上海步科自動(dòng)化股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“步科”）專注于自動(dòng)化控制核心部件和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與解決方案的提供。公司的自動(dòng)化核心控制部件包括工業(yè)人機(jī)界面、伺服系統(tǒng)、步進(jìn)系統(tǒng)、可編程邏輯控制器、變頻器等，廣泛應(yīng)用于物流設(shè)備、機(jī)器人、包裝設(shè)備、食品設(shè)備、服裝設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、環(huán)保設(shè)備，軌道交通設(shè)備等自動(dòng)化設(shè)備行業(yè)，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷海內(nèi)外60多個(gè)國(guó)家。公司的工業(yè)人機(jī)界面產(chǎn)品市場(chǎng)占有率在本土品牌廠商中多年保持領(lǐng)先地位。

1）解決現(xiàn)場(chǎng)BOM、工藝實(shí)時(shí)性問(wèn)題

在一條生產(chǎn)線平均1小時(shí)換線1次的生產(chǎn)場(chǎng)景下，需要在現(xiàn)場(chǎng)能根據(jù)生產(chǎn)訂單快速查詢到對(duì)應(yīng)的BOM、工藝文件，最新的工程變更也需快速傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，有效指導(dǎo)生產(chǎn)，提升效率和品質(zhì)。

2）解決計(jì)劃編制不準(zhǔn)，不及時(shí)

多品種、小批量業(yè)務(wù)場(chǎng)景，由于批量的降低，排產(chǎn)的難度同步上升，傳統(tǒng)手工編制方式不清楚生產(chǎn)的實(shí)績(jī)，計(jì)劃不準(zhǔn)確，統(tǒng)計(jì)不及時(shí)，影響生產(chǎn)進(jìn)度。需要對(duì)計(jì)劃體系進(jìn)行優(yōu)化，提升計(jì)劃的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，保障小批量多品種準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)。

3) 解決裝配現(xiàn)場(chǎng)物料繁雜現(xiàn)象

步科有物料10000余種，成品物料約3800個(gè)，常用物料約1500個(gè)，且生產(chǎn)以裝配為主，面對(duì)越來(lái)越多的個(gè)性化訂單，現(xiàn)場(chǎng)物料繁雜，管控困難，存在較大浪費(fèi)，需要對(duì)物料進(jìn)行精細(xì)化管控，降低庫(kù)存占用，提升物料占用率。

4) 解決現(xiàn)場(chǎng)信息流通不暢問(wèn)題

通過(guò)智能終端、看板的應(yīng)用實(shí)時(shí)發(fā)布生產(chǎn)指令，反饋生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，提升信息透明度，提高各環(huán)節(jié)協(xié)同效率。

5）現(xiàn)場(chǎng)防錯(cuò)、防呆

通過(guò)物料防錯(cuò)、工藝防錯(cuò)、生產(chǎn)首檢防錯(cuò)、質(zhì)量漏檢防錯(cuò)、設(shè)備信息監(jiān)控防止生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的錯(cuò)漏裝，提升生產(chǎn)品質(zhì)。

6）解決現(xiàn)場(chǎng)追溯困難問(wèn)題

需實(shí)現(xiàn)包括關(guān)鍵件、原材料、品質(zhì)、WIP的實(shí)時(shí)追溯，實(shí)現(xiàn)從材料、檢驗(yàn)、生產(chǎn)的全過(guò)程追溯，為產(chǎn)品的全生命周期維護(hù)提供保障。

步科智慧工廠建設(shè)內(nèi)容包括ERP、MES、WMS系統(tǒng)，并與硬件進(jìn)行集成實(shí)現(xiàn)軟硬一體化，實(shí)現(xiàn)了財(cái)務(wù)、供應(yīng)鏈、生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)物流的全方位標(biāo)準(zhǔn)化、智能化管控。

整體方案藍(lán)圖：

圖2  步科智慧工廠整體藍(lán)圖

 

步科智慧工廠建設(shè)的核心內(nèi)容如下：

（1） 產(chǎn)品全程感知——條碼技術(shù)應(yīng)用

條碼追溯與防呆貫穿智能工廠產(chǎn)品生產(chǎn)的始終，從供應(yīng)商端到產(chǎn)品售后維修，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期追溯，按照質(zhì)量管理要求結(jié)合倉(cāng)庫(kù)管理現(xiàn)狀，步科在條碼應(yīng)用方面啟用了物料代碼、批號(hào)、追溯號(hào)、序列號(hào)等四種規(guī)則：追溯號(hào)可以用來(lái)生產(chǎn)追溯但出入庫(kù)時(shí)可以不記錄對(duì)應(yīng)序列號(hào)，對(duì)自制成品啟用序列號(hào)單品管理，對(duì)每個(gè)序列號(hào)所耗用材料，生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行記錄。

圖3  步科現(xiàn)場(chǎng)打印標(biāo)簽

（2） 智能排程

生產(chǎn)訂單排程系統(tǒng)自動(dòng)將訂單分配生產(chǎn)線、更新計(jì)劃訂單計(jì)劃開工時(shí)間、更新子項(xiàng)物料的需求時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線產(chǎn)能預(yù)警并拉動(dòng)生產(chǎn)備料。

 步科使用柔性生產(chǎn)功能，通過(guò)柔性產(chǎn)線中工作日歷，考慮柔性產(chǎn)線與物料關(guān)系中優(yōu)先級(jí)及柔性工藝路線中工序?qū)?yīng)作業(yè)時(shí)間，對(duì)生產(chǎn)訂單進(jìn)行有限產(chǎn)能排程。

生產(chǎn)訂單排程讓生產(chǎn)系統(tǒng)變得有序透明，排程直接下發(fā)到生產(chǎn)小組，小組工作不需要再由組長(zhǎng)安排，讓小組員工具有充分的自主性。出現(xiàn)異常不能得到及時(shí)處理時(shí)，員工有權(quán)利切換工單，而物流系統(tǒng)隨員工切換而拉動(dòng)。在正常情況下，物料根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)消耗情況，亦實(shí)現(xiàn)按需拉動(dòng)。

（3） 生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程管控

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用智能終端與連接現(xiàn)場(chǎng)人員、設(shè)備，通過(guò)打通ERP與MES數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)下發(fā)至到工位智能終端，用戶能過(guò)智能終端進(jìn)行作業(yè)。在終端上用戶能方便的進(jìn)行條碼掃描、上料、報(bào)工、報(bào)警、切換工單、首檢、完工送檢、打印、查看作業(yè)指導(dǎo)書等操作，讓車間用戶通過(guò)智能終端就能實(shí)現(xiàn)所有業(yè)務(wù)。

圖3  步科現(xiàn)場(chǎng)智慧終端應(yīng)用

 

同時(shí)，通過(guò)人工采集數(shù)據(jù)與設(shè)備采集數(shù)據(jù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)料法環(huán)數(shù)據(jù)的有效獲取（附圖為產(chǎn)品老化數(shù)據(jù)的獲取）。

圖5  老化設(shè)備數(shù)據(jù)采集

獲取的數(shù)據(jù)用于步科產(chǎn)品的持續(xù)改善，如生產(chǎn)進(jìn)度數(shù)據(jù)，我們用于制造周期改善。通過(guò)過(guò)程數(shù)據(jù)采集，能夠清晰的確認(rèn)到生產(chǎn)物流數(shù)據(jù)：倉(cāng)庫(kù)什么時(shí)間開始備料，工單什么時(shí)間完成，成品檢驗(yàn)什么時(shí)候開始等。通過(guò)生產(chǎn)工序節(jié)拍數(shù)據(jù)的分析，我們很清楚的知悉，我們制造過(guò)程中間存在的問(wèn)題點(diǎn)。未達(dá)成產(chǎn)能的原因。

數(shù)據(jù)亦通過(guò)智能電子看板進(jìn)行實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。產(chǎn)品實(shí)時(shí)狀態(tài)、進(jìn)度等信息的多維可視化，可深入到問(wèn)題的背后，找到關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)信息，幫助客戶快速解決現(xiàn)場(chǎng)的異常問(wèn)題。

圖6  步科現(xiàn)場(chǎng)看板應(yīng)用

 

（4） 智能物流

智能物流方案，通過(guò)軟硬件的充分結(jié)合，保證物流及時(shí)性。

圖7  步科倉(cāng)儲(chǔ)物流管理

 智能立體倉(cāng)庫(kù)將WMS智能算法、創(chuàng)新的機(jī)械手設(shè)計(jì)與揀貨人員完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人機(jī)數(shù)據(jù)的協(xié)同作業(yè)。智能立體倉(cāng)庫(kù)將貨架的下面三層定義為揀貨區(qū)，上面層次定義為存貨區(qū)。機(jī)械手通過(guò)WMS智能優(yōu)化算法驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)進(jìn)行庫(kù)位的上下調(diào)整。保證揀貨區(qū)物料滿足訂單需求。而當(dāng)訂單到達(dá)倉(cāng)管員的移動(dòng)智能終端時(shí)，倉(cāng)管員只需要點(diǎn)擊觸發(fā)工單，系統(tǒng)會(huì)獲取到相應(yīng)物料信息，在揀貨區(qū)對(duì)應(yīng)庫(kù)位進(jìn)行亮燈，作業(yè)人員只需要按照亮燈的庫(kù)位依次進(jìn)行揀貨。揀貨人員的效率達(dá)到最優(yōu)水平。

圖8  智能亮燈揀貨

智能揀貨小車，結(jié)合多品種小批量的特點(diǎn)，由智能終端、條碼槍、無(wú)線模塊、移動(dòng)電池；配置好WIFI后，在倉(cāng)庫(kù)范圍內(nèi)跟隨倉(cāng)庫(kù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作；生產(chǎn)工單下達(dá)后，需要備貨的信息傳達(dá)到揀貨小車上，根據(jù)亮燈系統(tǒng)的指引，實(shí)際揀貨后用條碼槍進(jìn)行匯報(bào)；實(shí)現(xiàn)零距離、零等待的數(shù)據(jù)處理，解決庫(kù)存不準(zhǔn)的頑疾。

基于步科的戰(zhàn)略要求，本次項(xiàng)目首先搭建了智慧工廠頂層設(shè)計(jì)方案，并配合軟硬件研發(fā)一次性的推動(dòng)整體方案的落地。

1） 軟件平臺(tái)建設(shè)

新一代信息技術(shù)、云平臺(tái)的應(yīng)用是智能制造轉(zhuǎn)型的重要一環(huán)。以步科智慧工廠頂層設(shè)計(jì)為指導(dǎo)方針，步科智慧工廠首先建設(shè)了一套涵蓋ERP、MES、WMS的軟件平臺(tái)，助力步科構(gòu)建強(qiáng)有力的內(nèi)部管理體系，讓其內(nèi)部信息流在各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)高效流轉(zhuǎn)共享，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理、生產(chǎn)執(zhí)行、倉(cāng)儲(chǔ)物流的高效協(xié)同。其中云ERP的搭建，從財(cái)務(wù)、銷售、計(jì)劃、成本、供應(yīng)鏈幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化、將流程標(biāo)準(zhǔn)化；MES系統(tǒng)的搭建，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化，讓生產(chǎn)執(zhí)行敏捷、高效、透明；WMS系統(tǒng)的搭建，保證物料準(zhǔn)時(shí)化供應(yīng)，提高倉(cāng)儲(chǔ)物流效率及透明度，快速響應(yīng)生產(chǎn)各工序的即時(shí)配送要求；并通過(guò) ERP+MES+WMS一體應(yīng)用提升其內(nèi)部經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)的效率，優(yōu)化成本管控。

 

2） 硬件平臺(tái)構(gòu)建

智慧工廠建設(shè)，軟硬一體才能讓智能制造系統(tǒng)發(fā)揮其最大的效能。在軟件系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí)，步科發(fā)揮其自動(dòng)化廠商優(yōu)勢(shì)，同步進(jìn)行了硬件平臺(tái)的構(gòu)建。為適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)模式下，現(xiàn)場(chǎng)高節(jié)拍、換線頻繁、物料種類多配送頻率高等特點(diǎn)，步科智慧工廠項(xiàng)目先后完成構(gòu)建了智慧終端、數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)、電子看板、智能貨架、智能RGV小車、物料輸送滾筒線等硬件設(shè)施，并將硬件設(shè)備與軟件平臺(tái)進(jìn)行無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)軟件平臺(tái)與硬件設(shè)備的生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)，生產(chǎn)指令實(shí)時(shí)下發(fā)至設(shè)備，執(zhí)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至軟件系統(tǒng)，并實(shí)時(shí)透明化展示。通過(guò)軟硬一體化的智慧工廠解決方案，以提升生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行效率和品質(zhì)，降低整體成本。

 

3） 精益改善  持續(xù)優(yōu)化

在數(shù)字化基礎(chǔ)上，結(jié)合精益管理思想，不斷對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精益改善，發(fā)揮智慧工廠的最大作用，持續(xù)為步科的發(fā)展注入新的動(dòng)力。

圖9  利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行工序價(jià)值流分析

 

圖10  利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行車間布局改善