中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型案例40 酒泉奧凱種子機(jī)械股份有限公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型推動(dòng)種子精細(xì)加工及高效育種裝備智能制造
時(shí)間：2022-03-29
一、案例簡介
酒泉奧凱種子機(jī)械股份有限公司（以下簡稱“奧凱種機(jī)”）通過智能檢測、裝配、物流、倉儲(chǔ)等核心技術(shù)裝備的集成應(yīng)用以及各類自動(dòng)化系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的集成，構(gòu)建數(shù)字化車間，實(shí)現(xiàn)鈑金加工智能檢測、智能倉儲(chǔ)物流，并通過生產(chǎn)大數(shù)據(jù)的分析，大幅提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品交付周期，降低生產(chǎn)能耗，提高企業(yè)經(jīng)營效益。
二、總體規(guī)劃
2010年，奧凱種機(jī)重新規(guī)劃和設(shè)計(jì)了公司內(nèi)、外網(wǎng)絡(luò)，完成了公司各部門有線網(wǎng)絡(luò)普設(shè)，建立了協(xié)同暢通的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部環(huán)境；將研發(fā)中心進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離，搭建獨(dú)立的專有局域網(wǎng)，并啟用數(shù)據(jù)加密服務(wù)器，2010-2015年，奧凱種機(jī)持續(xù)實(shí)施了基礎(chǔ)性智能制造技術(shù)改造工程，為數(shù)字化工廠改造奠定了良好基礎(chǔ)。
2016年以后，奧凱種機(jī)建立了三維數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)、企業(yè)智能制造大數(shù)據(jù)及應(yīng)用云平臺(tái)，突破了MES系統(tǒng)和PLM、ERP系統(tǒng)在種機(jī)制造過程的集成應(yīng)用等5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)；實(shí)現(xiàn)了數(shù)控光纖激光切割機(jī)、焊接機(jī)器人、數(shù)控折彎中心等17種核心技術(shù)裝備的創(chuàng)新應(yīng)用；完成了鈑金件加工過程的數(shù)字化、智能化改造，使激光切割、數(shù)控折彎中心、立體倉儲(chǔ)、智能靜電噴涂各系統(tǒng)互聯(lián)互通；提高了種子加工裝備制造、運(yùn)維、服務(wù)的智能化水平，形成了種機(jī)行業(yè)智能制造應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系和新模式。
下一步，將建成種業(yè)裝備制造產(chǎn)業(yè)數(shù)字化實(shí)訓(xùn)集成服務(wù)基地和建設(shè)種子加工生產(chǎn)遠(yuǎn)程運(yùn)維工業(yè)數(shù)據(jù)中心與線下工程服務(wù)平臺(tái)，通過遠(yuǎn)程運(yùn)維工業(yè)數(shù)據(jù)中心與線下工程服務(wù)平臺(tái)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備適時(shí)維修、快速維修、全面維護(hù)，適應(yīng)多品種小批量的柔性制造，推動(dòng)制造數(shù)字化、智能化，實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)信息互聯(lián)。
圖1 數(shù)字化加工工廠一體化制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）
三、具體舉措
（一）構(gòu)建種子精細(xì)加工及高效育種裝備智能制造新模式
1.從傳統(tǒng)制造方式向柔性智能化制造方式轉(zhuǎn)變
實(shí)施MES系統(tǒng)，優(yōu)化車間作業(yè)排程，實(shí)施精準(zhǔn)配送，推動(dòng)持續(xù)改善，降低生產(chǎn)等待和浪費(fèi)，提高設(shè)備的利用率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)進(jìn)度、人員效率、物料消耗、設(shè)備動(dòng)態(tài)、質(zhì)量等生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集；實(shí)現(xiàn)車間可視化、柔性化、精益化管理；建設(shè)鈑金自動(dòng)化生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，降低產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)員工技能水平的依賴；建設(shè)以自動(dòng)化立體倉庫和AGV為主體的智能物流系統(tǒng)，減少人工搬運(yùn)，降低人力成本，實(shí)現(xiàn)物料的精準(zhǔn)定位，提高物流管理水平。
“種子精細(xì)加工及高效育種裝備智能制造新模式應(yīng)用”項(xiàng)目順利實(shí)施，標(biāo)志著奧凱種機(jī)將加快推進(jìn)企業(yè)互動(dòng)協(xié)同創(chuàng)新，核心基礎(chǔ)零部件、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝、產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)基礎(chǔ)等產(chǎn)品技術(shù)攻關(guān)。構(gòu)建覆蓋“數(shù)字化設(shè)計(jì)、智能經(jīng)營、智能生產(chǎn)制造”產(chǎn)品全生命周期無縫集成的信息系統(tǒng)，推動(dòng)制造模式、運(yùn)營模式創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)奧凱種機(jī)的“設(shè)計(jì)協(xié)同化、經(jīng)營敏捷化、生產(chǎn)自動(dòng)化、服務(wù)主動(dòng)化”，打造“互聯(lián)網(wǎng)+種業(yè)裝備”的新奧凱。
2.構(gòu)建了“企業(yè)管控、實(shí)施運(yùn)營和創(chuàng)新合作”的三維一體的創(chuàng)新服務(wù)模式
奧凱種機(jī)以創(chuàng)新服務(wù)、延伸服務(wù)和深化服務(wù)作為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。通過對(duì)企業(yè)生產(chǎn)管理、過程控制等信息的處理、分析、優(yōu)化、整合、存儲(chǔ)、發(fā)布，運(yùn)用現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)管理模式，建立覆蓋企業(yè)生產(chǎn)管理與基礎(chǔ)自動(dòng)化的綜合系統(tǒng)。
奧凱種機(jī)的PLM（PDM、CAPP）系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了二維數(shù)據(jù)的傳遞和集成，初步實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、工藝、制造一體化。搭建了采用OA協(xié)同辦公的綜合辦公管理平臺(tái)，完善了企業(yè)人力資源管理系統(tǒng)、企業(yè)績效管理系統(tǒng)以及企業(yè)工廠管理信息系統(tǒng)平臺(tái)。建立PLM（PDM、CAPP）系統(tǒng)與MES系統(tǒng)的集成接口，實(shí)現(xiàn)物料數(shù)據(jù)、制造BOM、工藝信息的傳遞和集成。過ERP質(zhì)量管理對(duì)質(zhì)量信息數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)、采購中的質(zhì)量問題，采取針對(duì)性手段，持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營生產(chǎn)一體化，運(yùn)營成本將降低28%左右。
3.創(chuàng)建種業(yè)裝備院士專家工作服務(wù)團(tuán)隊(duì)及產(chǎn)業(yè)融合協(xié)同發(fā)展新模式
聯(lián)合國內(nèi)外知名科研院校、企業(yè)及專家等，創(chuàng)建起涵蓋行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈及關(guān)聯(lián)各方的種業(yè)行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。與羅錫文、陳學(xué)庚、趙春江院士等38名國內(nèi)外知名農(nóng)機(jī)裝備專家學(xué)者，建立種業(yè)裝備院士專家工作服務(wù)團(tuán)隊(duì)。加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，優(yōu)勢互補(bǔ)、資源共享，產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合，帶動(dòng)提升了全行業(yè)裝備制造供應(yīng)商、軟硬件開發(fā)商、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成商的智能技術(shù)水平和能力，構(gòu)建全渠道交互中心，實(shí)現(xiàn)研發(fā)、生產(chǎn)、營銷和服務(wù)高度協(xié)同，提升產(chǎn)品品質(zhì)和用戶體驗(yàn)，促進(jìn)產(chǎn)品和服務(wù)效益的提升。強(qiáng)化關(guān)系，共同推動(dòng)形成產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體，共享技術(shù)發(fā)展帶來的實(shí)際利益，共同探討智能工廠發(fā)展，廣泛開展交流推廣活動(dòng)，提升各方整體實(shí)力，共同推進(jìn)我國種業(yè)裝備智能工廠的發(fā)展。
（二）開創(chuàng)種子加工機(jī)械行業(yè)鈑金加工車間智能制造改造先例
奧凱種機(jī)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）位于企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）管理系統(tǒng)的下游，通過接口接收PDM、CAPP、CAD、CAM系統(tǒng)所傳輸?shù)奈锪稀⒐に嚒a(chǎn)品結(jié)構(gòu)、圖紙、數(shù)控程序等數(shù)據(jù)。并且由分布式數(shù)控系統(tǒng)DNC連接底層種子清選加工裝備、種子干燥裝備圍板、鋼板倉儲(chǔ)裝備等柔性制造系統(tǒng)（FMS）和單機(jī)數(shù)控設(shè)備，向其發(fā)送生產(chǎn)指令并采集實(shí)時(shí)制造數(shù)據(jù)與設(shè)備狀態(tài)。
奧凱種機(jī)MES實(shí)現(xiàn)了各加工單元的生產(chǎn)計(jì)劃排程與作業(yè)調(diào)整（多品種小批量模式）、生產(chǎn)資源準(zhǔn)備、數(shù)控單元看板管理、數(shù)控單元物料管理、數(shù)控單元設(shè)備運(yùn)維管理、生產(chǎn)效能分析及全過程質(zhì)量跟蹤與追溯。建設(shè)一個(gè)符合種子加工處理設(shè)備、田間育種設(shè)備、安全保質(zhì)干燥倉儲(chǔ)裝備的多品種小批量加工生產(chǎn)模式。
圖2 MES系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)圖
四、工作成效
（一）有效解決了種機(jī)行業(yè)智能裝備與信息技術(shù)應(yīng)用缺失問題
數(shù)字化建設(shè)以焊接、數(shù)控加工、智能物流等基礎(chǔ)工藝優(yōu)化布局為主線，建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，搭建“裝備-控制-執(zhí)行-協(xié)同-管理-決策”模式的智能制造工廠，形成信息管控和分析平臺(tái)。將新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合改造，優(yōu)選應(yīng)用了工業(yè)機(jī)器人、智能傳感與控制、智能檢測與裝配、智能物流與倉儲(chǔ)等智能裝備，自主研用種子精細(xì)加工及高效育種裝備制造專用裝配、檢測、控制等高精度復(fù)合型專用裝置，采用工業(yè)以太網(wǎng)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和4G網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，把制造系統(tǒng)的各元素聯(lián)結(jié)成一個(gè)有機(jī)整體，建成人、機(jī)、物、數(shù)有機(jī)合一、聯(lián)動(dòng)同步、快速響應(yīng)和安全穩(wěn)定的智能制造系統(tǒng)，建設(shè)農(nóng)業(yè)精量灌溉裝備智能化數(shù)字化制造工廠，補(bǔ)強(qiáng)和推進(jìn)了智能裝備及新信息技術(shù)在種子精細(xì)加工及高效育種裝備行業(yè)的應(yīng)用和實(shí)踐。
（二）有效解決了種機(jī)行業(yè)零部件人工噴涂影響生產(chǎn)效率、質(zhì)量和環(huán)保不達(dá)標(biāo)的問題
在生產(chǎn)過程中，鈑金件的輸送由PLC控制，機(jī)器人和轉(zhuǎn)臺(tái)由計(jì)算機(jī)控制，機(jī)器人自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線根據(jù)噴涂對(duì)象的產(chǎn)品種類，生產(chǎn)方式、輸送型式、生產(chǎn)綱領(lǐng)及油漆種類等工藝參數(shù)確定。通過MES系統(tǒng)與智能噴涂生產(chǎn)線PLC工控程序形成數(shù)據(jù)通訊，直接控制現(xiàn)場自動(dòng)化生產(chǎn)線來根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)，并且把生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)反饋到數(shù)據(jù)庫中以便后期形成報(bào)表，減少自動(dòng)化生產(chǎn)線上的人工參與，減少錯(cuò)誤的發(fā)生實(shí)現(xiàn)噴涂過程全自動(dòng)化，噴涂后的不合格件控制在1%以內(nèi)，傳統(tǒng)噴涂環(huán)境不達(dá)標(biāo)問題。
（三）有效解決了種機(jī)行業(yè)鈑金件加工人工上料影響生產(chǎn)效率的問題
自動(dòng)上料化系統(tǒng)由立體貨架、AGV小車、出入庫托盤輸送機(jī)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(WCS)、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)(WMS)，以及其他輔助設(shè)備組成，采用先進(jìn)的控制、總線、通訊和信息技術(shù)，協(xié)調(diào)進(jìn)行出入庫作業(yè)。自動(dòng)上料化系統(tǒng)合理有效的進(jìn)行庫存控制，減少了鈑料上料過程中的差錯(cuò)率、降低了勞動(dòng)成本。充分發(fā)揮數(shù)控沖剪中心、數(shù)控切割中心、數(shù)控折彎中心的生產(chǎn)能力，生產(chǎn)效率提高40.73%以上。
（四）形成了精細(xì)加工及高效育種裝備智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系
通過實(shí)施精細(xì)加工及高效育種裝備智能制造項(xiàng)目，研究構(gòu)建精細(xì)加工及高效育種裝備智能制造支撐體系，總結(jié)和提煉精細(xì)加工及高效育種裝備智能制造的創(chuàng)新模式及建設(shè)成功經(jīng)驗(yàn)，形成國家標(biāo)準(zhǔn)草案《種機(jī)行業(yè)鈑金智能制造》，和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)草案《種機(jī)行業(yè)鈑金自動(dòng)噴涂工藝》、《種機(jī)行業(yè)機(jī)器人焊接工藝規(guī)程》等自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)及標(biāo)準(zhǔn)。