南京菲尼克斯電氣智能工廠
2023-03-10 09:51:00 來源:eworks 點擊:
菲尼克斯電氣是全球電氣連接、電子接口、防雷和浪涌保護、電動汽車充電和更換技術、現場總線、工業以太網和工業自動化技術的市場領導者,也是隱形冠軍和工匠精神的代表。 菲尼克斯電氣中國公司不是上
菲尼克斯電氣是全球電氣連接、電子接口、防雷和浪涌保護、電動汽車充電和更換技術、現場總線、工業以太網和工業自動化技術的市場領導者,也是“隱形冠軍”和工匠精神的代表。
02、智能制造企業的現狀
菲尼克斯電氣中國公司不是上市公司,也不是獨角獸或瞪羚公司。菲尼克斯電氣中國公司是菲尼克斯電氣集團在華子公司,1993年進入中國,總部位于南京,員工2200多人,是菲尼克斯電氣集團面向世界的競爭中心之一。
近年來,公司榮獲中國電氣工業10強/創新10強、江蘇省智能制造突出貢獻獎等榮譽。是國家認可的高新技術企業,擁有省級企業技術中心和博士后創新實踐基地。先后被評為江蘇省示范智能車間、江蘇省工業互聯網標桿工廠、南京市智能工廠,入選工業和信息化部“中德智能制造合作試點示范項目”和“智能制造系統解決方案供應商標準條件”企業名錄(GB/T37413-2019)》、數字化車間通用技術要求(GB/T37393-2019)》、智能工廠安全控制要求(GB制定T38129-2019)等多項國家標準。2018-2020年公司“PLCnext開放式控制平臺”、基于物聯網的Emalytics智能建筑能效管理系統”、“基于Proficloud的云-邊-端一體化協同解決方案”連續三年入選“世界智能制造十大科技進步”項目。


圖1菲尼克斯亞太電氣(南京)有限公司
02、智能制造企業的現狀
根據畢馬威的數字成熟模型,在評估了菲尼克斯電氣中國公司的現狀后,最終得分達到了中等水平,仍有很大的改進空間。
菲尼克斯電氣圍繞R&D、生產、倉庫物流、質量服務四大體系能力建設,完成了產品生命管理體系(PLM)、生產質量管理體系(MES)、倉儲物流管理系統(WMS)、企業資源規劃系統(ERP)、智能排產系統(APS)等系統的新建、升級、擴建;推進生產現場數字化、智能化建設,建立現場工業控制網絡,完成機械加工、注塑、金工、設備制造等制造業務的數字化轉型;積極探索新技術應用研究,開展Shuttle穿梭車技術、AGV技術、仿真技術、AR技術、5G等新技術試點應用。
03、智能制造項目詳細介紹
1、項目背景介紹
2016年,菲尼克斯電氣正式啟動IT2.0數字化轉型戰略。此時恰逢公司新基地建設,決定組織多方力量,努力將新基地建設成為基于工業4.0要求的國內一流數字智能工廠。同時確定:以APS為大腦,MES+WMS作為生產物流執行系統,實現ERP、APS、PLM、MES、WMS、全面整合DCS六大系統,打造智能制造創新平臺,滿足生產現場快速、靈活、自動化的需求。
2、詳細介紹了項目的實施和應用情況
2.1、數字化車間智能設備的應用
菲尼克斯電氣的IC生產數字化車間具有多品種、小批量離散制造的特點。車間擁有82臺自動注塑機和124臺自動設備,共206臺,占車間總設備數量的100%。目前,IC車間通過設備聯網對所有關鍵加工數據進行全面監控,MES系統中記錄了所有生產過程。
◉自動化裝配機
自動裝配機首先通過振動料斗將雜亂無章的零件變成固定的方向進入相應的裝配站;裝配站由電缸、氣缸、爪子等機械零件組成,輔以電氣程序控制,按照既定的工藝流程裝配成品。在穿插各種關鍵工藝流程和最終成品輸出站之前,會有一系列的傳感器和視覺檢測,保證成品質量滿足客戶需求。一些自動裝配機有自動折疊紙箱、自動包裝和自動裝配單元,降低成本,提高效率。
◉自動注塑機
注塑機是一種用于重塑注塑顆粒和生產注塑件的設備。當注塑機使用GOLDENELETRIC和ALLDRIVE時,注射、預塑和開合模由伺服電動驅動,始終完全獨立。高加速度和同步動作可以實現快速循環。通過曲臂合模系統,伺服電驅動的高效率和制動能量的轉換利用是高功率效率的基礎,使整體能耗降低50%以上。智能注塑機的許多技術細節保證了機器在運行過程中的可靠性和最小變化。
◉配送AGV
當Shuttle穿梭車完成原材料出庫并將原材料放置在AGV貨物收發站時,WMS系統會向AGV發出指令,AGV會自動運動到出口下方,將原材料箱撿起來,AGV會按照系統分配的路線運行原材料箱。AGV到達指定線邊倉庫后,原材料箱會自動放置在線邊倉庫架上。放置后,AGV會自動回到等待站,等待下一個任務指令。
◉智能高位貨架
目前,注塑車間可通過智能倉庫運輸線實現成品交付。注塑機生產注塑件時,通過打印標簽掃描輸送線,將箱子放在輸送線上,Shuttle車自動將成品箱運輸到高架貨架,實現庫存信息同步到ERP,WMS,MES等系統。
2.2、車間物聯網
該車間已實現5g全覆蓋,并廣泛采用傳感器等數據采集裝置與PLC連接,PLC通過與MES、WMS、WCS等系統的信息交互將整個生產過程中的信息串聯起來,車間內的自動化、智能化設備已100%實現聯網。
目前,IC車間的生產計劃是APS系統通過考慮完整情況、訂單交付應急情況、報告情況、工藝裝配情況等因素,實現一鍵安排。在生產過程中,系統實時報告工作,直到產品完成并入庫。為了支持整個業務流程的有效運行,菲尼克斯電氣已經通過ERP和MES、APS、EMS、WMS集成,實現數據互聯。
2.3工業軟件和智能系統應用
◉智能排產系統
通過構建計劃生產引擎、計劃生產模型、常規規則配置、定制規則擴展實現長周期計劃、粗生產能力計劃、生產能力平衡、詳細高級生產等,可實現多規則模擬、多規劃集控制、正反排、訂單處理、交貨期預測、實際反饋響應。并可根據現場情況的變化實現快速計劃調整,現場情況變化后,可實現計劃生產重新評估、資源評估、滾動計劃、計劃生產優化等。
APS系統正式上線,主要實現:
根據訂單交貨期和優先級規則,插入訂單的訂單自動回復交貨期。根據現有生產能力,插入訂單的訂單應回復最早交貨期。
打開需求訂單與計劃訂單之間的信息壁壘,直接查看訂單對應的生產計劃;打開訂單計劃與實際生產訂單之間的信息壁壘,直接查看訂單對應的實際生產進度。
制定各種參數排程策略,分別評估延期訂單指標;根據人員和設備的最佳組合,制定不同的組規格,減少切換,優化生產效率,避免組合禁區。
◉質量管理體系
菲尼克斯電氣質量管理系統(CAQ/QMS系統)主要包括以下場景:來料質量控制、生產過程質量控制、客戶投訴管理、不合格品管理、質檢設備對接、質量數據分析、自動物流平臺集成等。
進料試驗包括:進料試驗區、金工試驗區、注塑料進料區和實驗室區,其中進料試驗和實驗室設有復數檢測設備/檢測設備。組長可以實時檢查所有任務和任務進度,并可以快速分配任務。
工藝檢驗系統提供車間首次檢驗和檢驗功能,生產過程中的關鍵產品特點,并采用SPC控制圖進行實時監控和分析。同時,通過CPK指標評價,定期監控生產過程能力,為管理決策提供數據支持,建立過程質量預警、及時處理和改進機制。
CAQ/QMS系統的許多場景實現了質量管理系統的全生命周期,如自首放行管理、進料檢驗、過程檢驗控制、售后質量到售后成本等,有助于質量管理的無紙化、智能化管理和持續改進。
CAQ/QMS系統采用計算機輔助質量管理CAQ模塊在MES系統中的基礎數據結構,采用其質量判斷執行方法,與菲尼克斯電氣自主產權數字工業解決方案前端界面相匹配,集成MES系統中的智能物流、圖形排程、資源管理、設備管理等模塊。通過智能數據采集的方法,與實驗室內的各種質量檢驗工具對接,實現質量檢驗數據的實時采集,開放倉儲管理WMS系統和產品數據管理PDM系統(OSM)、客戶管理CRM系統(NBMP系統)、供應商管理SRM系統,辦公自動OA系統(iPortal)開展信息橋梁,實現菲尼克斯電氣全生命周期質量管理體系。
◉設備管理系統
通過設備管理系統實現資產全生命周期管理:建立企業資產管理系統,將生產設備和計量設備的信息統一輸入系統,將資產管理流程在線化,實現資產從注冊、維護、維護、改造、轉移到報廢的全生命周期管理。目前,公司設備管理系統借助大數據對維護計劃進行數據分析,獲得資源利用率最高的最佳維護計劃,實現在線監控和故障診斷:利用AR/VR技術實現遠程在線監控,快速發現問題,利用專家能力高效解決問題。結合數據采集,實現設備狀態和運行參數的實時采集,設備故障的自動維護,任務單的自動分配。
與供應商合作,通過設備管理系統的標準功能,結合公司的特殊需求進行定制開發。充分利用市場現有的設備管理計劃和供應商豐富的實施經驗,將成熟的項目應用于項目,包括設備分類賬管理、故障維護、故障維護、點檢查管理、備件管理等。同時,結合公司業務實際,定制維修訂單自動分配、維護自動驗收、手機批量執行點檢查任務、設備管理顯示屏,方便操作,提高使用效率,結合數據報表,全面分析業務數據,找到優化點,改進。
◉智能物流配送系統
車間計劃完成一套完整的分析后,將在APS中進行生產安排。APS將生產安排結果發送到WMS,WMS將根據物料的運輸目的地。訂單開始時的時間范圍管理生產訂單的波動,統一運輸目的地,開始時相似的生產訂單將在同一波中分配,部分需要分揀的物料將根據整箱數量提前通知智能三維倉庫的Shuttle車輛進行自動分揀,分揀后繼續進入倉庫。等待現場通過MES進行配料,并在WMS中保持部分塑料外殼的加濕屬性。分揀后,這部分具有加濕屬性的塑料外殼將提前送到加濕站進行自動加濕。現場施工前,MES系統將通過需求單號發送到WMS,WMS將智能三維倉庫的Shuttle車發送到物料配送站,原材料將通過AGV發送到線邊倉庫。現場人員可根據MES中的需求單號查詢相應的物料配送進度,實時了解物料的動態。
目前,整個智能物流配送系統主要分為五個站點:
De-Palletizer&Palletizer工作站:將拆卸支架與組支架功能相結合,一個工作站實現兩個功能,實現自動化,盡可能提高組支架和拆卸支架的運行效率。
物料檢驗IQC工作站:質量檢驗環節數量清點完成后,系統根據質量檢驗抽樣規則隨機抽取檢驗箱,由ARC送至IQC工作站。質量檢驗釋放前,凍結在質量檢驗狀態,庫存狀態不可用。質量檢驗完成后,物料箱返回IQC工作站,ARC將物料箱送至中央稱重站,自動計算抽樣檢驗數量,然后自動返回智能利息倉庫。
E-Kanban工作站:生產所需的零件都放在E-Kanban料架上,員工自己拿,傳感器自動識別,ARC自動從智能倉庫系統中取出相同的材料,送到Kanban貨位。整個過程自動完成。生產后的成品,綁定料箱后,員工將其放置在E-Kanban入庫位置,傳感器自動識別,然后ARC將其送入智能倉庫系統。
塑料零件快速加濕工作站:物流系統+機械手機構+快速加濕單元,三者結合實現自動工作。自動記錄加濕前后的重量數據,分析加濕效果,調整工藝參數。如果加濕單元滿負荷,ARC會自動將料箱送入智能倉庫系統,空閑時返回加濕。
物料配送接收站:站點是Shuttle穿梭車原材料配送的終點,是AGV配送的起點。Shuttle將原材料配送到站點后,通知WMS,WMS會給AGV發送配送指令,最后通過AGV配送到線邊倉庫。
2.4、智能工廠項目的重點和難點以及解決方案
智能工廠的建設一般投資大,工期長,因此在項目啟動前,深入、詳細、清晰的規劃是項目成功的有力保證。此時,一個具有豐富項目經驗的供應商和一個穩定、高效的內部數字團隊也同樣重要。菲尼克斯電氣在智能工廠實施過程中遇到了各方面的挑戰,但團隊打破了邊界,合作,最終贏得了戰斗,具體有以下幾個方面:
系統集成:智能工廠項目中的智能物流部分需要通過MES,WMS,ERP,AGV調度系統實現成品交付、成品質量檢驗、原材料交付等功能,集成度高,涉及周邊系統較多。通過優秀的項目管理,項目組與多家供應商協調,完成高度集成,實現配送、交付、確認,無需人工干預,大大提高了工廠物流運營效率,提高了生產效率。
設備安裝:本項目是國外獨立運輸機器人在中國的第一個應用案例,國內沒有安裝材料和安裝鋪設環境可供參考。通過與菲尼克斯電氣公司的深入合作,供應商最終完成了高自動倉庫和軌道的獨立設計和鋪設。
新冠疫情:由于疫情的影響,供應商無法按計劃安排人員在現場實施,導致項目一度存在風險。在菲尼克斯電氣公司的技術支持下,供應商安排了兩名硬件工程師,通過AR眼鏡協調整個軟硬件開發團隊進行項目實施。新技術AR眼鏡的應用最終確保了整個項目的如期啟動。
效益分析
菲尼克斯電氣二號基地智能工廠項目實現了90%以上的智能設備覆蓋率,生產設備通過PLC和MES、WMS等系統連接,車間實現全網覆蓋,數據信息交互暢通,設備網絡互通率100%。車間全線實施在線電子看板,記錄產品生產全過程,對產品進行100%全面檢查,實現產品信息的可追溯性。目前,它在整個智能制造業中發揮了示范作用。從效益上看:
數字車間建設,引進泛在互聯自動化設備,單位生產效率提高3倍,員工勞動強度降低30%,平均安全性提高3倍。
智能物流項目不僅實現了JIT,還真正完成了生產物流的全自動配送。目前,從線邊材料到物料配送到生產現場,控制在8分鐘內,倉庫人員減少50%,對公司生產供應鏈數字化戰略的孵化起到了決定性的作用。
通過計劃監控看板,管理人員可以實時檢查車間的生產計劃和執行進度,大大提高了公司的管理效率和生產現場的運行效率。
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