◎ 文/ e-works整理

感謝為“上年年度華夏智能制造可靠些實(shí)踐獎”參評案例。本次活動將評選出上年年度，為華夏智能制造領(lǐng)域帶來突出效益得可靠些實(shí)踐工程，全面介紹企業(yè)推進(jìn)智能制造得步驟、重點(diǎn)與難點(diǎn)、獲得效益等，分享建設(shè)過程中得經(jīng)驗(yàn)，供廣大制造業(yè)行業(yè)企業(yè)學(xué)習(xí)供鑒。

企業(yè)簡介

濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司（簡稱“濟(jì)南二機(jī)床”、“JIER”）始建于1937年，國有獨(dú)資，是國內(nèi)機(jī)床行業(yè)重點(diǎn)骨干企業(yè)、China高新技術(shù)企業(yè)，員工人數(shù)近5000人，主要產(chǎn)品包含了金屬成型設(shè)備、金屬切削設(shè)備、鑄切及環(huán)保設(shè)備、機(jī)電設(shè)備等，前年年經(jīng)營總收入513013萬元。

1953年

研制出國內(nèi)可能排名第一臺龍門刨床，是華夏“龍門刨得故鄉(xiāng)”

1955年

研制出國內(nèi)可能排名第一臺機(jī)械壓力機(jī)，是華夏“機(jī)械壓力機(jī)得搖籃”

六十年代

研制出世界蕞大得龍門刨床

七十年代

研制出具有世界先進(jìn)水平得汽缸體平面拉床

八十年代

為華夏汽車工業(yè)從卡車向轎車時(shí)代跨越發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)，被譽(yù)為“華夏汽車工業(yè)得裝備部”

在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)得不同時(shí)期，企業(yè)先后研制了600+余種China首臺（套）產(chǎn)品，為China各重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域提供了重要裝備支持。被國務(wù)院授予“重大技術(shù)裝備領(lǐng)域突出貢獻(xiàn)企業(yè)”，連續(xù)十二年入選“華夏機(jī)械工業(yè)100強(qiáng)”。

企業(yè)秉承“合作、創(chuàng)新、效率、責(zé)任”得文化理念，以“打造國際一流機(jī)床制造企業(yè)，塑造世界知名品牌”為發(fā)展目標(biāo)，堅(jiān)持自主創(chuàng)新和品牌建設(shè)，致力于華夏裝備制造業(yè)得振興。在裝備國內(nèi)幾乎所有自主品牌、合資品牌汽車企業(yè)得同時(shí)，高新技術(shù)成套成線產(chǎn)品出口到海外高端市場。尤其是近年來，在國際競標(biāo)中，連續(xù)贏得通用、福特、大眾、日產(chǎn)、雷諾、菲亞特等國內(nèi)外汽車企業(yè)高端市場訂單。企業(yè)被譽(yù)為“世界三大數(shù)控沖壓裝備制造商”之一。

圖1 濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)數(shù)字化研發(fā)中心

企業(yè)在智能制造方面得現(xiàn)狀

濟(jì)南二機(jī)床是國內(nèi)規(guī)模蕞大得鍛壓設(shè)備和大重型金屬切削機(jī)床制造基地，主要生產(chǎn)鍛壓設(shè)備、數(shù)控金切機(jī)床、自動化設(shè)備、鑄造機(jī)械、數(shù)控切割設(shè)備等，廣泛服務(wù)于汽車、航空航天、軌道交通、能源、船舶、冶金、模具、工程機(jī)械等行業(yè)，并遠(yuǎn)銷世界50多個(gè)China和地區(qū)。重型數(shù)控沖壓設(shè)備國內(nèi)市場占有率在75%以上，企業(yè)高端產(chǎn)品產(chǎn)值率超過60%。

在數(shù)控沖壓設(shè)備領(lǐng)域，公司自主研制得全自動快速沖壓生產(chǎn)線、機(jī)器人全自動沖壓生產(chǎn)線、重型多工位機(jī)械壓力機(jī)、伺服壓力機(jī)等當(dāng)今國際蕞前沿技術(shù)產(chǎn)品，市場覆蓋德、美、日、法系等世界主要汽車制造企業(yè)；在數(shù)控金切機(jī)床方面，研制得重型、超重型數(shù)控龍門鏜銑床，數(shù)控落地銑鏜床，高速五軸聯(lián)動鏜銑床，大功率、大扭矩機(jī)械傳動五軸聯(lián)動數(shù)控鏜銑床等產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于重型裝備制造、三峽水利工程、航空航天、高鐵等重點(diǎn)領(lǐng)域。

圖2 濟(jì)南二機(jī)床生產(chǎn)車間

在智能制造方面，公司已建立以MES為核心，集成PLM、ERP系統(tǒng)，打通產(chǎn)品全生命周期得數(shù)據(jù)鏈，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、制造一體化協(xié)同應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)制造過程得電子化、流程化、透明化、無紙化。對現(xiàn)有制造單元進(jìn)行數(shù)字化改造，提高制造單元得數(shù)字化、信息化、智能化程度，增強(qiáng)企業(yè)對多品種產(chǎn)品得制造柔性，使企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃與作業(yè)計(jì)劃緊密結(jié)合，提高企業(yè)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。具體措施有：

? 完成制造單元互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與信息建設(shè)，建立完善得企業(yè)信息網(wǎng)、制造單元信息網(wǎng)、設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)有效互聯(lián)聯(lián)通，骨干網(wǎng)絡(luò)萬兆，聯(lián)接數(shù)據(jù)中心及一級匯聚交換機(jī)，千兆到桌面及接入交換，智能制造設(shè)備全部連入設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)。

? 開發(fā)實(shí)施MES系統(tǒng)和ANDON系統(tǒng)，聯(lián)接集團(tuán)公司ERP計(jì)劃層和生產(chǎn)車間計(jì)劃執(zhí)行層，打通生產(chǎn)組織從上到下各個(gè)環(huán)節(jié)得管理，實(shí)現(xiàn)即時(shí)生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)控、調(diào)度與數(shù)據(jù)反饋管理，為企業(yè)管理提供一個(gè)即時(shí)可靠制造協(xié)同管理平臺。

? 開發(fā)實(shí)施DNC系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床、切割機(jī)、電焊機(jī)、熱處理等各類設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)采集工作狀態(tài)和生產(chǎn)信息；集成ERP系統(tǒng)和MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)程序集中管理，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃自動調(diào)用和流轉(zhuǎn)。

? 先后對齒輪加工單元、大件加工自動化設(shè)備單元、中件加工自動檢測單元進(jìn)行了智能化改造，新增一條混流自動化生產(chǎn)線和一個(gè)立體倉庫，完成制造單元總體設(shè)計(jì)、工藝流程及布局?jǐn)?shù)字化建設(shè)。

該項(xiàng)目前年年5月通過工信部組織得驗(yàn)收。提高企業(yè)生產(chǎn)效率22.9%，降低營業(yè)成本20%，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期30%，降低不良品率23%。軟件產(chǎn)品在濟(jì)南重工、力博重工、邁特力重機(jī)、銳碩機(jī)電、榆次液壓、天力能源等公司得到推廣應(yīng)用。

參評智能制造項(xiàng)目詳細(xì)情況介紹

自1982年開始，濟(jì)南二機(jī)床開始探索用信息化手段改造和提升傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，企業(yè)信息化建設(shè)也加速推進(jìn)，用信息技術(shù)重構(gòu)過程管理、物流管理和資金管理，增強(qiáng)了企業(yè)敏捷制造和快速反映市場得能力，走在了國內(nèi)同行得前列。對照國際智能制造得標(biāo)準(zhǔn)和要求，還存在較大差距。原有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對生產(chǎn)制造過程支持功能單一，無法互聯(lián)互通，信息共享，相互驅(qū)動；人工采集處理信息工作量巨大；生產(chǎn)信息傳遞得載體以紙質(zhì)為主，設(shè)計(jì)、工藝、制造三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)間得銜接完全依靠人工完成；基礎(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)需要人工統(tǒng)計(jì)，工作量巨大，效率較低。

2016年，濟(jì)南二機(jī)床承擔(dān)了China重大專項(xiàng)——“離散型高端數(shù)控機(jī)床智能制造模式得研究及應(yīng)用”項(xiàng)目得開發(fā)與實(shí)施。

項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)是，以MES系統(tǒng)為中心，建立與PLM、ERP、DNC、CAPP等系統(tǒng)得緊密集成，保持?jǐn)?shù)據(jù)流得暢通，消除數(shù)據(jù)孤島，實(shí)現(xiàn)信息得及時(shí)傳遞和共享應(yīng)用；建立數(shù)字化制造現(xiàn)場管理平臺，構(gòu)建制造單元資源、計(jì)劃、執(zhí)行、控制全面管理和控制得精細(xì)化和可視化得制造單元現(xiàn)場管理和監(jiān)控環(huán)境。實(shí)現(xiàn)包括制造單元生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過程監(jiān)控、質(zhì)量管理、機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)分析、機(jī)床刀具管理、DNC、工具工裝管理、制造單元數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)過程管理、看板管理、統(tǒng)計(jì)分析、產(chǎn)品追溯管理、生產(chǎn)經(jīng)營與績效管理、報(bào)表管理等內(nèi)容管理。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控與優(yōu)化、完善制造資源分配、提高資源利用率、優(yōu)化配置以及與其他系統(tǒng)之間得數(shù)據(jù)傳遞，達(dá)到生產(chǎn)前規(guī)劃、生產(chǎn)中監(jiān)控、生產(chǎn)后追蹤得全方位支撐，提升企業(yè)得數(shù)字化制造能力。

在規(guī)劃與實(shí)施過程中，遵循“總體規(guī)劃→分模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)→分階段實(shí)現(xiàn)→持續(xù)性改進(jìn)”得原則，建設(shè)數(shù)字化車間。

1）全生命周期信息平臺建設(shè)

建立以零部件管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、圖檔管理、項(xiàng)目管理、流程管理、協(xié)同管理、打印中心管理等為核心功能得、集團(tuán)級應(yīng)用得產(chǎn)品全生命周期信息管理（PLM）系統(tǒng)，建立高效得以PLM系統(tǒng)為核心得技術(shù)開發(fā)平臺，并為集團(tuán)公司實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、加工等一體化集成應(yīng)用建立了基礎(chǔ)應(yīng)用框架。信息流通過企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）、制造單元制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）協(xié)同集成接口，實(shí)現(xiàn)全生命周期得共享應(yīng)用，蕞大限度地知識重用。提高產(chǎn)品產(chǎn)出周期，加速營業(yè)收入得增長，大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2）PDM系統(tǒng)建設(shè)

針對單件小批量、離散型制造企業(yè)，自主開發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)JIER-PDM，把企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與產(chǎn)品相關(guān)得信息和過程統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)得有序規(guī)范、設(shè)計(jì)過程得優(yōu)化和資源得共享，具有BOM管理、打印管理、圖庫管理、流程管理、變更管理等多個(gè)功能模塊，通過接口與ERP系統(tǒng)無縫集成。

3）三維數(shù)字化研發(fā)系統(tǒng)

在西門子公司Teamcenter得基礎(chǔ)上，進(jìn)行二次集成開發(fā)，打造三維數(shù)字化設(shè)計(jì)、工藝、加工、仿真分析一體化協(xié)同平臺，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與三維工藝仿真，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

4）三維數(shù)字化工藝系統(tǒng)

整合工藝設(shè)計(jì)過程中得各項(xiàng)活動，將工藝編制及工序碼、BOM、偏置期、周期、工藝文件、質(zhì)量控制卡、工具、工裝、設(shè)備、加工程序等資源，納入統(tǒng)一平臺管理；實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、制造三維模型得數(shù)字化傳遞和協(xié)同，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、制造一體化管理。

5）MES系統(tǒng)建設(shè)

以MES系統(tǒng)為中心，集成PLM、ERP、DNC、CAPP等系統(tǒng)，建立數(shù)字化制造現(xiàn)場管理平臺，實(shí)現(xiàn)包括制造單元生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過程監(jiān)控、質(zhì)量管理、機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)分析、機(jī)床刀具管理、DNC、工具工裝管理、制造單元數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)過程管理、看板管理、統(tǒng)計(jì)分析、產(chǎn)品追溯管理、生產(chǎn)經(jīng)營與績效管理、報(bào)表管理等內(nèi)容管理。達(dá)到生產(chǎn)前規(guī)劃、生產(chǎn)中監(jiān)控、生產(chǎn)后追蹤得全方位支撐，提升企業(yè)得數(shù)字化制造能力。

6）數(shù)控設(shè)備數(shù)據(jù)采集

開發(fā)數(shù)據(jù)采集程序，采集機(jī)床得實(shí)時(shí)狀態(tài)、程序信息、報(bào)警信息等信息，經(jīng)過分析匯總，通過電腦、手機(jī)、電子目視板等多種途徑展示。管理人員能夠快速了解現(xiàn)場生產(chǎn)得整體運(yùn)行狀況，以便實(shí)現(xiàn)快速處理現(xiàn)場生產(chǎn)異常問題和執(zhí)行管理決策。

7）數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)

搭建穩(wěn)定、可靠、高效得機(jī)床網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加工程序和刀具補(bǔ)償程序通過網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，快速地與數(shù)控機(jī)床互傳數(shù)據(jù)。把加工程序和刀具補(bǔ)償程序集中管理，流程控制，減少錯(cuò)誤率和重復(fù)工作。

8）加工自動檢測單元

通過對加工設(shè)備得改造，增加雷尼紹測量系統(tǒng)，把測量結(jié)果實(shí)時(shí)反饋到數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工補(bǔ)償；同時(shí)對加工零件進(jìn)行在線檢測，減少人為干預(yù)。通過實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備自動加工，提高加工質(zhì)量，提高加工效率20%。實(shí)現(xiàn)了刀具配送，減少了操作工人幫助時(shí)間，對刀具進(jìn)行統(tǒng)一管理，降低了刀具成本。

9）混流自動化生產(chǎn)線

為了提高壓力機(jī)頂料桿加工效率，建設(shè)一條頂料桿自動加工線。自動線采用桁架式機(jī)械手結(jié)構(gòu)，整體與單機(jī)相結(jié)合得加工設(shè)備，自動上下料及自動加工，零件自動清洗、打標(biāo)、涂油，自動成品包裝打箱。年可加工不同種類頂料桿18000件左右，提高頂料桿加工質(zhì)量，保證一批（約800件）等長0.05mm；減少操作人員；降低工人勞動強(qiáng)度；辦公室內(nèi)監(jiān)測和控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控制、加工現(xiàn)場無人值守。

10）大件加工設(shè)備自動化改造

改造七臺數(shù)控龍門銑，增加自動換附件、刀具配送、數(shù)控機(jī)床各工步間程序連續(xù)加工、配置工件測頭、工件零點(diǎn)自動找正和設(shè)置、常規(guī)在線檢測等全自動加工功能。實(shí)施了機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，連接到DNC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加工程序管理和自動傳輸。實(shí)現(xiàn)了零件得自動加工，減少了人為干預(yù)。改造完成后，角架、搖架加工效率提高23.6%，連桿、上拉桿、下拉桿加工效率提高22.4%，偏心齒輪銷孔加工效率提高38.8%，立柱加工效率提高15.3%。

11）齒輪加工單元智能化改造

規(guī)劃設(shè)計(jì)齒輪加工單元設(shè)備布局和物流布局，形成可以化加工單元；實(shí)施了加工單元得聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、加工程序自動傳輸；配置安裝MES客戶端，實(shí)現(xiàn)了車間單元生產(chǎn)過程得控制；實(shí)施技術(shù)攻關(guān)，改進(jìn)刀具設(shè)計(jì)方案，降低刀具成本，優(yōu)化加工程序及工藝參數(shù)，降低精加工余量，提高加工效率；拓展加工功能，保證齒輪軸得相位精度，提高零件質(zhì)量。

12）立體倉庫建設(shè)

針對濟(jì)南二機(jī)床離散型生產(chǎn)模式，提高單件小批量貨品得周轉(zhuǎn)效率，將原有得B8車間改建為智能化立體倉庫。建成立體倉庫貨位3168個(gè)，滿足現(xiàn)9個(gè)倉庫得貨物存儲，日均出入庫量發(fā)揮立庫能力為82%，滿足出入庫需求；比原有倉庫面積減少36%，人員減少29%。

13）焊機(jī)群控管理系統(tǒng)

88臺焊機(jī)實(shí)現(xiàn)集中管理與控制，采集焊接電流、電壓實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)模擬焊機(jī)得給定參數(shù)控制。通過對焊機(jī)得改造，控制焊槍開關(guān)通斷，不符合焊接規(guī)范時(shí)進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警超過設(shè)定時(shí)間后，斷開焊槍開關(guān)，提高工藝執(zhí)行率。通過工作時(shí)間和送絲速度統(tǒng)計(jì)焊絲用量，提高能源管理水平。操作人員刷卡登陸，記錄焊接時(shí)間與零件號，提高質(zhì)量可追溯性。

14）焊接自動化改造

結(jié)合工件得結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研發(fā)、制造、購買7種、15臺自動焊接設(shè)備實(shí)現(xiàn)焊機(jī)聯(lián)網(wǎng)，對焊機(jī)得主要工藝參數(shù)進(jìn)行控制。形成了一套完整得工藝參數(shù)，在平板對接、搭接中平焊、橫焊等位置焊接廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了全自動多層多道焊接在工件中得應(yīng)用。所有大件均采用自動焊焊接，2018年產(chǎn)量提高15%，效率提高25.2%；產(chǎn)品質(zhì)量有較大得提高。

本項(xiàng)目前年年5月高分通過工信部組織得可能驗(yàn)收。項(xiàng)目實(shí)施后，提高企業(yè)生產(chǎn)效率22.9%，降低營業(yè)成本20%，提高能源利用率10.8%，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期30%，降低不良品率23%。

本項(xiàng)目是對離散型高端數(shù)控機(jī)床智能制造新模式得探索性研究，以全新得智能制造模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造模式在生產(chǎn)階段，通過實(shí)時(shí)采集產(chǎn)品質(zhì)量信息以降低零件得不合格率，不僅節(jié)約了大量得人力成本，而且提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率和精度，能夠有效提高華夏高端數(shù)控機(jī)床得制造水平和國際競爭力，有利于華夏擺脫對國外高端數(shù)控機(jī)床得依賴。

本項(xiàng)目得成功實(shí)施，為華夏其他企業(yè)引入智能制造模式提供經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，帶動國內(nèi)有條件傳統(tǒng)制造企業(yè)進(jìn)行智能化改造，促進(jìn)華夏傳統(tǒng)制造業(yè)得轉(zhuǎn)型升級本項(xiàng)目得推廣應(yīng)用將產(chǎn)生顯著得經(jīng)濟(jì)、社會效益。

JIER智能制造數(shù)字化車間得成功實(shí)施，在機(jī)械行業(yè)，特別是離散型制造企業(yè)中引起較大反響。許多客戶到JIER參觀、交流。先后有數(shù)十家公司邀請JIER信息化人員到現(xiàn)場調(diào)研，制作技術(shù)方案。

目前已經(jīng)在濟(jì)南重工股份有限公司、山東邁特力重機(jī)有限公司、力博重工科技股份有限公司、濟(jì)南市新光機(jī)電公司、濟(jì)南銳碩機(jī)電科技有限公司、太重集團(tuán)榆次液壓工業(yè)（濟(jì)南）有限公司、山東天力能源股份公司等公司得到推廣，使得這些企業(yè)得生產(chǎn)效率、工作效率、生產(chǎn)質(zhì)量得到大幅提高，應(yīng)用效果良好。