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漢思原創(chuàng)

100+項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，高級(jí)顧問(wèn)提煉純干貨

預(yù)約演示 對(duì)話專(zhuān)家

鑄造行業(yè)MES分享

作者：Hanthink 發(fā)布時(shí)間：2023-05-31 11:26:57 2520
01
背景介紹

壓鑄是一種金屬鑄造工藝

，其特點(diǎn)是利用模具腔對(duì)融化的金屬施加高壓
。鑄造設(shè)備和模具的造價(jià)高昂，因此壓鑄工藝一般只用于批量制造大量產(chǎn)品
。

壓鑄從主料上來(lái)說(shuō)可以是生鐵

、廢鋼、回爐料
、鋁業(yè)等
；從生產(chǎn)條件可以劃分為低壓鑄造和高壓鑄造，此次福州漢思以鋁業(yè)鑄造廠的低壓產(chǎn)品進(jìn)行分享說(shuō)明
。

鋁業(yè)鑄造的低壓件產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程會(huì)歷經(jīng)如下幾個(gè)單元：熔煉單元

、制芯單元、鑄造單元
、自動(dòng)化后處理單元
、熱處理單元、熒光探傷單元
、CNC機(jī)加單元
，詳細(xì)生產(chǎn)過(guò)程分析如下圖：

 image001.png

圖1 鋁業(yè)生產(chǎn)低壓件工藝分析圖

目前的鋁業(yè)鑄造生產(chǎn)早已脫離傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，能響應(yīng)國(guó)家 “智能制造工程”的要求

，探索新一代信息技術(shù)與制造裝備融合的集成創(chuàng)新和工程應(yīng)用
，建設(shè)重點(diǎn)領(lǐng)域智能工廠/數(shù)字化車(chē)間，促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整
。通過(guò)制造技術(shù)與數(shù)字技術(shù)
、智能技術(shù)及新一代信息技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)工廠的自動(dòng)化
、數(shù)字化
、智能化企業(yè)的總體戰(zhàn)略目標(biāo)，搭建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與智能制造執(zhí)行管理系統(tǒng)
，實(shí)現(xiàn)全生產(chǎn)過(guò)程的規(guī)范化
、標(biāo)準(zhǔn)化、無(wú)紙化
、網(wǎng)絡(luò)化以及精益化的管理
。

  image002.png 

image005.jpg

圖2 制芯機(jī)

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圖3 低壓鑄造機(jī)

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圖4 自動(dòng)化生產(chǎn)線

 image010.png

圖5 X-Ray 射線機(jī)

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                     圖6 熱處理爐                     

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圖7 熒光滲透

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圖8  CNC機(jī)加設(shè)備

02
難點(diǎn)分析

引入新設(shè)備是好事

，從傳統(tǒng)的工廠變成智慧型工廠需要一個(gè)過(guò)程
，需要分析過(guò)程的難點(diǎn)
，以建設(shè)目標(biāo)為導(dǎo)向
，以過(guò)程難點(diǎn)為突破，接下來(lái)談?wù)勮T造廠生產(chǎn)制造項(xiàng)目普遍存在的一些難點(diǎn)
。

常見(jiàn)的難點(diǎn)會(huì)有：

  • 整體工廠也許只有簡(jiǎn)單的ERP系統(tǒng)

    ，歷史的積累已涵蓋各個(gè)系統(tǒng)及模塊小功能，繁雜且臃腫
    ；

  • 操作工水平的限制

    ，管理的非標(biāo)因素，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)隨意,庫(kù)存管理差
    ，響應(yīng)不及時(shí)
    ；

  • 紙質(zhì)單據(jù)千萬(wàn)張，Excel表格疊成山

    ，產(chǎn)品的完整信息難以追溯
    。

而且隨著需求的擴(kuò)展，工廠智能化的步步緊逼

，如今各行業(yè)建設(shè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)過(guò)程延伸出新的問(wèn)題：

  • 低起點(diǎn)

    ，高目標(biāo)：廠內(nèi)的信息化未實(shí)現(xiàn)完全，但卻以“搭建MOM,建設(shè)完整IOT工程”為目標(biāo)
    ；需求不僅要滿(mǎn)足原MES的計(jì)劃
    、質(zhì)量、生產(chǎn)制造等模塊
    ，且需為后續(xù)的計(jì)劃的APS
    ，還需要涵蓋WMS、MES
    、AGV調(diào)度
    、虛擬仿真、自動(dòng)化采集以及大數(shù)據(jù)BI展示等等需求
    ；

  • 涵“新”蓋“舊”：新項(xiàng)目需滿(mǎn)足新廠突破的新產(chǎn)品和新業(yè)務(wù)的需求功能，還必須覆蓋舊廠的產(chǎn)品和業(yè)務(wù)的需求

    ，因?yàn)榕f廠有穩(wěn)定的產(chǎn)值
    ，穩(wěn)定的市場(chǎng)，需保障舊廠業(yè)務(wù)
    ；如此激發(fā)新廠自動(dòng)化
    ，智能化和舊廠紙質(zhì)化，人工化的矛盾
    ；

  • 周期短

    ，上線緊：MES在國(guó)內(nèi)發(fā)展多年，逐步升級(jí)為MOM模式,客戶(hù)覺(jué)得MES和MOM應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化程度很高；乙方積累了大量的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)
    ，專(zhuān)業(yè)的顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該快速上手
    ，故往往被要求上線時(shí)間為三個(gè)月或者六個(gè)月，甚至更短的時(shí)間
    ；

  • 鑰匙工程

    ，協(xié)調(diào)難：甲方不再愿意將項(xiàng)目各個(gè)進(jìn)行分包，將“鑰匙”交給專(zhuān)一的乙方進(jìn)行管理
    ，讓乙方協(xié)調(diào)各方
    ，責(zé)任歸一，大大增加了乙方對(duì)不同廠家的協(xié)調(diào)管理難度
    。

除以上問(wèn)題

，鑄造行業(yè)還存在著這些難點(diǎn)：

  • 高溫環(huán)境，“一碼到底”：工廠客戶(hù)要求信息可以正反向追溯

    ，可以從成品追溯到各工序的半成品
    ，從半成品追溯到各工序生產(chǎn)涉及的“人、機(jī)
    、料
    、環(huán)、法”的數(shù)據(jù)?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，F(xiàn)場(chǎng)又是585°高溫的環(huán)境
    ，什么樣碼可以承受高溫，如何做到“一碼到底”
    ，信息又是如何進(jìn)行關(guān)聯(lián)成為難點(diǎn)
    。

  • 新設(shè)備，自動(dòng)連線：新設(shè)備的引入

    ，設(shè)備與設(shè)備間是否還能減少人工參與
    ，如何讓不同廠家的設(shè)備建立起聯(lián)系，進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的自動(dòng)傳遞
    。

03
功能規(guī)劃

漢思一直在不斷的積累自己

，不斷的提升自己；在項(xiàng)目中
，我們不僅指導(dǎo)用戶(hù)進(jìn)行合理化的規(guī)劃
，而且協(xié)調(diào)各方資源，整合MOM平臺(tái)
，讓工廠的智能
、智慧化的目標(biāo)逐步提高。下面我們抽取幾個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行說(shuō)明：

一

、數(shù)據(jù)流分析

鑄造行業(yè)的數(shù)據(jù)需涵蓋車(chē)間重要設(shè)備

、能耗設(shè)備包含水
、風(fēng)、電
、氣設(shè)備能源的數(shù)據(jù)
；需打通上層SAP系統(tǒng)和MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)WMS倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)
、AGV小車(chē)配送
，采集各種設(shè)備數(shù)據(jù)以及大數(shù)據(jù)結(jié)果分析及展示，以?xún)?yōu)化生產(chǎn)過(guò)程效率
，提高現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量
，有效傳遞現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)間數(shù)據(jù)生產(chǎn)和質(zhì)量檢測(cè)的可視化
，透明化管理
，支撐更快速、更精準(zhǔn)的管理決策
；主線數(shù)據(jù)流從SAP的銷(xiāo)售周計(jì)劃到MES的計(jì)劃排產(chǎn)及管理
，再到車(chē)間的功能的執(zhí)行管理，質(zhì)量檢測(cè)管理
，現(xiàn)場(chǎng)異常數(shù)據(jù)分析及過(guò)程的物料準(zhǔn)備
、物料配送、缺料情況等數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)
，最終實(shí)現(xiàn)整體數(shù)據(jù)流的正向和反向的數(shù)據(jù)的可追溯性
。

image018.jpg

圖9 人、機(jī)

、料
、法、環(huán)
、測(cè)數(shù)據(jù)分析

二

、一碼到底

鑄造行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程涉及到高溫環(huán)境，過(guò)程會(huì)使用到料框和托盤(pán)進(jìn)行產(chǎn)品的流轉(zhuǎn)

；產(chǎn)品體的條碼
、料框條碼和托盤(pán)條碼的規(guī)劃是很重要的一環(huán)，如何設(shè)計(jì)條碼的規(guī)則
，如何讓不同單元的設(shè)備對(duì)條碼進(jìn)行跟蹤
，完成數(shù)據(jù)信息的正反追溯是我們考慮的重點(diǎn)。產(chǎn)品的唯一條碼從制芯之后（制芯件為消耗損壞重利用件
，除配方不同外，同一時(shí)期為批次件）低壓鑄造開(kāi)始考慮
。

1）低壓鑄造單元產(chǎn)出過(guò)程

，低壓鑄造設(shè)備對(duì)半成品進(jìn)行激光打刻：根據(jù)不同產(chǎn)品形態(tài)
，在不影響產(chǎn)品的使用情況下，在合理的位置可使用激光打標(biāo)
；激光打標(biāo)的碼耐高溫
，且隨技術(shù)的成熟，識(shí)別度也非常的高
。

image020.png

圖10 鋁產(chǎn)品激光打標(biāo)

2）X射線檢測(cè)單元

，自動(dòng)識(shí)別半成品條碼，對(duì)產(chǎn)品檢查記錄并同步至MES系統(tǒng)
，下線后通過(guò)傳送線的自動(dòng)掃描槍掃描
，讓料框與產(chǎn)品進(jìn)行綁定。

image022.png

圖11 料框銘牌打刻

3）料框需要過(guò)熱處理爐

，使用銘牌打刻
，耐高溫，耐磨損
，并使用自動(dòng)掃描槍?zhuān)尞a(chǎn)品條碼與料框進(jìn)行綁定及解綁操作
，使不同階段的產(chǎn)品信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

image024.png

圖12 AGV小車(chē)自動(dòng)流轉(zhuǎn)產(chǎn)品到線邊庫(kù)

三

、分階段上線
，保證生產(chǎn)

經(jīng)過(guò)多輪的溝通確認(rèn)，項(xiàng)目實(shí)施最終分不同階段上系統(tǒng)

，部分標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)先上線
，以保證整體產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，如下截取部分功能說(shuō)明： 

1. 條碼規(guī)則配置

靈活性的配置條碼規(guī)則和解析規(guī)則

，滿(mǎn)足不同的條碼規(guī)則
，使條碼規(guī)則不是約束條件，生產(chǎn)執(zhí)行進(jìn)行條碼規(guī)則校驗(yàn)
，條碼信息供應(yīng)商
、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)批次等信息的解析保存
。

image025.png

圖13 條碼規(guī)則配置

2. 計(jì)劃接收/導(dǎo)入/管理

對(duì)銷(xiāo)售計(jì)劃/周計(jì)劃的接收

，生產(chǎn)日工單并賦予不同角色的審核、發(fā)布
、排序
，插單、關(guān)閉等權(quán)限管理
；

image027.png

圖14 鑄造單元計(jì)劃管理

3. 數(shù)據(jù)追溯

產(chǎn)品信息的生產(chǎn)過(guò)程追溯：產(chǎn)品過(guò)程信息

、質(zhì)量信息、生產(chǎn)設(shè)備信息
、參數(shù)采集信息
、操作人員信息

image028.png

圖15  數(shù)據(jù)的正向追溯

4. 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)單管理

標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)單生成

、物料出庫(kù)查詢(xún)

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圖16 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)單生成、物料出庫(kù)查詢(xún)

5. AGV小車(chē)進(jìn)度跟蹤

AGV調(diào)度監(jiān)控：訂單數(shù)據(jù)

、實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)
、線路監(jiān)控、小車(chē)狀態(tài)監(jiān)控
，任務(wù)完成情況

image032.png圖17 AGV調(diào)度監(jiān)控看板

6. 靈活的數(shù)采架構(gòu)

支持不同的類(lèi)型的數(shù)據(jù)采集

，采集設(shè)備的數(shù)據(jù)主要分為三個(gè)部分：設(shè)備信息（狀態(tài)、報(bào)警
、其它）
、產(chǎn)品信息（型號(hào)、品號(hào)
、產(chǎn)量）
、能耗信息（水：壓力，總用水量等
，電：電表狀態(tài)
、總電能、電壓
、電流等
，氣：氣壓，總用氣量等）包括了設(shè)備工況
、加工工藝參數(shù)
、傳感器參數(shù)、安燈信息
、人工錄入等數(shù)據(jù)

image034.png圖18 數(shù)采架構(gòu)

7. 多樣的看板管理

通過(guò)福州漢思IOT平臺(tái)

，快速靈活的配置看板界面

image036.png

圖19 生產(chǎn)工段看板-制芯單元看板

image038.jpg

圖20 模具看板

image040.png

圖21 車(chē)間生產(chǎn)情況看板

04
歸納總結(jié)

本項(xiàng)目采用一種全新的解決方案，結(jié)合當(dāng)前最為先進(jìn)的工業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)分析在生產(chǎn)制造與管理過(guò)程中的指導(dǎo)作用
，建設(shè)“上下貫通、左右協(xié)同”的關(guān)聯(lián)型生產(chǎn)制造模式
，形成“內(nèi)部客戶(hù)化”的服務(wù)型關(guān)系管理模式
。通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施及相應(yīng)軟件系統(tǒng)的研發(fā)實(shí)現(xiàn)了如下目標(biāo)：

  • 將制造上下游相關(guān)的各類(lèi)數(shù)據(jù)做有效集成、關(guān)聯(lián)及融合

    ；

  • 從生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)中挖掘和發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的

    、隱含的知識(shí)；

  • 探索鋁合金制造工序過(guò)程參數(shù)間與過(guò)程質(zhì)量參數(shù)和原料

    、成品質(zhì)量參數(shù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系
    ；

  • 以降低原來(lái)浪費(fèi)、穩(wěn)定生產(chǎn)質(zhì)量為目標(biāo)，輸出最優(yōu)制參數(shù)組合

    ；

  • 基于數(shù)據(jù)分析挖掘

    ，形成制芯到低壓鑄造、后處理過(guò)程關(guān)鍵參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)
    ；

  • 形成系統(tǒng)化的生產(chǎn)工藝過(guò)程數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析體系及生產(chǎn)過(guò)程工藝質(zhì)量評(píng)控體系；

  • 形成較為完善的生產(chǎn)工藝過(guò)程模擬優(yōu)化體系

    。

總結(jié)應(yīng)用

01
 數(shù)據(jù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)

實(shí)現(xiàn)從原材料采購(gòu)到入庫(kù)物料切換時(shí)各個(gè)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的自動(dòng)關(guān)聯(lián)

，從而可將數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的多維度自動(dòng)分割。

02 
關(guān)鍵工序識(shí)別

結(jié)合對(duì)原料從制芯到低壓鑄造

、后處理
、成品生產(chǎn)過(guò)程的微觀流程圖，通過(guò)各類(lèi)相關(guān)數(shù)據(jù)的綜合分析
，識(shí)別出該流程中的關(guān)鍵工序
。

03 
關(guān)鍵參數(shù)識(shí)別

在關(guān)鍵工序識(shí)別的基礎(chǔ)上，結(jié)合SIPOC等過(guò)程分析方法對(duì)各關(guān)鍵工序的輸入

、過(guò)程
、輸出的要素進(jìn)行全面的梳理，并充分利用工序內(nèi)數(shù)據(jù)的分析建模
，識(shí)別出相應(yīng)工序中的關(guān)鍵參數(shù)
。

04
 關(guān)鍵指標(biāo)分解

在充分結(jié)合工藝特征的基礎(chǔ)上完成各個(gè)關(guān)鍵工序輸出指標(biāo)進(jìn)行層層分解，直至底層可測(cè)量的參數(shù)

。

05
 多指標(biāo)分析

實(shí)現(xiàn)對(duì)上下游之間工序參數(shù)及質(zhì)量類(lèi)參數(shù)之間的多指標(biāo)分析

，避免傳統(tǒng)單指標(biāo)分析的單一性、片面性和局限性
，提高參數(shù)數(shù)據(jù)的利用率
，增加分析結(jié)果的全面性。

06
 多維度分析

能綜合考慮目標(biāo)工藝流程

、及所涉關(guān)鍵工序之間的特征
，從原料批次、設(shè)備
、機(jī)臺(tái)
、環(huán)境、班組
、人員等多個(gè)維度進(jìn)行分析
，保證分析結(jié)果的完備性。

07
 層次化模型

建立層次化的數(shù)據(jù)分析模型

，能從車(chē)間
、工序、設(shè)備
、參數(shù)層層遞進(jìn)建模
，給出各個(gè)層面的優(yōu)化模型
，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)性的內(nèi)部客戶(hù)服務(wù)。

08
 標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)庫(kù)建立

能根據(jù)多指標(biāo)

、多維度
、層次化的模型，給出相應(yīng)的以不同維度
、不同層次組織的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)庫(kù)
，實(shí)現(xiàn)按需調(diào)用。

09
 參數(shù)庫(kù)動(dòng)態(tài)調(diào)優(yōu)

能在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中依據(jù)參數(shù)庫(kù)所給出的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)指導(dǎo)人工對(duì)關(guān)鍵過(guò)程參數(shù)的調(diào)控

，并進(jìn)而以調(diào)控結(jié)果反饋至生產(chǎn)工藝過(guò)程
，更新各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的輸入和輸出，達(dá)到由模型到參數(shù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)調(diào)優(yōu)目的
。

10 層次化在線預(yù)警

結(jié)合所得的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)庫(kù)及預(yù)測(cè)模型

，對(duì)在線的運(yùn)行數(shù)據(jù)及參數(shù)進(jìn)行綜合分析，可實(shí)時(shí)判斷各參數(shù)的運(yùn)行是否異常
，并給出層次化的預(yù)警及建議推送
。

11 統(tǒng)計(jì)決策模型

建立面向管控人員的統(tǒng)計(jì)決策模型，能基于對(duì)階段性數(shù)據(jù)的積累及分析給出較為宏觀的

、多層次
、多維度的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果及決策建議。

12 模型結(jié)果可視化

輸出可視化的模型結(jié)果

，可結(jié)合各個(gè)關(guān)鍵供工序及相關(guān)設(shè)備特點(diǎn)對(duì)相應(yīng)的分析結(jié)果進(jìn)行最直觀明了的呈現(xiàn)
，且可視化效果也應(yīng)滿(mǎn)足多層次、多維度等特點(diǎn)
。

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