上海步科：低成本智能制造助力持續(xù)精益改善

上海步科自動化股份有限公司（以下簡稱“步科”）專注于自動化控制核心部件和工業(yè)物聯(lián)網軟硬件產品的研發(fā)、生產與解決方案的提供。公司的自動化核心控制部件包括工業(yè)人機界面、伺服系統(tǒng)、步進系統(tǒng)、可編程邏輯控制器、變頻器等，廣泛應用于物流設備、機器人、包裝設備、食品設備、服裝設備、醫(yī)療設備、環(huán)保設備，軌道交通設備等自動化設備行業(yè)，產品遠銷海內外60多個國家。公司的工業(yè)人機界面產品市場占有率在本土品牌廠商中多年保持領先地位。

1）解決現(xiàn)場BOM、工藝實時性問題

在一條生產線平均1小時換線1次的生產場景下，需要在現(xiàn)場能根據生產訂單快速查詢到對應的BOM、工藝文件，最新的工程變更也需快速傳遞到生產現(xiàn)場，有效指導生產，提升效率和品質。

2）解決計劃編制不準，不及時

多品種、小批量業(yè)務場景，由于批量的降低，排產的難度同步上升，傳統(tǒng)手工編制方式不清楚生產的實績，計劃不準確，統(tǒng)計不及時，影響生產進度。需要對計劃體系進行優(yōu)化，提升計劃的科學性、準確性，保障小批量多品種準時化生產。

3) 解決裝配現(xiàn)場物料繁雜現(xiàn)象

步科有物料10000余種，成品物料約3800個，常用物料約1500個，且生產以裝配為主，面對越來越多的個性化訂單，現(xiàn)場物料繁雜，管控困難，存在較大浪費，需要對物料進行精細化管控，降低庫存占用，提升物料占用率。

4) 解決現(xiàn)場信息流通不暢問題

通過智能終端、看板的應用實時發(fā)布生產指令，反饋生產過程數(shù)據，提升信息透明度，提高各環(huán)節(jié)協(xié)同效率。

5）現(xiàn)場防錯、防呆

通過物料防錯、工藝防錯、生產首檢防錯、質量漏檢防錯、設備信息監(jiān)控防止生產現(xiàn)場的錯漏裝，提升生產品質。

6）解決現(xiàn)場追溯困難問題

需實現(xiàn)包括關鍵件、原材料、品質、WIP的實時追溯，實現(xiàn)從材料、檢驗、生產的全過程追溯，為產品的全生命周期維護提供保障。

步科智慧工廠建設內容包括ERP、MES、WMS系統(tǒng)，并與硬件進行集成實現(xiàn)軟硬一體化，實現(xiàn)了財務、供應鏈、生產、倉儲物流的全方位標準化、智能化管控。

整體方案藍圖：

圖2  步科智慧工廠整體藍圖

步科智慧工廠建設的核心內容如下：

（1） 產品全程感知——條碼技術應用

條碼追溯與防呆貫穿智能工廠產品生產的始終，從供應商端到產品售后維修，實現(xiàn)產品的全生命周期追溯，按照質量管理要求結合倉庫管理現(xiàn)狀，步科在條碼應用方面啟用了物料代碼、批號、追溯號、序列號等四種規(guī)則：追溯號可以用來生產追溯但出入庫時可以不記錄對應序列號，對自制成品啟用序列號單品管理，對每個序列號所耗用材料，生產過程進行記錄。

圖3  步科現(xiàn)場打印標簽

（2） 智能排程

生產訂單排程系統(tǒng)自動將訂單分配生產線、更新計劃訂單計劃開工時間、更新子項物料的需求時間，實現(xiàn)對生產線產能預警并拉動生產備料。

 步科使用柔性生產功能，通過柔性產線中工作日歷，考慮柔性產線與物料關系中優(yōu)先級及柔性工藝路線中工序對應作業(yè)時間，對生產訂單進行有限產能排程。

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

（3） 生產過程數(shù)字化加強生產過程管控

生產現(xiàn)場使用智能終端與連接現(xiàn)場人員、設備，通過打通ERP與MES數(shù)據鏈路，實現(xiàn)數(shù)據實時下發(fā)至到工位智能終端，用戶能過智能終端進行作業(yè)。在終端上用戶能方便的進行條碼掃描、上料、報工、報警、切換工單、首檢、完工送檢、打印、查看作業(yè)指導書等操作，讓車間用戶通過智能終端就能實現(xiàn)所有業(yè)務。

圖3  步科現(xiàn)場智慧終端應用

同時，通過人工采集數(shù)據與設備采集數(shù)據結合，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場人機料法環(huán)數(shù)據的有效獲取（附圖為產品老化數(shù)據的獲?。?/span>

圖5  老化設備數(shù)據采集

獲取的數(shù)據用于步科產品的持續(xù)改善，如生產進度數(shù)據，我們用于制造周期改善。通過過程數(shù)據采集，能夠清晰的確認到生產物流數(shù)據：倉庫什么時間開始備料，工單什么時間完成，成品檢驗什么時候開始等。通過生產工序節(jié)拍數(shù)據的分析，我們很清楚的知悉，我們制造過程中間存在的問題點。未達成產能的原因。

數(shù)據亦通過智能電子看板進行實時呈現(xiàn)。產品實時狀態(tài)、進度等信息的多維可視化，可深入到問題的背后，找到關聯(lián)的數(shù)據信息，幫助客戶快速解決現(xiàn)場的異常問題。

圖6  步科現(xiàn)場看板應用

（4） 智能物流

智能物流方案，通過軟硬件的充分結合，保證物流及時性。

圖7  步科倉儲物流管理

 智能立體倉庫將WMS智能算法、創(chuàng)新的機械手設計與揀貨人員完美結合，實現(xiàn)人機數(shù)據的協(xié)同作業(yè)。智能立體倉庫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)。機械手通過WMS智能優(yōu)化算法驅動，自動進行庫位的上下調整。保證揀貨區(qū)物料滿足訂單需求。而當訂單到達倉管員的移動智能終端時，倉管員只需要點擊觸發(fā)工單，系統(tǒng)會獲取到相應物料信息，在揀貨區(qū)對應庫位進行亮燈，作業(yè)人員只需要按照亮燈的庫位依次進行揀貨。揀貨人員的效率達到最優(yōu)水平。

圖8  智能亮燈揀貨

智能揀貨小車，結合多品種小批量的特點，由智能終端、條碼槍、無線模塊、移動電池；配置好WIFI后，在倉庫范圍內跟隨倉庫人員進行現(xiàn)場操作；生產工單下達后，需要備貨的信息傳達到揀貨小車上，根據亮燈系統(tǒng)的指引，實際揀貨后用條碼槍進行匯報；實現(xiàn)零距離、零等待的數(shù)據處理，解決庫存不準的頑疾。

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

1） 軟件平臺建設

新一代信息技術、云平臺的應用是智能制造轉型的重要一環(huán)。以步科智慧工廠頂層設計為指導方針，步科智慧工廠首先建設了一套涵蓋ERP、MES、WMS的軟件平臺，助力步科構建強有力的內部管理體系，讓其內部信息流在各個業(yè)務環(huán)節(jié)高效流轉共享，實現(xiàn)企業(yè)經營管理、生產執(zhí)行、倉儲物流的高效協(xié)同。其中云ERP的搭建，從財務、銷售、計劃、成本、供應鏈幾個方面實現(xiàn)資源優(yōu)化、將流程標準化；MES系統(tǒng)的搭建，實現(xiàn)生產過程現(xiàn)場數(shù)字化，讓生產執(zhí)行敏捷、高效、透明；WMS系統(tǒng)的搭建，保證物料準時化供應，提高倉儲物流效率及透明度，快速響應生產各工序的即時配送要求；并通過 ERP+MES+WMS一體應用提升其內部經營、生產的效率，優(yōu)化成本管控。

2） 硬件平臺構建

智慧工廠建設，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)建設的同時，步科發(fā)揮其自動化廠商優(yōu)勢，同步進行了硬件平臺的構建。為適應多品種、小批量生產模式下，現(xiàn)場高節(jié)拍、換線頻繁、物料種類多配送頻率高等特點，步科智慧工廠項目先后完成構建了智慧終端、數(shù)據采集網關、電子看板、智能貨架、智能RGV小車、物料輸送滾筒線等硬件設施，并將硬件設備與軟件平臺進行無縫對接，實現(xiàn)軟件平臺與硬件設備的生產聯(lián)動，生產指令實時下發(fā)至設備，執(zhí)行數(shù)據實時上傳至軟件系統(tǒng)，并實時透明化展示。通過軟硬一體化的智慧工廠解決方案，以提升生產現(xiàn)場的執(zhí)行效率和品質，降低整體成本。

3） 精益改善  持續(xù)優(yōu)化

在數(shù)字化基礎上，結合精益管理思想，不斷對生產現(xiàn)場進行精益改善，發(fā)揮智慧工廠的最大作用，持續(xù)為步科的發(fā)展注入新的動力。

圖9  利用生產數(shù)據進行工序價值流分析

圖10  利用生產數(shù)據進行車間布局改善