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提高生产效率,设备IoT管理系统运用的靶心在期待中展开

在世界各国第 4 次工业革命加速过程中,中国也在推进工厂的智能化过程中表现得非常活跃。排行全球前5的知名工业马达制造商东元电机(TECO 集团)在台湾的新工厂已经全面导入了全自动化生产线,而在无锡的工厂也开始了对现有设备进行IoT改造。IoT改造的第一阶段,CNC(计算机数字化控制)加工机试点产线的运行状况可视化。以此测试所得的知识和成果为起点,制定提高设备运行效率的计划目标。

ERP和MES的实施, 实现了从运营管理到生产现场信息的集中式管理

东元电机台湾中坜工厂1979年开始运营。主营是生产工业马达,也广泛开拓大型电机和家电、信息系统等多元化的事 业。2016年,台湾建立了新工厂。导入了工业马达的自动化生产 线。在全球约50个国家设立据点,成长为全球型马达企业。

台湾的新工厂生产马达线圈,2016年成立的苏州工厂生产马达磁芯。2003年成立的无锡工厂主要是组装和加工其他产品。广泛开拓了从开发设计到冲压加工、机械加工、组装的业务(照片1)。员工人数780人。其中250人专门从事小型马达的生产。

照片1 无锡工厂生产的产品系列

无锡工厂月产量3万台。年度预定生产计划40万台。其中批量生产最大产量5万台/月,生产的品种多达1万多种。第一工厂机械加工课主管徐哲立先生说明了最近的趋势。

左起无锡东元电机第一工厂机械加工科主管徐哲立、ITTS副总施景然、 高级工程师曹静芸

「2013年之前以大批量生产为主,近年来多品种少量生产的倾向越来越高,交货期也越来越紧。」

约60%的产品供给中国市场,40%的产品出口到世界各国。无锡工厂担当着中国大陆的母工厂的重要角色。(照片2)

照片2 成品出货到中国国内外,各个马达上配有QR码可以进行彻底的追溯

东元电机在世界各地増加分支机构,为适应小批量多品种的生产,积极部署自动化生产线。设备之间联网,设备与人之间联网,实现高等的FA( factory automation:工厂自动化),以“实现智能化工厂”为目标。

为了实现生产管理系统的一元化管理实施了ERP产品SAP。实施SAP系统的负责团队就是TECO集团下的IT专门企业ITTS(东捷信息技术(无锡)有限公司)公司。同公司的施景然副总强调「全球化推广的同时,如果生产管理的系统不统一的话就无法实现智能化工厂」。

继ERP之后针对成品率和质量、交期管理,还实施了覆盖所有生产细节信息的MES系统(制造执行系统)。制造指示和制造成果数据、制造流程、制造履历等生产现场的信息都在MES中进行统一管理。(照片3)。无錫工厂在2003年开业同时就上线了ERP系统,2015年开始使用MES系统。

照片3 各产线的显示器上显示MES系统中的制造信息页面

「台湾的新工厂是一家由MES系统发出制造指示,从加工到品质检查都是自动化的智能工厂。和之前相比每天的生产台数从10台增加到了34台,准备时间从400分钟减少到20分钟,开工率从78%改善到90%」施副总说到。这样一来,经营的上流到制造的下流的信息管理的设想达成了。为了更进一步实现生产效率化,接下来的战略目标是设备运行管理。

这样一来,经营的上流到制造的下流的信息管理的设想达 成了。为了更进一步实现生产效率化,接下来的战略目标是设 备运行管理。

「ERP和MES已经成功对接了,接下来有必要推广设备端 的信息管理」(施副总说)。 台湾工厂已经验证了全自动化产线的效果,施总提出了把 「长期持续智能化工厂建设」作为目标。

怎样有效利用现有设备是个值得探讨的课题

实施设备的运行管理系统时,新工厂的自动化产线是可以从 PLC(可编程控制器)上收集数据的,问题是现有设备怎么办。尤其像无锡这样的老设备居多的工厂如何推进智能化。讨论了根据监视运行状况来逐步掌握机器是否发生故 障,不断提高运行效率的办法。

「也考虑了从旧的CNC到PLC进行信息的收集,但是由于CNC厂家的报价相当贵所以放弃了。另外也摸索过其他的办法的可行性」(ITTS 高级工程师曹静芸)

之后了解到 Business Engineer株式会社提供的mcframe SIGNAL CHANI」解决方案。 SIGNAL CHAIN软件平台与派特莱公司生产的信号灯对接,通过无线发射器AIRGRID),把亮灯、灭灯、闪灯等状态数字化,从而实现实时监视、记录、分析设备的运行状况。无需繁琐的布线工程以及设备改造,实施成本极为低廉,以“简便而不简单的IoT”而出名。

SIGNAL CHAIN可以锁定任意对象产线或者对象设备的运行状况也可以同时监视工厂全体的设备工作状况(图1)。根据正常运行时绿色、停机时黄色、故障时红色的颇色状态分类图表,能一目了然地掌握现状(图2)。更重要的是可以按照日、周、月等不同时间节点来分析运行状况的变化趋势(图3)。通过对设备当前状况的可视化及时处理应急事件,结合对海量运行状态数据分析以减少意外停机,设备产能的提高就有了可靠的支持。

图1 运行状况一目了然(安灯页面)
图2 周报画面,针对一周的数据进行分析
图3 运行状况分析画面。可以排查设备停机原因进行分类,掌握倾向。

首先,无锡工厂选取6台CNC加工机作为试点部署了SIGNAL CHAIN(照片4)。经过约半年的测试期,今年6月开始正式上线。工厂入口附近设置的大型显示屏上显示6台设备的运行状况,任何人都可以看到其当前的确切状况(照片5)。

照片4 部署SIGNAL CHAIN的CNC的加工机产线。从信号灯收集运行信号
照片5 入口附近安装的大型显示屏显示运行状况

希望自动收集准确的信息

实施设备的运行监视,需要确立以下的目标和实现以下的目的。

①希望收集设备端的准确运行结果数据
②希望实时看到运行状况
③希望能比较每台设备的历史数据
④希望能自动计算设备开工率

①的目的是如果能自动收集设备端的数据,也就能准确的算出设备开工率。

以往在作业人员记录的日报数据基础上计算出设备开工率,最初就有是否是准确的报告、准确的数据的疑问。如果说有谎报或欺骗的行为,准确的开工率无法进行正确的分析,错误的信息无法达到改善的目的。

④的目的是布望设备开工率的计算方法效率化。以往,班长从日报数据上进行统计,那些统计作业耗费时间和人力。如果能从系统中调取数据,就不需要统计的工夫,能减轻作业负荷。

「6台CNC加工机实施SIGNAL CHAIN后,如上的目的全部达到了」徐主管这样评价道。接下来从数据验证到具体改善是一步一步进行的,虽然到目前为止正式导入时间还不长,但是导入后短期内未能看到的内容突显出来了。

停机原因中发掘改善的要点

掌握了设备的停机时间和停机次数后,尤其是可以从那里看到改善的可能性。从运行状况的图表来看,我们发现了 设备的热机是需要一定时间的。如果在开始热机的同时提前做好其他准备的话,加工时间就能提前。

「每周开1次例会,分析出停机次数最多的原因并讨论出对策」(徐主管说)。基于共享的同一数据之上进行讨论, 掌握现状和结果的有效计划也已顺利进展。

另外,通过分析停机原因,能切实确定准备时间过长、前工序未能提供零件等真实的影响因子。也得以落实制造部门业务项目内容的改善。另一方面,如果是由于设备故障导致停机,也便于与设备管理部门加强沟通加快修理进程或者做其他调整。由于能够把握真正的停机原因,明确了改善的职责分工,使得高效地进行下一阶段的改善成为可能。

中国兴起了智能化工厂浪潮

与德国的工业4.0和美国的物联网一样,在中国也兴起了产业革命的国策「中国制造2025」。随着这股热潮对于机器人等自动化设备的投资热情高涨,我们看到智能化工厂的浪溯的确汹涌而来。

「最近无锡举办面向制造业的IoT论坛,Irs也发表了SAP的案例介绍。与会听众超出我们的预期,感觉到大家对工厂智能化的高度关注」施副总说道。

虽然有工厂配备了智能化新型设备,但是有效使用现有设备的需求也非常强烈。而且确认现有设备是否发挥了最大产能的需求也日益增加,运行状况的可视化正是最有效也是最基本的一步。

东元电机无锡工厂实现了现有设备的 IoT 和 MES 结合, 考虑积累一定经验之后推广到其他工厂。


公司信息

无锡东元电机有限公司
地址 :江苏省无锡市长江南路9号
成立:2003年
员工:780名
事业内容:马达及风力发电机的研究、设计、加工、组装

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