模具行业的数字化智能化制造

作者:付昕亮 王健彤 李建华 文章来源:一汽模具制造有限公司 发布时间:2014-06-13
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一汽模具制造有限公司在完成整体搬迁及产能提升项目后,面对全新的工厂及大量新增数控设备,重新整合了信息化平台,向数字化智能化工厂进一步迈进。

近几年高速发展的中国汽车市场向高品质、高级别车型过渡趋势比较明显,A0级小车的销量将逐渐萎缩,A+级,SUV车型已成为新的增长主力。2013年汽车价格同比下降4.3%,其中:A级车降幅较大,达到4.9%;B级车降价达到3.4%。汽车市场的变化对车身装备制造企业未来发展的挑战,使得企业更加注重高品质、低成本。

数字化智能化制造是先进制造技术与信息技术的深度融合,是制造业深入实施创新驱动发展战略的重要引擎,是我们从车身模具“制造大国”到“制造强国”跨越的必由之路。一汽模具制造有限公司(以下简称“一汽模具”),在完成整体搬迁及产能提升项目后,面对全新的工厂及大量新增数控设备,重新整合了信息化平台,向数字化智能化进一步迈进。数据加工区如图1所示。

厂区概况

一汽模具始建于1954年,作为与中国汽车工业同龄的车身模具和焊接夹具厂,现已全面实现模夹制造一体化,为用户提供完整的匹配好的白车身工装产品,成为乘用车、商用车的模具和焊接夹具制造基地。2013年3月份一汽模具完成了整体搬迁及产能提升项目,实现新增投资 8.8亿元、新增土地面积 16万m2、新增建筑面积11万m2以及新增设备80台套。搬迁后的工厂面积及布局更加趋于合理。现在一汽模具事业部综合厂房是目前模具行业中规模最大的单体厂房,面积6.7万m2,260m长宽,包含模具材料准备、数控加工、装配和调试等区域,使模具制造的全过程在一个封闭的厂房中完成,并且与信息技术充分融合,目的是打造汽车模具的数字化、智能化以及自动化制造模式。

信息化架构

一汽模具在前期的信息化规划中就要求把PDM、DNC及自动化等系统无缝集成起来,进行订单报价、承接到模具设计、制造及交付全流程的信息化管理。可以根据设备负载进行快速交期预测,优化了车间作业计划,有效降低了延期风险;建立公平的考核机制,并对成本进行控制,提供了强有力的数据支撑;为企业知识积累、数据分析及商务决策提供了数字化平台。

数字化智能化管理系统

1.营销管理

在接单前期,可参考同类模具的工时、历史实际成本以及标套等。在填写完模具信息后,可按照生产负荷进行接单模拟,快速预估交期,以协助商务谈判。

在项目报价成功后,可以直接将报价信息转换为订单信息,快速下达模具生产指令及生产通知单;同时可以上传订单资料,共享技术资料及图档到相关部门,并能通过权限控制查阅。模具报价页面如图2所示。

2.主计划管理

一汽模具的计划管理分为三层:第一层为标套大阶段分析,用于确定整套模具外委量;第二层为项目主计划分析,用于确定工序外委量;第三层为车间作业计划,通过排产功能,找到最优的生产节奏。

系统以甘特图形式进行项目主计划管理,并提供了灵活多样的主计划模版管理,可以针对不同的客户、不同类型的项目等采用不同的计划节点。同时,系统还提供了MPP格式文件的导入,极大地满足了不同用户的操作方式。

主计划管理将项目主计划与部门计划、实际计划执行进行关联,以约束部门计划执行。通过各部门的日常作业记录,实现自动汇报计划各节点执行情况,对延期计划进行邮件报警,有效地对项目跟进并控制。图3为项目计划管理页面。

3.设计管理

利用PDM系统进行设计流程与文档的管理,并通过接口形式与生产系统进行数据交换。将设计流程中任务完成时间及设计文档、BOM表等信息,通过系统接口的方式传递到生产系统中,使制造工艺、数控编程等后续工作可以直接调用前期的设计数据。

4.工艺管理

一汽模具建立了标准规范的工艺管理体系及工艺知识库,提升了工艺数据的权威性,并使工艺编制更加便捷;工艺编制过程同时支持设计、工艺并行处理,实现图样设计与工艺设计的协同操作;能够快速定义工艺关系,并通过工艺流程自动生成CAM任务及计划时间要求;在数控编程结束后,将程式单中的工时更新到工艺中,用编程软件输出的理论加工工时替代工艺额定工时,提升了预估加工工时的准确性,使排产更为精准。图4为工艺编制界面。

通过CATIA接口,可将图样零件的工艺及条码信息生成在CATIA二维图中。

5. APS排产

系统根据项目主计划节点及订单的交期,充分考虑企业内部产能和周边外委加工环境等因素,最大程度地做到设备、人力负荷的平衡,实现均衡生产;同时提供合理优先级别及优化目标的设置,根据设备及人员工作日历及班次的设置,使调度更灵活,生产可控性更强。

APS排产能有效快速地处理变更、修模和插单等各种异常发生后的计划调整,并能对可能影响交期的工序自动建议外委加工。其提供的资源负荷分析,能直观、便捷地预警关键设备和关键工序的情况。

6.车间管理

通过APS排产的结果,进行车间派工生产。采用条形码技术使零件和条形码进行关联,标识惟一。车间员工通过派发的派工单和工艺卡刷卡加工,进行车间加工现场数据采集。车间数据实时更新,实时掌握零件的最新加工情况、模具进度和订单进度,能够准确地知道物料在车间的流转情况,锁定物料位置。与DNC系统集成,实时掌握车间设备运行信息,随时获悉异常信息,及时处理。图5为设备运行信息页面。

实现了完善的委外加工流程,支持单工序、工件以及整套模具的多种委外方式。自动实现车间作业计划与委外加工回厂计划关联。对委外加工零件的提交、审批、过程管理、检验和验收等环节进行管理,为外委周期控制、供应商质量评价和外委结算等提供了有效的支撑。

7.采购管理

采购系统提供了针对BOM和采购申请物料的需求管理,针对设计及生产要求的到货日期、紧急度选择供应商发出采购,并支持询价采购。同时BOM物料的预计回厂时间和零件的计划加工开始时间进行关联,并可以对采购过程实时查询,保证了生产计划的顺利进行。

8.库房管理

库房系统提供了采购单收货、条码收货等多种采购单收货方式,并提供了收货检验流程。库管人员可以根据实际情况进行收货和入库等操作。采用领料单出库、条码出库的方式进行领料出库操作,极大地提高了库管人员的工作效率。同时系统提供了实时库存查看、出入库记录查询、库存盘点和物质转库等操作。

9.计划考核、成本控制

考核系统针对主计划中的每个阶段的实际完成时间,帮助考核部门统计指定时间段中,各部门的产出情况。此外,还可以按照事先设定的各阶段所占项目的比例和合同额计算各部门的产值。

针对模具的材料和加工、调试成本进行预算管理。针对制造中的模具,如果采购成本、加工成本超出预算,系统将特殊提示,并自动发送邮件通知相关负责人。

10.决策支持BI

通过一定的算法,对系统积累的生产数据进行挖掘,形成各类型的统计、分析与对比资料,为各部门管理者提供决策支持。图6所示为对模具的完成情况数据进行统计,图7是设备故障、异常等情况统计,图8为月工时情况统计。

结语

一汽模具的数字化智能化管理系统是一个在全公司范围内应用的、高度集成的系统。它是企业通过自己独特、创新和先进的管理理念,结合信息技术而形成的现代企业管理的运行模式即数字化智能化制造。所追求的不是单个环节的信息化改造和效率提升,而是要求数据的的全面共享与积累,进而实现海量数据分析和智能化辅助决策。

一汽模具的数字化智能化制造虽然开展多年,但是随着物联网、企业内部云、智能感知及动态决策等智能制造新技术的不断推出,未来将使工厂内部及工厂之间的信息感知能力和互联网能力大幅度提升。我们还有很长的路要走,在数字化集成管控、智能感知决策和执行优化等领域还有很多关键技术要突破,这也需要企业和院校共同努力。未来的制造业,是让网络技术充分地融入,使生产工艺与信息技术高度融合,产品更加个性化、生产更加人性化。

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