济南二机床集团有限公司始建于1937年,是国内机床行业重点骨干企业,主导产品有锻压设备、金切机床、自动化设备、铸造机械、数控切割设备等,广泛服务于汽车、轨道交通、能源以及船舶等行业,产品远销美、日、欧等世界67个国家和地区。其中大型数控冲压机床国内市场占有率80%以上,被誉为“世界三大数控冲压装备制造商”之一。
公司依托国家级科研平台,先后承担国家863计划项目、国家智能制造项目等各类重大专项21项,获国家科技进步二等奖2项,自主研发了600余项国家首台(套)产品,被工信部评为“2023年度国家级智能制造示范工厂揭榜单位”。
智能工厂建设先进经验
济南二机床集团基于“5+5个数字化系统”和“1朵云”的智能化架构,从产品研发到生产制造,从生产管理到运维服务,从能源消耗到风险防控的全流程,构建了一个高度集成、高度协同、高度智能的智能制造系统,实现了产品全生命周期的数字化管理和网络化协同运营,打造了一流的高端金属成形机床智能研制基地,成功建立了5种新型能力,实现了5个业务模式转型。采用的技术方案主要包括:
搭建5+5数字化系统
内部场景实施PLM、MES、SCADA、WMS、LIMS系统,外部场景实施CRM、SRM、ERP、数字化营销服务、综合能源管控系统。
构造协同与商务智能云
实现了多基地资源配置优化,建立了企业绩效KPI体系,建设以“互联协同、透明智能”为总体目标的数字化工厂。
图1 企业全面数字化平台建设大框架
基于数字孪生的协同设计平台
通过三维设计软件和金属成形装备的设计知识库,搭建了数字化的协同设计平台,高效地进行了订单式产品的研发与设计,打通了产品设计与工艺执行制造断层,建立了设计—制造协同机制,实现了研发设计及生产工艺过程优化融合、数据驱动制造,提高了产品质量和一致性。
图2 设计工艺制造一体化平台
开展产品虚拟试验与调试
面向产品功能、节拍性能,开展数字化虚拟仿真调试与测试工作,实现了干涉检查仿真、整线送料仿真与工艺优化、产线控制程序虚拟调试等功能,降低了试制成本,提升了试制成功率。
图3 轨迹仿真与优化
全景式能源系统数字化运营
结合3D/BIM/GIS等可视化技术,依托工业互联网建设能源管控系统。基于3D建模技术,以所见即所得的交互式体验,实时监测了能源设备设施运行工况,实现了用能智能告警、能效对标、能效分析。
建立三维可视化数字工厂
综合采用价值流、TOC、JIT、三维可视化等技术提供数字化设计基础,实现工厂三维设计。同步搭建生产线的物流仿真模型,完成对自动行车利用率、车间节拍、物流阻塞、生产瓶颈等指标进行仿真分析。
图4 厂区三维数字化模型
实时在线监测与应急处置
将AI图像采集设备与AI深度识别算法互嵌,实现人员行为识别、设备检测分析,实时预警作业区域内人员闯入事件、明火事件以及人身危险事件。利用MES及SCADA进行设备管理、运行状态监测、报警管理,使设备管理在线化,实时监控设备的运行状况,及时发现和排除故障,提高设备的可靠性和利用率。
图5 AI智能监测
图6 机床运行状态实时监测系统
可视化智能仓储管理
采用无线仓储管理系统技术,搭配工业4.0标准的无线局域网,建设物流仓管系统,优化仓储空间,提高仓储效率,降低仓储成本,达成仓储的智能化、可视化、可控化管理。
智能工厂建设成效
1.提高了生产效率和资源综合利用率。工厂建设完成后,整体生产效率提升21.78%,资源综合利用率提升8.4%。
2.降低了生产成本和产品质量损失率。工厂建设完成后,运营成本下降18.08%,单位产品成本下降15.3%,质量损失率下降21.43%。
3.推动了库存、供应链之间高效流转。工厂建设完成后,库存周转率提升16.28%,供应商准时交付率提升13.95%,订单准时交付率提升28.01%。