【中国数据生产力大赛】工业4.0时代下的制造业数字化转型 打造智能制造“灯塔”工厂

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  • 国轩高科

    参赛编号: 1180

    当前票数:44

工业4.0时代下的制造业数字化转型

打造智能制造“灯塔”工厂

一、企业简介

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国轩高科股份有限公司(以下简称“国轩高科”)系中国动力电池产业最早进入资本市场的民族企业,于2015年5月成功上市,股票代码002074,拥有新能源汽车动力电池、储能、输配电设备等业务板块。

合肥国轩高科动力能源有限公司(以下简称“合肥国轩”)为国轩高科的全资子公司,成立于2006年5月,拥有合肥(新站、经开、庐江)、南 京、南通、青岛、唐山、柳州、桐城、宜春等十大电池及材料生产基地。

公司系国内最早从事新能源汽车动力锂离子电池自主研发、生产和销售的企业之一,专业从事新型锂离子电池及其材料的研发、生产和经营,拥有核心技术知识产权。主要产品包括磷酸铁锂和三元材料及电芯、动力电池组、电池管理系统及储能型电池组等。产品广泛应用于纯电动商用车、乘用车、物流车和混合动力汽车等新能源汽车领域,并与国内多家主要新能源整车企业建立了长期战略合作关系。

公司作为国家级企业技术中心、三项国家“863”重大课题承担单位,参与了三项新能源汽车创新工程,先后通过ISO9001、ISO14001、ISO45001三标一体认证和IATF16949质量管理体系认证,被评为国家CNAS认可检测中心等,并在中国合肥、中国上海、美国硅谷、美国克利夫兰、新加坡、日本筑波、德国等地建立了全球研发中心。2016年,由国轩高科牵头的“高比能量动力锂离子电池的研发与集成应用”课题、“年产6亿安时锂离子动力电池生产基地项目”、以及“新能源汽车锂动力电池智能工厂”项目分别成功申报国家“十三五规划”新能源汽车重大专项、发改委2016年增强制造业核心竞争力专项和工信部新能源汽车锂动力电池智能工厂重点项目。

公司系国家火炬计划项目单位、高新技术企业、安徽省政府质量奖、安徽省环境保护创新试点单位,并且拥有国家级博士后科研工作站和省级院士工作站,2019年1月国轩高科企业商标被国家知识产权总局认定为中国驰名商标。

2020年5月28日,大众汽车集团和国轩高科在北京举行签约仪式,大众投资约11亿欧元入股国轩高科。大众汽车集团管理董事会主席迪斯博士表示,此次合作具有划时代意义,国轩高科将成为大众认证供应商,双方将联手开展电池技术创新研发,把合肥市乃至安徽省打造成中国电动汽车产业的重要基地,共同迎接全球电动化时代的到来。

作为国家级高新技术企业,国轩高科自成立以来,一直积极支持国家财政税收和地方经济建设,依法缴纳各种税费,为增加地方财政收入,促进地方经济发展和社会进步做出了积极的贡献。

二、业务/管理需求/挑战

1、数据分散管理,缺乏统一管理平台

数据采用手工记录,以纸质的形式保存,容易丢失数据,无法长时间保存,取用数据耗时费力,数据利用率低。各部门之间也缺乏数据连接,无法实时共享,数据不准确。信息传递不流畅不及时,生产过程监控不到位,导致领导无法决策甚至决策失误。

2、设备相对独立,数据未整合,信息孤岛显现

目前许多设备间仍相互独立,处于信息孤岛状态,信息没有被整合到一个统一的平台中,无法掌握整个生产过程。

3、现场无可视化看板,无生产预警,生产过程无力掌控。

产品异常隐藏于设备、环境中,数据不可视,不能及时进行现场报警。领导无法做出准确的决策。

解决方案

为精益、敏捷生产提供保障,在各国工业互联多次浪潮下,工业互联已成为必然趋势,作为锂电制造业领先的国轩高科一直非常重视工业互联网建设,在寻找锂电行业级工业互联网无果时,国轩高科投入大量的人力物力开展锂电行业级智能制造大数据工业互联网平台建设,其中MES制造执行系统又是工业互联网主要承载的应用系统,为了把握核心技术和从根源上解决行业难题,独立自主研发锂电行业级MES系统。

结合锂电池生产实际需要,国轩高科工业互联团队面向锂电池生产线的制造执行系统,主要实现以下功能:生产计划管理、物流管理、生产管理、品质管理、设备管理、报表管理、看板管理、基础管理、数据采集等管理等。

契合国家工业制造2025的政策,在工厂设计规划中通过MES系统对整个工厂制造过程的生产信息链进行四个方面整合和优化:固化业务流程、规范作业指导、严格控制品质、提供工艺提升。以此实现数字化工厂管理,生产基础数据的收集与管理,生产过程的数字化、可视化、透明化,生产质量过程监控与预警机制、全程的设备管理与预警机制。

其中MES的业务服务主要包括:生产计划管理、生产管理、质量管理、工艺管理、追溯管理、设备管理、报表管理、人员管理等;

目前MES1.0存在与PLM、ERP系统接口不通,总部断电断网,造成产线停线;生产过程预报警薄弱;整个系统菜单、权限划分、租户管理杂乱,数据量大造成报表查询崩溃等痛点,给现场业务人员带来极大的操作不便;十几条产线MES上线后,日数据量激增3000万条,导致数据库多次崩溃,MES瘫痪。

MES2.0上线完成后会打通MES与ERP、PLM、WMS间接口,总部与本地产线MES分开部署,搭建预报警平台,实时监控设备报警,数据分类分层管控。预计到2022年底,完成14条产线MES2.0升级和8条新产线的MES2.0上线实施。

MES2.0项目主要功能内容如下:

(1)本地作业站上线:集团MES架构调整,分层管理,子公司与集团MES分开部署。避免因总部断电断网,造成产线停线;

业务系统接口打通:打通ERP、WMS、PLM与MES系统之间的接口,实现产品全周期管理,数据可实时交互,减少人员维护,提高生产效率;

(2)OEE管理系统上线:构建国轩首个OEE系统,形成集中输入与输出的数据化窗口平台,数据集中式管理和自动化报表,为产能分析提升提供数据支撑;

(3)搭建报警平台,实时报警:针对生产过程预报警薄弱的现状,引进报警平台,收集报警逻辑,开发报警类型;

(4)系统功能2.0升级:包含工艺、设备、质量、系统管理等功能模块全新设计及开发.

三、业务/管理应用场景

场景一:无纸化管理

无纸化管理是现场走向信息化的重要一步,具有重要意义。

原来的生产现场,总是不乏出现各类记录表单,频繁打印各种记录表,各个部门的记录表模板不统一,记录数据无法实时共享,数据独立,领导很难做决策甚至决策失误。纸质表单保存难,易丢失,查找历史表单耗时耗力。客户审核很难完整的找到所需的表单,不是丢失就是无法找到或者损坏。产品出现质量问题追溯困难,各类数据如大海捞针。

通过数字化建设,现在所有数据存储到服务器中,数据共享,各个部门根据自己需求取用数据,现场完全取消纸质。从此告别表单保存难,数据取用难,领导难以决策,等等一系列问题。

目前公司已开发各类表单500+,解决了数据共享,数据管理,数据分析,领导决策,客户审核,产品追溯从难到易的问题,实现了“从无到有”的建设。

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场景二:看板管理

看板管理是数据采集后的重要举措,是数据通过整合展示出来的手段,实时反馈现场生产情况,可谓是数据来源于生产,服务于生产。

原来的生产使用各类表单记录问题,无法实时将表单拿来翻阅,也就无法在原先记录的数据中找到帮助,生产过程无法及时发现问题。

通过看板管理,数据实时反馈在现场,历史时段数据可以做对比,生产效率,设备异常,质量异常实时展示,有利于及时发现问题并解决问题。领导通过看板数据轻松掌控当前生产状况,决策更准确。

目前公司在用看板100+,及时解决了因质量问题、设备问题、生产问题带来的损失。也更有利于领导做决策,使生产效率提高了50%以上。

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场景三:报表管理

做报表是一件非常头疼的事情,统计报表不仅耗时耗力还经常统计错误,一旦错误就要反复核对。各部门报表单独统计,数据还经常出现不一致情况,领导无法确定以哪个报表为准。

临时统计报表更是困难,无目的的翻找历史报表数据,几乎无法完成统计。日常工作由于缺乏各类报表也存在很多隐患,无法通过数据来分析和避免。

现在按集团,分公司、各部门管理所需、具体岗位职责等不同需求开发不同模板的报表,方便查阅,数据实现共享。

报表体系的建设,大部分报表实现自动化,再也不用反复做报表,也不用担心数据不准,数据丢失的情况了。效率提高了200%以上。

场景四:移动平台搭建

手机是目前的大趋势,生产也不例外,随着数字化的深入建设,PC端的不便捷性已凸显出来,生产人员迫切需求使用移动端进行数据填报,领导迫切需求使用移动端进行报表,看板查看及数据分析。

使用移动端填报数据,是生产人员更加便利,极大地提升了效率,使用移动端查看报表及看板,使领导更快的掌控生产第一手数据。

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四、总结与展望

帆软是一个能解决很多痛点的优秀平台。无论是数据管理,数据共享,数据分析,报表管理,看板管理等等都给本公司项目带来极大帮助。对项目推进进度提升了30%以上。

我相信在未来数字化建设中,帆软平台能更多地被使用,能更多地被客户信赖,能更多地解决数字化建设中存在的问题。

帆软平台是一个技术性偏低的,上手容易的平台,也打破了公司对技术性人才的依赖,也极大的降低了公司的人力资本。

未来数字化建设更多的是多系统集成后的大数据分析,对于大数据分析是不二之选的优秀平台。

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