导读:本文为“2021中国智能制造应用引领与最佳实践奖”案例。

一个

企业概况

吴中仪表股份有限公司(以下简称“吴中仪表”)的控制阀产品广泛应用于石油化工、煤化工、电站、核电、空分、油气管道等高温、低温、高压、高压差、耐腐蚀、耐严重冲刷的工况。项目关键控制阀完全替代进口，实现国产化，保证长期运行。是典型的单件小批量定制产品。公司生产的控制阀产品有76个系列，38种配件，7000多个品种规格，品种覆盖率达90%以上。产品质量控制困难。生产过程中有146种质量控制，5000多个质量控制点。交付周期，组织困难，个性化定制，高度分散。

2

企业智能制造的应用现状

在吴中仪表智能控制阀产品的智能制造工程实践过程中，从实践到理论，再由理论指导实践螺旋上升。在智能化建设方面，以质量更好、成本更低、效率更高、效益更好为目标，从技术、管理、设备、材料、制造五个维度进行自动化、数字化、信息化、精益化、网络化、柔性化、可视化、智能化建设。全面覆盖客户关系管理、销售订单管理、产品研发、工艺设计、计划与调度、制造执行、供应链管理、设备管理、仓储与物流、质量控制、协同制造和内控体系建设。

公司开发了约60个软件系统和app，开发了由自动化设备+数据终端+单元级MES+有线无线网络组成的数字化柔性加工孤岛，实现刚性设备的柔性加工。开发了满足多规格、多品种、单件、小批量定制产品要求的自动喷涂生产线。开发了由自动悬挂输送系统+数字化装配站+智能压力测试设备+数字化调试设备组成的装配线，实现了单件小批量定制产品的装配线。开发了由高参数立体仓库、自动配餐线和激光制导AGV组成的仓储配餐一体化系统，实现了配餐作业。实现了基于一物一码的全过程质量追溯。

通过智能制造的推进，吴中仪表提升了企业的整体业务指标，形成了业务集成、全流程透明可视化的服务能力，形成了在泵、阀领域可复制的传统制造业端到端智能制造新模式。

三

智能制造项目详情

1.项目背景

吴中仪器主要采用大批量、小批量的个性化定制模式。由于客户要求越来越多样化，产品结构越来越复杂，制造技术、检验方法、原材料、零部件、机器设备加工能力、人员操作技能、生产管理方法的共性在逐渐降低，而要求个性化采购、制造、协作、装配、检验的市场订单越来越多，由此产生的反向差距也在不断扩大。而且，市场的个性化定制程度越深，客户定制的批量越小，企业定制的规模越大，这种反向差距就会越大，越突出，就会成为新常态。客户需求的个性化和多变性使得产品数据和计划指令的变化频率不断上升，制造材料、制造设备和装配部件的采购越来越全球化，这进一步使得产前准备业务更加离散、更加广泛和更加长期，导致企业生产过程的组织和执行不得不面对更多的不确定性、多样性和复杂性。企业的物资采购部、生产技术部、质保部、生产部的管理压力和执行压力迅速倍增。

面对交货期要求短、客户需求多样、产品结构复杂、制造工艺个性化、产品数据多变、物料采购分散、设备能力不足、人员技能不足、计划模式过时的新现状，企业生产部门如何更好地与R&D部门、工艺部门、采购部、铸造部、质保部、财务部、人力资源部、外部合作单位协调，灵活调度人、财、物、信息资源？高效组织毛坯准备、零件加工、整机装配、检验和测试、包装和装运等。，保证按合同交货期及时交付满足客户个性化要求的高质量定制产品，保持个性化定制产品的生产成本相对稳定，是企业生产部门和所有管理者面临的巨大挑战。面对这一挑战，企业在制造维度主要有以下核心业务问题:一是如何保证整个生产过程的可视性；第二，如何保证整个生产过程的秩序；第三，如何保证整个生产过程的控制。

问题一:如何保证整个生产过程的可视性？

可视性即可视性，即以简单、实用、易懂的模块化方式，将原本看不到或难以看到的各种生产过程信息，通过友好的计算机软件界面显示出来，使生产人员直观、清晰、毫不费力地了解和掌握生产状态，从而更加及时、科学地做出管理决策或操作行为。从而降低生产管理的难度，简化生产管理流程，降低制造执行成本，提高制造执行效率。

从生产流程来看，企业如何基于信息系统实现毛坯准备、零件加工、整机装配、检验测试、包装发运等业务流程的可视化？

从设备管理的角度，企业如何基于信息系统实现生产设备、检验设备、物流设备等设备状态的可视化？

从生产物料的角度，企业如何基于信息系统实现生产物料的进度状态、质量状态、岗位状态的可视化？

从产品数据的角度，企业如何基于信息系统实现零件信息、物料清单、设计图纸、工艺文件、材料定额、数控程序、检验计划等产品数据的可视化？

从绩效管理的角度，企业如何基于信息系统实现操作工工时、外部协同加工成本、内部协同加工成本、生产成本、质量合格率等绩效数据的可视化？

从生产管理的角度，企业如何基于信息系统可视化设备调度、人员调度、工位工作量、质量异常、物料异常、设备异常、进度异常、产品数据异常等管理要素？

解决方案:

从生产流程来看，需要建立适合毛坯准备、零件加工、整机装配、检验测试、包装出货等各个层次的工单。基于制造执行系统(MES)，通过开发友好的软件功能界面，实现各级作业任务的可视化。

从设备管理的角度，需要借助设备监控系统全面实现生产设备的网络化，通过开发友好的软件功能界面，实现生产、检验、物流、仓储等设备状态的可视化。

从生产物料的角度，需要基于制造执行系统(MES)全面采集生产过程数据，通过开发友好的软件功能界面，实现生产物料的进度状态、质量状态、岗位状态的可视化。

从产品数据来看，需要集成制造执行系统(MES)和产品生命周期管理系统(PLM)，实现零件信息、物料清单、设计图纸、工艺文件、材料定额、数控程序、检验计划等产品数据的可视化。通过开发友好的软件功能界面。

从绩效管理的角度来看，需要通过构建基于MES的各种适用的统计分析模块，实现操作员工时、外部协同加工成本、内部协同加工成本、生产成本、质量合格率等绩效数据的可视化。

从生产管理的角度，需要基于制造执行系统(MES)采集生产过程数据，开发友好的软件功能界面，实现设备调度、人员调度、工位工作量、质量异常、物料异常、设备异常、进度异常、产品数据异常等管理要素的可视化。

问题二:如何保证生产过程的有序？

订单即秩序，即在“可视”的基础上，以简单、实用、直观、有效的模块化方式，通过友好的计算机软件功能界面，将原本无序或难以有序的各种生产任务展示出来，使生产人员直观、清晰、轻松地理解、掌握和执行有序的生产指令，从而提高部门、车间、班组、工位之间订单的协同执行能力，提高生产。确保合同的有序履行和产品的有序交付。

从生产流程来看，企业如何基于信息系统实现毛坯准备、零件加工、整机装配、检验测试、包装发运等业务流程的整体有序？

从部门协作的角度，企业如何基于信息系统实现采购部、财务部、毛坯铸造部、机加工部、装配部、质保部、外协加工单位、生产技术部、产品研发部之间的协调有序？

从生产班组的角度，企业如何基于信息系统实现生产班组之间的协调有序？

从生产工位的角度，企业如何基于信息系统实现工位的协调和有序？

从物料配送的角度，企业如何基于信息系统实现原材料的有序配送？

从设备利用的角度，企业如何基于信息系统实现生产设备的有序利用？

从资金运用的角度，企业如何基于信息系统实现有序的资金运用？

解决方案:

要保证整个生产过程的整体秩序，就需要开发、完善和持续优化MES的各个层次的工单(软件功能模块)，包括部门级工单、车间级工单、班组级工单和站级工单。各级工作指令应始终以生产计划为中心，根据计划开始时间或计划完成时间自动安排工作任务的优先顺序，作为各级执行者的具有优先顺序的工作指令。

通过对各级作业单功能的全面统一应用，可以保证毛坯准备过程、零件加工过程、整机装配过程、外部加工过程、物料传递过程、质量检验过程、包装发运过程的整体顺序。保证部门、车间、班组、站间的整体秩序，保证物资投放、设备利用、资金利用、人员利用的整体秩序。

问题3:如何保证整个生产过程处于受控状态？

受控是指所有生产活动都应由生产管理中心控制，即在“可见性”和“订单”的基础上，高级生产管理人员可以根据临近的交货期和宏观上的实际生产进度，停止、释放或控制各级任务，以简单、灵活、模块化的方式灵活控制订单的生产优先级。 从而使原本无法控制或难以控制的各种生产任务可以由制造执行系统自动控制(MES所有部门级、车间级、班组级、站级任务，以及并行协同、上下协同、内外协同，都要由生产宏观调控措施统一控制。 控制措施要有一定程度的放松，控制指令要直达工位并充分自动响应，控制生产活动回归计划进度。这是生产管理中“质量”的进一步提高。

从生产流程来看，企业如何基于信息系统实现对毛坯准备、零件加工、整机装配、检验测试、包装发运等业务流程的整体控制？

从部门协同的角度，企业如何基于信息系统实现采购部、财务部、毛坯铸造部、机加工部、装配部、质保部、外协加工单位、生产技术部、产品研发部之间的协同控制？

从生产团队的角度，企业如何基于信息系统实现生产团队之间的协同控制？

从生产工位的角度，企业如何基于信息系统实现工位的协同控制？

从变更管理的角度，企业如何基于信息系统控制整个生产过程中的产品设计、制造工艺、检验方法、生产计划等业务变更？

从物料交付的角度，企业如何基于信息系统控制原材料的交付？

从设备利用的角度，企业如何基于信息系统实现生产设备的受控利用？

从资金运用的角度，企业如何基于信息系统控制资金运用？

解决方案:

通过制造执行系统对“当天开工任务窗口”大小的宏观控制，将每天的开工任务控制在特定的范围内，以保证部门级、车间级、班组级、站级在特定的时间段内能够执行规定的任务，保证平行配合、上下配合、内外配合的一致性，防止过早和延迟开工。避免对材料、人员、机器、场地、设备、时间等生产资源的不合理占用和消耗，避免生产资源在高水平上的竞争，盘活和有效利用可利用的生产能力和生产资金。进一步优化作业任务顺序，增强生产过程的协同性，进一步提高生产资源、生产资金和产能利用率的合理性，进一步降低生产成本，缩短制造周期，提高产品质量。

通过统一灵活的宏观调控措施和各级有序可控的作业单，确保毛坯准备、零件加工、整机装配、检验测试、包装出货等业务流程的整体控制，确保采购部、财务部、毛坯铸造部、机加工部、装配部、质保部、外加工单位、生产技术部、产品研发部之间的协调控制，确保产品设计、制造工艺、检测方法和生产计划。