了QCD没有其他内容,这些工业4.0智能制造,到底能不能提高这些质量成本交期,我们的生产效率,来证明他是真正产生价值的东西,而不止是说我们去跟随这样一个IT的风潮。

过去几年时间,我们做了一些尝试,然后把我们所有的工厂,所有的设备,用工业物联网去把它连接起来,把相应的生产管理、质量管理,都用新的方式来做。接下来我主要介绍一下这些内容。

首先介绍一下我们公司,我们是一家做汽车轻量化的企业,做压铸件,2018年销售是25亿,净利润4.7亿,在上海主板上市。我们在美国有工厂,在墨西哥有工厂,接下来在欧洲在美国也会开新的工厂。

我们做的产品汽车上各种的中小型的压铸件,我们客户是全球五百强的包括像博世、法雷奥这些都是我们重要的客户。我们一共生产30多个系列,2000个型号,是典型的多品种小批量的,1年做1.6亿件的压铸件,总的种类是2000种。

在去年的时候,我们拿的一个ROI的一个金奖,跟北京博世并列。那个时候评这个奖的时候,我们是连接了400台设备,今天是连接了1600台设备。整个数字化的建设也是跟中国制造2025同步的,不算太早,也不算太晚,开始做这样一个尝试。

我们做比较好的是,很多公司去做这个尝试的时候,他们可能选择一个车间进行数字化的改造,选择一个生产线,或者选择一个新的工厂,投入几个亿的资金来做这样一个数字化。相对来讲做完以后会发生很容易就出现的情况。第一种是我钱花下去了,但是整个数字化系统跑不起来,这个很普遍,可能有一半以上的情况都会处于这种状况。还有一种情况,实现了第一个车间或者第一个工厂的全数字化,但是看不到效果。也就是说它的投入和它的产出暂时没有看到能够促进我们的一个效率和质量的提升,于是整个就停下来。我们从2016年7月份开始一直到今天,已经过了3年多的时间,我们整个每一步,一个系统一个系统地上,纵向逐渐扩展,横向逐渐扩展。逐渐地把我们所有设备全部给连起来,把我们的每一个管理的功能全部实现数字化。同时把在宁波的8个工厂,一个车间一个车间,一个工厂一个工厂的铸件实现全部的覆盖。

在这个月,我们刚刚把最后的700台设备全部物联和全数字化的合同刚签掉,开始实施。预计在明年的3月份,我们所有8个工厂2300台设备实现全物联。这是目前的进度,一共8个工厂27个车间,到今天已经实现了21个车间的所有设备全联,生产和检测设备2300台,240台检测包装线,350台机器人,以及全自动的仓库。到今天除了700台离散的加工中心,也就是说没有组成机器人线。其他所有的设备已经全部连完了,我们采用的方式是在设备上或者线上增加1台公共机,这台公共机是触摸屏,带十几种不同的串口,用这台智能终端跟设备直接联网,把设备所有的状态实现一个采集,同时这个智能终端,还能够接扫码枪,使得像道具、物料这些信息能够通过二维码的方式实现一个数字化。人员通过IC卡刷卡的方式实现数字化。

现场花了700多万,实现了每台设备的全连接,路由器就有177个。最近我们开始进行尝试,把一个工厂目前已经有4组生产线全部改成JSP的连接,今年计划是把整个我们的5号工厂全部改成全无具连接,看看在5G的方式下网络智能化能不能比原来的WIFI+有线有更好的效果,各种读码的设备1700台,投入比我们预期要省钱,目前花了3500万,年底全部建成是在5000万左右。整个实施的目的来讲,还是说我们要实现一个完整的物联网,所有的数据全部能够自动生成,能够促进我们效率的提高,是以精益的原则来做的。就跟博世一样,就像博世说的,博世的BPS数字化,就是把BPS实现一个数字化。

所以我们是遵循相同的理念,以GE的思想为核心来进行整个的系统规划,所有的实施过程全部由我们的精益管理部门来进行整个的调研、优化、制定新的标准,做出系统的蓝图,做好界面的设计,然后再由我们的6家硬件供应商和2家软件供应商和我们自己的IT部门,根据我们的要求进行相应的硬件的施工。这样的情况下,我们整个的数字化工厂才能真正产生效果。

现在我们跟清华大数据研究院开始了第二轮的合作,要做很多数据模型的建立,以及验证这个模型的有效性,这个过程会更加复杂。

这五个环节,我们是实现全部数字化的全覆盖,从前端的采购开始,我们给所有的供应商开发了离线的系统,确保都有自己的二维码,在经过检验的时候,我们把所有的检测设备,像光谱议,这些检测设备是全部联网连起来的。无论是标准管控,还是流程管控都是靠系统来进行控制的。

在称重的环节,我们把地磅是联网的,出现重量差异的时候,会触发相应不同的流程,无论是配货的流程,还是财务结算的流程,还是采购完成的流程,现场的员工只需要做最简单的操作,所有流程控制都是需要系统来进行控制的,在我们的APP端、浏览器端,所有数据都是在10秒钟以内完成自动的更新。

把我们的熔炼炉每5秒钟实时采集一次温度,所有的投料要进行扫码,我们知道都投进了哪些料,出汤以后我们要进行全检,光谱拉力测试仪进行全连,判定由系统进行自动的判定。压铸机、保温炉、输送带、机器人、磨温机,把这些设备全部连起来,使得所有数据汇聚到这个标准终端上,由他进行边缘计算以后,90%的数据都是在终端层面处理完就可以了,剩下10%数据需要交互的,通过有线和无线网络,或者5G的网络,通过我们虚拟化的私有云,整个控制,在我们数据中心进行一个整个大脑的控制。238个压铸设备全部实现连接,我们一共6000套模具,每套模具都有自己的身份证,我们会用PDA进行扫码,进行完整的批次管理。

上面这边是我们把它做到一个极简化的状态,后面的电子文档交过去一换,所有的文档全都从我们的后排自动更新,所有过程检验。异常的报警,如果出现不合格等各种问题以后我们进行控制,下面是人机交互的界面,使得我们85%的数据可以来自于设备直采,10%数据来自于扫码,5%的数据来自于简单的触摸屏或者拍照,或者是PDA的交互。

我们把所有的过程的质量控制全部用系统来控制,日常的首检、末检,设备的异常首检,模具,多久实现检验,不检验设备自动锁机,送检以后,检出来的结果自动判定,不合格的话,系统会自动锁机,已经装箱产品进行自动冻结,所有的这些流程全部通过系统来进行。

三坐标的检测,从送检到排队,到分配,到完全检验,到自动上传和判定,全部通过系统来控制。每台三坐标实际的状态,包括开机率,什么时候停机,以及检测结果全部实现数字化管控。

我们可以看到三坐标的检测,不合格的,系统会自动标注,是否是关键尺寸等等来进行判定,只要判定过以后会触发质量管理的各种流程。设备超过2分钟的停机,系统就会开始记录这个停机的时间段,超过5分钟的停机,系统会自动触发相应的快速异常响应,短信、电子看板全部都会看到。有些选择我们给做成标准化的人为进行选择,设备无法自动判定是因为缺料还是因为其他原因。

有一些如果是能实采的数据,像磨温,这些我们就可以通过系统采集的数据自动触发相应的响应。后续我们打算开发在华为的手机端,智能手表端开发相应的APP,使得我们现场人员戴着华为APP的手表,就能够产生相应的振动和异常响应的流程。每套模具维护的过程,全部是扫码、拍照、选择,用带打印头的PDA出单,修完以后用三维激光扫码,产生的三维模型会自动上传系统,系统会自动匹配,给予一定的建议,再由人为进行判断,我们接下来样品三坐标,三坐标报告也是自动上传,这样使得整个模具流程就全部受控了,传统的批次管理也是按照这样的流程来做。有34种产品是实现一个全追溯,1年大概加起来是800多万件,1.6亿件里面有差不多5%的产品是实现全追溯的,下一步我们打算把25%左右的产品实现全追溯。刻满这个事,本身不构成追溯,如果你是在最后一道工序刻的,实际上你只是用来给客户看的没有意义,我们必须要在压铸成型完以后进行扫码,十几道工序,每一道工序都是进行扫码,进行设备数据实时的采集,这样的话,我们全追溯信息才是真正完整的。

在加工端有些经营单元是采用手工扫码,有110组的机器人自动加工线,终端就会跟机器人,跟所有的加工中心,跟所有的读码器直连,从刀具,每一把刀上面全部由激光二维码,实现刀具全生命周期的管理,不仅是寿命管理,全生命周期的管理。

在检测的时候,我们把性能测试仪,通过232串口,实现一个数据的采集,通过数据库的对接实现一个数据采集,把这些检测的数据实采,SPC端控制,全部通过在线进行控制,相应的这些流程触发,SPC的流程触发也会来进行管控。640条检验包装线,每一条线数据可以直采,全追溯信息的话,我们是在PDA端、S端还有微信公众号端扫二维码,都可以连接到我们的服务器,可以看到每道工序所有的信息,以及跟当班过程质量检验的信息,每一模工艺参数的信息,每一次机加工的工艺信息,以及所有异常的信息。这样的话,这是完整的一个追溯信息,能够进行非常好的正追和反追,我们也打算把这个功能,和我们的客户端进行一个数字化的打通,把这个功能开放给我的客户,我的客户只要登陆YKA手机的微信公众号,用我给他的帐户密码,扫他的任何一件产品,都可以得到产品的全生命信息,我们打算开放给所有的客户。

这是我们的仓库,100米长,38米高,56米长,压铸件是比较重的产品,我们要备一定的产品,2周左右,还有一个很重要的作用,就是使得我的数据跟前面所有的工序。这是我们系统的主界面,左边是模块,我们开发了400多个功能,把所有的功能全部在系统里面做。才能够把整个系统规划的蓝图做出来,使得这套系统是真正能够落地的。

相应的数据有了,各种看板,各种数据汇集变得非常简单,在现场挂了100多块电子看板,手机微信端一样,可以实时看到所有数据,每秒或者每10秒,最慢的是每10秒自动更新,所有数据都是实时而且完整的,这是熔炼炉的状态,压铸机,每台压铸机使用的状态。加工的质量,机器人的,我们有一个车间是专门做产品,一年做3500万件雨刮器,大概占全球产能的三分之一,那么像这一个车间的话,我们有22组的机器人线,外面4到6台,1到2台的机器人,外面4到6台的加工中心,把所有的产品全部用这22组线来做,所有的这些设备也全部都是联网,中间的过程把他们连接起来,加工车间生产实时进度,质监异常的快速响应,在我们每个质量部门的办公室都会会实时看到我们所有的产品是要进行质量的异常快速响应。

数据有了,我们就可以形成完整的模具,模具每一模的加工,不仅是每一个班的加工,是每一模的加工,所有的数据都是采的,实时采集,什么时候上模谁上的模,每一模是什么样的供应参数,什么时候下的模,因为什么原因下的模,修的什么内容,换了哪些内容,修完以后三维激光扫描的结果,打出来第二次样品的结果,这样的话就构成模具的全生命周期,不仅是模具全生命周期,我们把家具的全生命周期,工装的管理实现完整的数字化,工装本身不是数控的,要采用这种方式才能实现完整的数字化。

包括我们的5S管理,质量分层检查,安全检查,全部通过微信的平台,把我们的区域,整个工厂分成200多个5S管理区域,三级工厂管理区域,选择问题类别、拍照、上传,相应接到一个整改的要求,然后再拍照审核,包括我们员工的TPI,全部通过员工的平台来做,通过这样一个三年多数字化的结果,目前我们投入了350万,成本相差4000万左右。目前整个库存从4.7个亿,下降到4.1个亿,产品周转从22天缩短到这个月大概是16天,今年我们希望能达到13—14天,产品的库存减少5000万。

每台压铸机平均每天的产量,到8月底跟去年的12月底相比,大概提高了10%左右。开机率部分提高7%,还有3%是来自于节拍的缩短。比如说我们每天早上8点钟会看昨天所有的压铸机,生产每一种产品平均的节拍是什么东西,这些数据都是会通过实采以后,进行自动推送。于是我们节拍降低了,节拍减少了,然后我们开机停机的时间减少了,三坐标的检测量。

今年外部客户投诉下降了15%左右,内部产品的合格率提高了2个点,尽管在我们数字化刚实现的时候,物联网刚连上的时候,我们会发现数据一下子会变得非常不堪,开机率下降20个点,我们原来通过非物联网的方式,我们得到的这些数据都不是真实的,因为不可能可以真实,是靠人为的。当我们联网之后发现开机率下降20%,我们内部报废率提高了接近1倍,我们的节拍远远达不到我们原来所预想的节拍,这是很糟糕的数据,这是很真实的数据。我们还有很大的提升空间,尽管像我们这样一家公司,我们净利润率大概在19%左右,还算比较高了,但是我们会发现,当我们设备全部联网以后,数字化实现以后,会发现现场全是问题。我们各方面,开机率,我们的合格率,我们的库存,库存的流转各方面数据都很差,这个时候系统会帮我们找到每一个定位点,我们到底什么原因导致这些浪费产生,于是我们就可以针对性地去解决这些问题。

等我们采取改善措施以后,系统可以马上告诉我们,你采取的措施有没有产生实际的效果。下面我们打算在明年3月份,设备全部联网之后,我们要把设备全生命周期管理,备件、夹具、组装件、数字化的物流管理,刀具全生命周期,模具、夹具本身制造的系统,在这个基础上的排产系统,能源的数字化,KPM,会把端到端的数据进行打通,包括大数据分析

对于工厂来讲,我们的信息流和电流变得一样重要,比如说4月份的时候,我们工厂外面修路,政府修路,把我们的一条通往18公里以外的信号线挖断了,导致我们这个高桥工厂,4个小时时间全部停产,因为高桥工厂每台设备到我的总部数据中心这部分的数据链路,无法产生数据的交互了,所有的管理工作要全部停下来。

希望能够在三年里面,能够把我们产值每年提高10%左右,今年到现在为止提高了大概6%,提高10%左右,产品故障率下降30%,已经实现10%多一点。我们库存周转率,半成品库存周转率提高了25%,现在我们在排产端,把我们产品库存跟压铸机,实现实时数字化的拉动,会把我们产品库存继续往下降,我们希望上半年从4.7亿下降到4.1个亿,下半年希望能够下降到3.8到3.9亿。明年我们希望能够把整个库存水平下降到3个亿左右。

最后做一个小的总结,数字化工厂,我们去做,到底怎么样,通过哪些方面可以实现你的效益,我统计了四个方向,十几个内容,和具体的一些方法。比如说我们在统计层面,我们的无纸化,所有的数据都可以实传,数据的三要素,我们数据的准确性、完整性才能够完整。质量体系内置,过程冻结防错等等,我们这个功能用数字化的方式来做,包括质量SPC的监控,数字化的异常快速响应,并且可以把异常快速响应从原来的只是设备扩展到工装、质量、物流,所有的条件全部做成内质,包括综合OE的统计,原来的统计OE的三块内容,无论是节拍还是开机率,都是靠人为的抽样统计,这个数据绝对不可能准的,会变成一个全时的,真实的情况。这一块就会有很大的改善空间,端到端数据的打通,对应相应的,我们的JESM,可以由系统进行自动的配置。

这样可以改变我们整个制造业的面貌,使得我们前后整个行业,整条供应链呈现不同的状态,IE工业工程、精益生产,这些一百年前、五十年前的方法是真正的灵魂,我们要用最新的是IT工具,把这个东西实现最大化,实现我们过去用手工方式实现不了的管理模式,最终形成我们所谓工业4.0和智能制造,真正来提高我们整个制造业的效果。

谢谢大家!

作者:综合报道
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