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轴承智能工厂规划思路与实践

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轴承智能工厂规划思路与实践

产品名称:轴承智能工厂规划思路与实践 品牌:SKF
类型:SKF轴承
描述: 2020年关于我国制作而言却是极不寻常。一边是世界疫情继续延伸,制作企业面对着稳产达产、订单交给等许多检测;另一边是数字化浪潮加快袭来,既是可贵时机也有严峻应战。在新冠疫情冲击...

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时间:2023-01-22 18:16:49
来源:SKF轴承

轴承智能工厂规划思路与实践

  2020年关于我国制作而言却是极不寻常。一边是世界疫情继续延伸,制作企业面对着稳产达产、订单交给等许多检测;另一边是数字化浪潮加快袭来,既是可贵时机也有严峻应战。在新冠疫情冲击之下,智能化、物联网、大数据、人工智能等智能制作要害技能在抗击疫情中展示出逆势增加、化危为机的强壮力气。首先饯别数字化、智能化转型的制作企业展示出了极高的抗危险才干,在保证防疫安全的根底上,快速完结复工复产,以点带面完结打破,保证了国家全体经济的敏捷重启,有序推进。

  制作业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。党的十八大以来,习在不一起期、不同场合,屡次着重制作业的重要作用和位置,对“我国制作”转型晋级作出重要论说。本年政府作业报告清晰提出,推进制作业晋级和新式工业展开;展开工业互联网,推进智能制作;全面推进“互联网+”,打造数字经济新优势。

  实体经济是国家经济展开的立身之本,先进制作业是做强实体经济的要害。事实上不只只需咱们将先进制作业看得如此之重,除了我国在大力推行我国制作2025国家战略之外,当今世界的工业发达国家无一例外都将智能技能与制作技能的交融展开,确立为进步国家竞赛力的手法。例如咱们熟知的德国工业4.0、美国先进制作业,英国工业2050、日本制作业白皮书和机器人新战略、新工业法国、韩国制作业立异3.0等展开战略,无不凸显出先进制作业在争夺国家的未来展开权中所担负的要害作用。

  运用新式技能对传统制作业进行晋级,以立异为驱动力的经济结构改造势在必行。要推进产品的制作精度、可靠性、一致性以及出产功率到达一个新水准,向自动化、数字化、智能化晋级既是我国制作业的燃眉之急,也是先进制作业未来的展开方向。

  我国的工业规划早已位居世界之首。近年来,我国的经济展开已由高速增加转入高质量平稳展开阶段。作为我国经济高质量展开的中心支撑力气,我国制作业全体水平仍处于“工业2.0”(电气化)的后期阶段,质量根底相对单薄、工业结构不合理、资源运用功率偏低、职业信息化水平不高、劳动力本钱进步。相对发达国家遍及已进入 “工业3.0”(信息化)阶段,我国制作业火急需求完结工业晋级以应对高质量展开要求。

  自2015年国家发布制作强国战略以来,相关部分安排接连出台方针法规,扶持和推进智能制作工业展开,顶层方针的支撑也成为了我国智能制作展开的最大助力。2015年起开端的我国智能制作试点演示项目现已公式四批共307个项目,2016年起开端的智能制作概括规范化项目现已公式三批共509个项目,两项算计816个项目,掩盖近百个职业类别;经过聚集要害环节、激起企业界生动力、重视规范先行,探究体系处理计划,在促进要害技能范畴完结打破、工业协同立异,推进职业转型晋级,构成各具特征的区域智能制作展开途径,带动社会出资等方面取得活跃成效,成为了带动我国智能制作工业全体展开的排头兵。

  巨大的投入带来了巨大收成。虽然在根底研讨、先进设备制作、新材料等学科范畴和发达国家还有必定距离,但现在我国已具有展开智能制作的根底与条件。

  一是取得了一大批相关的根底研讨成果,把握了长时间限制我国工业展开的部分智能制作技能,如机器人技能、感知技能、杂乱制作体系、智能信息处理技能等。以新式传感器、智能控制体系、工业机器人、自动化成套出产线为代表的智能制作配备工业体系开端构成。特别是在关于新工业革命最重要的信息技能范畴,我国在人工智能、大数据、云核算、5G通讯和新能源等运用研讨上,现已处于全球先进水平。

  二是我国制作业数字化程度不断进步。近五年,我国工业企业在研制规划方面,运用数字化东西普及率现已到达54%;在规划以上的工业企业中,出产线上数控配备比重现已到达30%。根据德勤在一份面向中等以上规划且资质较好企业的数字化工厂查询中,83%的受访企业表明已打通ERP和MES的数据流;62% 的企业继续向下打通了MES到现场设备的数据流;有47%的企业打通了产品数据流,44%的企业打通供应链数据流。虽然不同职业因其工业特质、工业会集度和工业规划的不同,在不同环节的数字化水平各有凹凸,可是我国企业特别是头部企业的数字化全体水平现已明显进步。

  三是我国“智能制作工业带”已开端构成。以北京、上海、姑苏、深圳等智能制作中心城市为锚点,跟着国家智能制作试点演示项目的不断落地,全国各地各类智能制作工业园区如漫山遍野般不断涌现。据不完全统计,国内触及“智能制作”的工业园区到达537个之多,地域散布掩盖整个滨海经济带以及中西部中心区域。现在已构成以上海、江苏、浙江为中心的长三角区域;以北京、山东为中心的环渤海区域;以广东为中心的珠三角区域;以四川、河南、安徽为中心的中西部区域这四大智能制作工业集聚区,我国“智能制作工业带”已开端构成。工业集群的构成将进一步进步各区域智能制作的展开水平,一起,依托于中心企业所孕育的大批智能制作上下游工业链企业,也必将成为我国智能制作工业展开的宝贵财富。

  虽然近年来我国智能制作展开得如火如荼,可是轴承职业的智能制作却展开得较为缓慢。国家智能制作试点演示四期共307个项目,轴承职业无一当选;国家智能制作概括规范化与新方法运用三期共509个项目,轴承职业也仅有4个当选。这种为难局势的出现也并非偶尔,一是和轴承工业典型离散型制作的特征有必定联系,和流程工业比较,离散工业产品种类多、产品结构杂乱,自动化程度较低,监测办法落后、工艺类型千差万别,没有一致的途径和通用的处理计划,在智能化改造上有着先天的缺乏;二是和我国轴承职业会集度低、企业大而不强、研制才干单薄、职业利润率低一级轴承职业实际展开情况有着必定的相关。

  依照《我国制作2025》的全体安置和我国轴承职业的实际情况,我国轴承职业推进智能制作的技能道路是:首先是推行数字化,然后推进网络化,终究完结智能化。可是现在我国轴承职业推进智能制作,无论是在观念上仍是在作为上,都与《我国制作2025》的要求有很大距离。全职业全体上还处在数字化刚刚入门的阶段,大多数企业正在进行单项数字化技能的运用,少量优势企业进入了单项数字化技能的概括集成。

  事实上,我国许多大型轴承企业都在活跃测验智能制作转型晋级。虽然没有成为试点演示项目,可是经过智能化改造,许多企业都收成了超出预期的报答,展开智能制作已成为一切轴承企业的一致。

  人本集团先后投入6000多万元树立产品信息和办理信息一致渠道,完结MES和ERP的高效协同与集成。根据自动化程度的进步和体系数据协同的改善,车间人员数量削减50%,出产功率进步近一倍,设备运转率由74.47%进步到95.31%,产品质量明显进步。人本集团在工厂智能化、配备智能化、产品智能化、服务智能化和办理智能化等“智造”上的高投入,也带来了巨大的报答。近五年来,新产品销售收入以年均30%的速度递加,人本集团正着力施行根据“IEM体系”终端的数字化工厂,重磅打造工业4.0年代我国的智能制作企业,引领我国轴承企业转型晋级,助推我国轴承制作业从世界大国向世界强国跨过。

  瓦轴集团《新一代先进轨道交通轴承智能制作新方法》项目要点经过“1条主线个智能化管控渠道”内容的研讨,完结贯穿设备层、单元层、车间层、工厂层的纵向集成,以及跨资源要素、互联互通、交融同享等横向集成,推进高端配备根底零部件离散制作范畴的技能进步。项目现在已完结在线加工、检测、配备的全进程自动化,并与西门子签署战略协议,以“轨道交通轴承数字化产线项目”为起点,一起推进瓦轴智能化、数字化建造的施行和落地。

  轴研所《精细轴承数字化车间规范研讨与实验验证》项目计划通编制《精细(高端)轴承数字化车间通用要求》、《精细(高端)轴承数字化车间数据收集及剖析》和《精细(高端)轴承数字化出产进程配备监控与在线检测》三项规范,拟定出数字化车间信息数字化模型所选用的全体体系架构、运用场景、完结架构等体系级技能架构。

  在对车间软硬件体系信息建模的办法体系进行规范的根底上,构建数据收集要害工序及收集类型,并经过MES履行体系集成;根据MES信息集成,对数字化车间各工序出产运转配备及在线检测进程的管控研讨,表现轴承产品工厂全生命周期数字化,能够实时对各进程状况、数据状况等进行剖析及处理;继而构建实体和虚拟实验验证渠道,对规范草案进行验证和优化;终究在3个精细(高端)轴承范畴出产企业进行规范验证和第一批滚动轴承工业联盟内42家高端轴承企业界推行,经过规范化办法带动高端轴承企业数字化车间建造,进步传统制作方法,进步轴承职业高端轴承产品品质和中心商场竞赛力。

  哈轴集团与沈机股份协作携手共建才智工厂,沈机股份将协助哈轴轿车轴承分厂进行数字化、智能化办理进步改造,在现有车间自动化出产线根底上,打造全进程通明、可控的数字化工厂,并树立WIS智能化车间办理体系。

  慈兴集团从2013年起便开端施行MES和ERP两大信息化渠道的建造,其“轴承制作车间数字化改造进步试点项目”与中科院协作,引入国内外专家和技能骨干10人,在配备自动化和信息化渠道的根底上,研制智能化设备和软件体系,树立云渠道,以数据规划、数据剖析驱动车间数字化改造。现在试点车间共有3条智能化装配线,热处理车间已完结智能化无人操作,全体完结后人员可削减30%左右。

  除此之外,像新火炬、襄轴、大冶轴、西北轴等许多有实力的轴承企业也都基本完结了自动化产线、MES和ERP等信息化体系建造,单个企业现已打通了从出产计划到履行的数据流,向着数字化工厂和智能工厂稳步推进。

  大型企业唱戏,中小企业围观。这是简直是一切制作业企业智能化进程中所出现的为难局势。根据本钱、质量、环保等各方压力,中小企业对智能化的转型晋级也有着火急需求,但面对更大的试错本钱和危险,稍有不小心就会落入到“转型就死”的地步。在我国,中小企业数量占到企业总数的97.4%,绝大多数中小企业的自动化、数字化都处在十分低的水平。能够说,只需处理了中小企业高质量展开问题,就能够顺利处理我国制作业高质量展开的问题。

  在这种情况下,“新昌方法”直击企业痛点,运用互联网思想,灵敏运用物联网和云渠道等工业互联网新技能,选用低本钱、模块化的设备完结了中小企业的智能化根底改造;经过政府、企业、渠道服务供货商、智库、金融等各主体严密协作,成功敞开了在中小企业成批推行智能制作办法的新局势。这种方法不只在轴承职业取得了成功,也必将带动其他相相似职业加快智能化改造的脚步,为全国的智能制作供应可学习的样板。

  以一家典型中小型企业为例,运用微智造体系改造后的出产线人,设备均匀概括运用率从50%上升到75%,产值进步了47.5%,单位用工本钱下降82%、单位耗材本钱下降32%。终究表现在企业的概括效益上——2016年产值3200万元,2017年挨近5300万元,2018年打破8000万元。而更让人意想不到的是企业所投入的智能化改造本钱只是需求几万元。

  为了在中小企业中探究推行智能制作,2017年下半年起,新昌以中小企业会集的轴承职业为切入口,展开智能制作“百企进步举动”,计划施行三期,终究完结当地300家以上轴承企业掩盖。一起由“陀曼智造”牵头创立的职业云渠道——“轴承云”正在不断优化中,将体系处理轴承企业智能出产线的设备检测难、毛病防备难等单一企业难以处理的问题。

  新昌在轴承职业进行智能化改造,招引了世界轴承出产巨子SKF集团前来落户。SKF集团的负责人坦言,在对全国多个当地进行调查和比较后,他们以为新昌轴承工业链配套完全,特别是先在轴承职业批量推行以智能制作促转型晋级的行动,十分符合SKF集团对工业展开环境的要求。SKF集团将在新昌出资超1亿美元建造占地200亩的球轴承出产基地,并将坐落法国和我国上海的球轴承全球研制中心搬至新昌。

  今日,咱们处在物联网、大数据、工业互联网、智能制作等种种“新概念雾霾”之中,企业的数字化转型面对着各式各样的问题。那么咱们能不能测验把一切的问题都概括为一个底子的问题?能不能找到这个底子问题背面最基本的对立?

  一个最基本的对立,便是咱们企业大局优化的需求和碎片化供应之间的对立。企业的竞赛是资源优化装备功率的竞赛,而这样的一个竞赛需求在更大的规划、更广的范畴,全流程、全生命周期、全场景的数字化转型。只需大局的优化,才干发明更多的价值。可是今日咱们的智能化供应仍是一个碎片化的,最典型的比如便是OT(操作技能)和IT(信息技能)的脱节,使得许多企业在通往智能化的道路上陷入了集成运用窘境。

  那么怎么处理好大局优化需求和碎片化供应之间的对立呢?我以为根据大局的智能工厂顶层规划是处理基本对立的第一步。

  中机十院作为轴承工厂规划院,首要任务在于前期轴承园区的全体规划、工艺计划的拟定,厂房、办公楼等修建施工图纸的制作。看似和前述的产线智能化改造晋级没有什么联系,其实不然。从因果联系上来说,园区的规划要根据各个车间的规划;车间的规划要根据产线的安置;产线的安置要根据出产的工艺。能够看到,不论是企业的出产仍是咱们的规划,工艺都是处于最优先的位置,而根据数字技能的工艺仿真优化也正是咱们为企业进行数字化智能化服务的最佳切入点。以工艺为起点的顶层规划能够让智能车间不只仅局限于模型和数据的虚拟展示,而是真实充沛挖掘出车间最大的功率和价值,得到资源优化装备最优解。

  数字孪生并不是一个新生事物。根据广泛选用的界说,数字孪生是物理实体的数字化镜像。研讨安排Gartner现已接连3年将其评为全球十大科技趋势之一;另一家研讨公司Markets & Markets则猜测以为,由其所撬动的商场,有或许出现指数级增加,在未来5年增加10倍,从每年的38亿美元增加到358亿美元。

  数字孪生经过将物体、体系、流程的信息,运用数字技能实时映射在数字化体系中,对产品、制作进程乃至整个工厂进行虚拟仿真,然后让企业实时了解财物的状况、呼应改动,改善事务运营,发明新的价值。

  数位孪生是推进产品立异与功能进步的底层逻辑和强壮支撑。用好数字孪生这个东西,能够缩短产品的研制周期、下降产品的试错本钱、加快完结高度定制化的出产方法、精准的拟定出产与测验环节、掌控产品的生命周期、提早拟定产品毛病的应对办法、延伸产品寿数,乃至改动商业方法。

  现阶段,许多企业在构建数字化工厂的进程中,都现已运用到数字孪生技能,模型和数据出现是最直观的,也是最为清楚明了的外表价值。许多企业在完结开端的数据出现之后,就止步不前,中止了关于数字孪生的探究。

  其实,数字孪生的价值恰恰在于不行见的部分。从根源上来说,数字孪生的价值在于带来APM(财物绩效办理)的进步,改善设备的功能。数字孪生的价值在于创立物理模型和数字世界之间的衔接性,进一步剖析各种要素之间的隐含联系,再经过一连串的处理、剖析、判别之后,对物理模型发生反应,改善和优化其价值。数字孪生的运用,有助于不只联接“看得见、摸得着、想得清”的已知工业要素,还在于发现和联接那些“看不见、摸不着、想不清”的工业要素,树立这些要素之间的相相联系。

  数字建模是完结数字化工厂的中心进程,也是第一步要完结的作业,这个模型是承载未来一切数据,进举动态模仿展示和数字孪生的重要载体。在国家出台的智能制作试点演示项目的要素条件中,第一项内容便是车间/工厂的全体规划、工艺流程及布局均已树立数字化模型,关于智能工厂项目规划来说数字建模是先决和必要条件。

  三维模型对智能工厂规划及运维的作用是决定性的,是传统二维规划无法比拟的。传统二维规划的输出成果是一张图纸,而各种数据办理和控制体系是无法从平面图纸文件中读取模型和出产数据的。只需将一切内容转化成三维模型,并针对不同模型赋予其不同的变量特征,才能够支撑整个数字化工厂的规划和仿真运维。

  现在咱们现已开端和轴承专用设备出产企业进行协作,运用三维建模软件树立轴承出产设备和运送体系组件的可变参数化三维模型。一起,咱们也根据轴承产品类别,将单机设备和运送体系模型进行组合,构成合适不同种类轴承加工的整条出产线的数字模型。

  别的咱们还对设备模型进行分类和索引,树立轴承出产设备数字化模型资源库,包括零件、部件、整机、线体等多个层级。在进行轴承工厂三维规划时只需从库中选取相应设备和产线进行调用,能够大大缩短三维工厂规划周期,简化规划进程。

  精益出产所寻求的“发明价值,消除糟蹋”,也是企业最实质的寻求。我国工程院院士谭建荣曾在多个场合着重:“精益出产既是智能制作的根底,又是智能制作的方针。”完结精益才是企业的终究方针,而智能化是为了更好完结精益的先进手法。跟着数字化技能的展开,精益办理许多理念得以用数字化来完结,使得传统精益不断向数字化精益过渡,表现出了新的精益办理特征。

  企业应该清晰,智能制作不或许树立在无整理、无优化、无精益的低效的出产方法之上,精益是有必要要走的第一步,并且是出资报答最高的一条途径。由于精益简直不需求企业做出额定的出资,只是在现有根底上重新装备出产资源就能够取得超出幻想的报答。

  咱们数字化精益仿真的进程,首要分为三步。第一步,是以价值流剖析与改善作为中心,运用机器人、智能检测、智能仓储、ERP、MOM、PLM等智能制作手法,对物料流和信息流的进行流程再造、体系重构和精益化规划;第二步,经过三维可视化仿真来进行验证、改善和迭代优化;第三步,以此为成果,辅导智能工厂全体规划规划。将精益和智能有机交融,进步企业继续竞赛优势,打造有用增值型智能工厂。

  传统的精益需求经过不断的试错,并且进步作用难以量化,这也是许多企业精益化无法坚持遵循的原因;而数字化精益经过仿真,能够敏捷的找出问题并迭代处理,各个环节都能够直观的经过数字量化进步成果,然后很简单核算出节省了多少本钱。便是数字化带来的优势。

  “多种类小批量” 、“专、精、特、新”是当时轴承职业一个重要的展开趋势,可是许多产品没有通用的自动出产线,产品型号的增多,产品批量的不确定性,对企业的出产安排都提出了极大的应战。咱们十院也一直在考虑怎么为这些特征企业供应服务。而数字精益仿真便是咱们现在探究出的一条卓有成效的处理计划。经过数字化手法来评价任何一种方法产线的功率,这能够让你发现各个环节是不是真的紧扣财物运用率,职工运用率是不是最优?功率能不能进步?不必改动任何的商业方法,任何企业都能够经过建模、数字化仿真,都能找出进步的空间。咱们也期望运用这项数字化、精益化、智能化的技能来为广阔特征企业和中小企业高效赋能。

  当咱们完结上述建模、数字精益工厂仿真规划,打造出虚拟的数字工厂之后,能够经过数字工厂辅导物理工厂建造。当物理工厂顺利运营投产后,再将即时收集的出产数据反向界说虚拟工厂中的设备、产线,经过虚拟工厂实时展示物理工厂的出产运转情况,打造“一体双面”的数字孪生工厂。

  终究,咱们再将前面所说的物联网渠道、云渠道运用、大数据和人工智能优化等技能在数字孪生工厂根底上进行逐渐叠加,便能走出一条完好的智能工厂规划、建造、运营的全生命周期流程。咱们十院现在所做的建模和数字仿真规划,便是帮企业从顶层规划规划下手,夯实智能工厂全体规划规划的根基,让企业在智能化的进程中走得更为顺利。

  “中台”概念起源于军事范畴,现在已逐渐成为抢先企业的一起挑选。近三年来,代表性的互联网巨子相继按“小前台,大中台”的方法进行安排调整;事实上,一些传统范畴的领导企业亦接连向打造具有本身特征的中台安排方向演进。

  从规划院未来数字化转型来看,未来规划院的数字化转型存在两条途径:一是事务数据化。对老练的运营场景供应中台化服务,经过老练的事务来沉积企业的数字化才干,让事务与技能彼此交融,不断扩展事务鸿沟、不断增强支撑立异事务的才干、不断深挖数据价值,将产品(服务)、客户、技能等企业经营中心要素,以场景化的办法沉积和输出,经过数字化办法交互衔接,让企业的运营愈加快速、高效。二是数据事务化,捉住数字化转型进程中的新时机,供应新式产品(服务),经过数字化技能和中台同享才干,驱动商业价值的完结,为企业带来新的事务增量。所以规划院的“中台”必定是事务中台和数据中台的双轮驱动。

  根据中台建造的思路,咱们正在打造一个“十院绿色智能工厂渠道”。和咱们协作过的企业都知道,十院做轴承工厂规划,一直以来都是产品和工艺下手,能够说是高度个性化、定制化的为企业量身规划。这就造成了规划周期较长,对规划人员专业水平要求高级问题。那么咱们树立这个渠道,相似于一个事务中台,将修建模型、设备模型、产线模型、出产经历数据等绿色智能工厂的规划要素以资源库的方法进行整合,将咱们60年来堆集的轴承工厂规划常识经历和优秀作品都沉积到这个中台之中,完结渠道同享、快速复用、灵敏扩展。再以经历丰富的规划团队作为安稳的后台内部支撑,完结对前台企业客户的不同规划需求做出快速规划呼应,或进一步进行精益化深度规划。

  将来咱们为企业规划轴承工厂,运用这个规划渠道,企业能够先挑选一个模板,然后根据本身需求在其中进行个性化装备。咱们根据装备,输出一个包括厂房和设备的虚拟工厂,然后将咱们的出产线经历数据和出产办理体系加载到模型上,在虚拟工厂中模仿出产运转和迭代优化,在企业预期的各项出产目标和绿色目标得到验证后,根据虚拟工厂辅导物理工厂建造,输出智能工厂全生命周期数字模型。

  企业运用这个模型去建造、调试,就能敏捷达产。后期如果有新增产线或设备布局调整,咱们将新计划与原计划做仿真比照,马上能够得出怎样调整功率最大化,为企业供应继续的技能支持服务。这便是咱们十院在轴承智能工厂规划方面的转型,也是从单一的施工图产品输出,向“产品+服务”的数字化转型。

  跟着互联网年代的迅猛展开,信息技能已逐渐渗透进工业出产范畴。数字化、渠道化、移动化和物联网已成为制作业的展开趋势。纵观世界先进轴承企业,其高端轴承从研制规划到出产制作都离不开工业化和信息化的深度交融。智能制作是制作强国战略的主攻方向,也是我国轴承工业转型晋级、提质增效的必经之路,我国轴承智能工厂和智能制作年代已然到来。

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