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漢思原創(chuàng)

100+項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

，高級顧問提煉純干貨

預(yù)約演示 對話專家

鑄造行業(yè)MES分享

作者：Hanthink 發(fā)布時(shí)間：2023-05-31 11:26:57 2522
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
。

壓鑄從主料上來說可以是生鐵

、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)行分享說明
。

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

、制芯單元、鑄造單元
、自動化后處理單元
、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)字化車間
，促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整
。通過制造技術(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)過程的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化
、無紙化
、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 自動化生產(chǎn)線

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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

image016.png

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)過程
，需要分析過程的難點(diǎn)，以建設(shè)目標(biāo)為導(dǎo)向
，以過程難點(diǎn)為突破，接下來談?wù)勮T造廠生產(chǎn)制造項(xiàng)目普遍存在的一些難點(diǎn)
。

常見的難點(diǎn)會有：

  • 整體工廠也許只有簡單的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)場生產(chǎn)隨意,庫存管理差
    ，響應(yīng)不及時(shí)；

  • 紙質(zhì)單據(jù)千萬張

    ，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)過程延伸出新的問題：

  • 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
    ，需保障舊廠業(yè)務(wù)；如此激發(fā)新廠自動化
    ，智能化和舊廠紙質(zhì)化，人工化的矛盾
    ；

  • 周期短

    ，上線緊：MES在國內(nèi)發(fā)展多年，逐步升級為MOM模式,客戶覺得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)
    ，專業(yè)的顧問團(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，大大增加了乙方對不同廠家的協(xié)調(diào)管理難度
    。

除以上問題，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="jfovm50" class="index-wrap">，F(xiàn)場又是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
，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)場景進(jìn)行說明：

一、數(shù)據(jù)流分析

鑄造行業(yè)的數(shù)據(jù)需涵蓋車間重要設(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倉庫管理系統(tǒng)
、AGV小車配送，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
，以優(yōu)化生產(chǎn)過程效率，提高現(xiàn)場質(zhì)量
，有效傳遞現(xiàn)場生產(chǎn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)車間數(shù)據(jù)生產(chǎn)和質(zhì)量檢測的可視化
，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的銷售周計(jì)劃到MES的計(jì)劃排產(chǎn)及管理，再到車間的功能的執(zhí)行管理
，質(zhì)量檢測管理
，現(xiàn)場異常數(shù)據(jù)分析及過程的物料準(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。

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圖9 人

、機(jī)、料
、法
、環(huán)、測數(shù)據(jù)分析

二

、一碼到底

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

；產(chǎn)品體的條碼、料框條碼和托盤條碼的規(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）低壓鑄造開始考慮
。

1）低壓鑄造單元產(chǎn)出過程

，低壓鑄造設(shè)備對半成品進(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
，識別度也非常的高。

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圖10 鋁產(chǎn)品激光打標(biāo)

2）X射線檢測單元

，自動識別半成品條碼
，對產(chǎn)品檢查記錄并同步至MES系統(tǒng)，下線后通過傳送線的自動掃描槍掃描
，讓料框與產(chǎn)品進(jìn)行綁定
。

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圖11 料框銘牌打刻

3）料框需要過熱處理爐

，使用銘牌打刻
，耐高溫，耐磨損
，并使用自動掃描槍，讓產(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)
。

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圖12 AGV小車自動流轉(zhuǎn)產(chǎn)品到線邊庫

三、分階段上線

，保證生產(chǎn)

經(jīng)過多輪的溝通確認(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)過程，如下截取部分功能說明： 

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

對銷售計(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)過程追溯：產(chǎn)品過程信息、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

、物料出庫查詢

image030.png

圖16 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)單生成

、物料出庫查詢

5. AGV小車進(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
、品號、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

通過福州漢思IOT平臺

，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

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圖20 模具看板

image040.png

圖21 車間生產(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)部客戶化”的服務(wù)型關(guān)系管理模式。通過本項(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)的各類數(shù)據(jù)做有效集成

    、關(guān)聯(lián)及融合
    ；

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

    、隱含的知識
    ；

  • 探索鋁合金制造工序過程參數(shù)間與過程質(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)工藝過程數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析體系及生產(chǎn)過程工藝質(zhì)量評控體系；

  • 形成較為完善的生產(chǎn)工藝過程模擬優(yōu)化體系

    。

總結(jié)應(yīng)用

01
 數(shù)據(jù)自動關(guān)聯(lián)

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

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

02 
關(guān)鍵工序識別

結(jié)合對原料從制芯到低壓鑄造

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

03 
關(guān)鍵參數(shù)識別

在關(guān)鍵工序識別的基礎(chǔ)上

，結(jié)合SIPOC等過程分析方法對各關(guān)鍵工序的輸入
、過程、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

，直至底層可測量的參數(shù)。

05
 多指標(biāo)分析

實(shí)現(xiàn)對上下游之間工序參數(shù)及質(zhì)量類參數(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
、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)對應(yīng)性的內(nèi)部客戶服務(wù)
。

08
 標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)庫建立

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
，實(shí)現(xiàn)按需調(diào)用
。

09
 參數(shù)庫動態(tài)調(diào)優(yōu)

能在實(shí)際生產(chǎn)過程中依據(jù)參數(shù)庫所給出的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)指導(dǎo)人工對關(guān)鍵過程參數(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)庫的動態(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)庫及預(yù)測模型

，對在線的運(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)滿足多層次、多維度等特點(diǎn)
。

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