面向大型锅炉装备制造行业数字化车间的制造运营管理系统功能设计与应用.pdf
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1、1面向大型锅炉装备制造行业数字化车间的制造运营管理系统功能设计与应用袁标1张知行1吴文亮1钟学矫2闫富乾11.东方电气集团科学技术研究院有限公司,成都 611731;2.东方电气集团东方锅炉股份有限公司,四川 德阳618000摘要:针对大型锅炉装备制造企业在设备研制过程中的生产管理需求,设计并应用了覆盖车间全业务流程的制造运营管理系统。通过对计划控制中台、计划管理、物料管理、生产执行、质量管理、库存管理等模块的设计,实现了车间数据源的统一、信息的电子化传递以及生产过程的全周期追溯。科学地指导车间达到精益生产的目的。关键词:制造运营管理系统;数字化车间;数据结构化;模块化设计中图分类号:TK22
2、6文献标识码:A文章编号:1001-9006(2023)02-0001-05Functional Design and Application of Manufacturing Operation ManagementSystem for Digital Workshops in Large Boiler Equipment ManufacturingIndustryYUAN Biao1,ZHANG Zhixing1,WU Wenliang1,ZHONG Xuejiao2,YAN Fuqian1(1.DECAcademy of Science and Technology Co.,Ltd.,6
3、11731,Chengdu,China;2.Dongfang Boiler Co.,Ltd.,618000,Deyang,Sichuan,China)Abstract:Aiming at the production management requirements of large boiler equipment manufacturing enterprises duringequipment development,a manufacturing operation management system covering the entire business process of the
4、workshop was designed and applied.Through the design of modules such as the plan control center,plan management,material management,production execution,quality management,and inventory management,the unification ofworkshop data sources,electronic transmission of information,and full cycle traceabil
5、ity of the production process arerealized,which guides the workshop scientifically to achieve the goal of lean production.Key words:manufacturing operation management;digital workshop;data structuring;modular design1收稿日期:2023-03-20基金项目:项目名称;高温高压部件小径管自动排料和备料自动化集成管控关键技术研究;项目编号:SC0022097。作者简介:袁标(1997),
6、男,2022 年毕业于西南交通大学机械工程专业,硕士研究生。现任东方电气集团科学技术研究院有限公司,主要从事系统设计,数字孪生方向。随着中国制造 2025 的提出,越来越多的企业为实现制造强国的战略方针,将数字化车间建设作为企业发展的核心项目。锅炉行业产品制造的特点为工序时间长、装配工艺复杂、产品回流和人工干预频繁等。其设计工艺信息存在多头来源、数据不统一等问题。车间制造信息流转过程中存在大量纸质单据,透明化程度低,导致生产数据收集困难,质量追溯失真,给车间生产计划、执行及质量管理带来了极大困难1。为解决上述问题,本文运用互联网技术设计出一套符合锅炉行业的制造运营管理系统(Manufactur
7、ing Operation Management,MOM),实现车间生产计划、生产执行、质量检测等数据集成管理,对锅炉行业制造效率的提升与数字化的实现具有重大意义。1制造运营系统需求分析1.1 计划管理需求分析以某大型锅炉制造企业为例,目前车间的计划2接收、下发、反馈均通过纸质单据进行执行。计划的传递过程较为繁琐,当计划涉及到变更时,现有计划下发方式未能及时更新。同时车间生产进度汇总困难,工序任务统筹、协同及调度难度大。管理者未能全面、及时的掌握车间生产状态、主料和外协件齐备等信息,不利于后续的生产。因此急需建立一个全面的生产计划管理模块,兼容已有的 ERP系统,适应未来数字工厂的发展趋势。1
8、.2 物料管理需求分析物料管理现有模式为项目部按照计划进行排料需求汇总,技术员再根据需求进行物料排料。车间备料、自动焊、装配工序按照生产计划打印落料单据,现场在落料单据上进行任务进度记录。其物料齐套确认方式为 EXCEL 单据或线下口头询问,沟通效率低,易遗忘。上述模式当生产计划变更频繁时,落料计划与生产计划匹配性校验工作量将会增大。同时车间各工序频繁进行纸质单据打印,加之排料结果也未实现电子化,导致资料收集传递较为困难。1.3 生产执行需求分析在生产执行层面,车间主要依靠纸质单据和口头通知传递生产任务。计划下发、变更及传递效率低下,记录追踪困难。工段排产时线下沟通量大,并且其报工数据未实时采
9、集共享,绩效结算需收集大量数据进行手动转化,生产进度统计较为困难,存在一定的滞后性。1.4 质量管理需求分析质检人员根据质检委托,准备质检相关单据,现场进行质量检验并进行质量检验记录填写、归集。其模式存在的问题为质检基础数据来源不统一,与生产业务结合不紧密。质量检查申请提交不及时,存在漏报或晚报,导致质量检查延时的情况。同时质检工作任务量大,易出现质检漏项。质检数据由人工填写、统计,在电子归档时较为繁琐。1.5 库存管理需求分析(1)焊材库管理需求分析焊材库管理包括焊丝、焊条与焊剂的管理。除焊丝外,焊条和焊剂均需要烘焙加热。其焊材烘焙计划、焊材烘焙管理,焊材领用及退库均通过纸质单据进行记录,使
10、用纸质单据对焊材进行流转管理极大的影响了车间的生产管理效率,亟待通过电子系统解决。(2)工具工装库管理需求分析车间的工具工装管理人员在收到生产计划后,通过内部系统查询工艺数据卡中工具工装的需求数量,与车间的管理台账进行对比,输出工具工装新增需求计划至归口管理的生产部门。工具工装库由于使用人工台账记录,工作量大,因此库存统计较为困难。同时其出库管理不严格,存在物料缺项、错用等情况。1.6 技术资料管理需求分析技术资料员从档案馆领取资料后,在 Excel 台账上做入库登记。车间会在生产之前从资料室成套领取所需的技术资料。但由于目前排料文件并未实现电子化,无法支持多人同时阅览以及通知现场图纸文件变更
11、状况,造成技术资料的管理较为困难。2制造运营系统架构设计制造运营系统在 MES 系统原有的基础功能上进行了更多模块的扩展,既涵盖 MES 中关注的产品定义、资源计划、生产计划和生产性能等生产核心要素,同时又包含了制造运营过程中的设备全面管控、生产执行、物料管理、计划协同和质量管控等模块2。依托车间现有数字化软、硬件设备,对制造运营系统进行整体架构设计,系统分为智能决策层、数据总线层、业务系统层、物联网层、智能装备层,系统架构图如图 1 所示。图 1系统架构图3智能决策层分为生产控制中心与移动终端应用,可实现对整个系统的全面监控及分析决策。业务系统层既包括了制造运营系统的各功能模块,又集成了外部
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