中小企业数字化转型案例11 南京中远海运船舶设备配件有限公司基于“5G+工业互联网”融合应用推动船舶关重件自主可控

时间:2022-03-29

一、案例简介

南京中远海运船舶设备配件有限公司(以下简称南京船配)基于“战略目标—优势需求—能力打造”顶层设计,聚焦业务痛点,应用5G、机器视觉、云计算等新一代信息技术,开展数字化研发、制造和服务平台建设及应用,推进数物融合,构建产销协同-数字流贯通生产运营体系,提升产品质量、产出效率和效益水平。通过数据挖掘、价值创造延伸,实现数据赋能,推动船舶关重件自主可控。

二、总体规划

在企业资源和能力有限的条件下,南京船配聚焦高价值竞争优势,选择“企业战略目标-优势需求-能力打造”目标路径,从业务、运营、组织、技术等各个要素环节的数字化改造着手,围绕关键技术突破、高质量产业化、供应链高效协同,应用5G等新一代信息技术,开展关键工序建模仿真、专家系统建设,搭建数字化设计平台;开展智能单元/数字车间建设,搭建数字化制造平台;开展产供销流程信息化,搭建数字化服务平台。全面打造设计研发、生产制造、协同服务能力,逐步推进产品创新数字化、生产运营智能化、用户服务敏捷化、产业体系生态化。

            

          图1 数字化转型战略目标导视图

2015-2020年间,在顶层设计框架下,南京船配通过4个阶段循序推进,成功实现数字化转型:强化精益管理,夯实基础管理能力;构建互联互通通讯系统,实现核心业务数据在线、装备组态监控;开展数据挖掘利用,驱动管理及持续创新;基于产品全生命周期数据管理,开展远程运维服务,探索共性技术跨界延伸,重构价值链。

                                                                      

          图2 数字化转型顶层设计架构图

三、具体举措

(一)基本原则

顶层设计,需求引领。自上而下,全员同频。聚焦痛点,量力而行。

(二)推进精益管理和标准化作业,夯实数字化应用基础

随着先进制造业的快速发展,传统离散制造的低效、高成本特点已无法满足和适应市场竞争需求。南京船配选择全面精益管理,推进贯穿于生产、经营和管理各个环节的标准化工作。通过精益管理和标准化作业,规范生产运营过程,降低不必要的过程浪费损耗,促进生产效率和品质提升,为数字化应用提供良好的氛围和环境。

(三)开展基础设施建设,完善网络通讯系统

建设信息化网络基础设施,包括网络环境、数据库、信息安全、信息标准化等,为数据信息分布、识别、存储、交互提供统一的标准和安全保障。通过采用5G、工业以太网、现场总线及分布式控制系统(DCS/PLC),实现设备“接口开放、机器上网”,扩大网络覆盖范围和终端连接数量,构建完整的车间信息通信系统。以车间信息通讯系统为基础,借助云计算系统,搭建统一计算、存储资源池,为各项业务信息系统的高可用性提供支撑。

(四)产品数字化、工艺标准化、单据电子化、要素条码化

规范图纸、工艺、配方等技术文档的流转和管控,借助工艺设计及文档管理软件(PDM),完成产品基础信息及技术资料的数字化。通过产品数据管理系统,将产品基础信息、技术文档、工艺路线、工艺卡片、物料BOM信息集成到数字编码中,形成具有唯一性的产品编码,实现包括产品识别、工时定额、材料定额、生产参数等工艺数据的标准化。取消现场纸质工单、图纸等流转,完成图纸、生产加工跟踪卡等表单的电子化。将人员、设备、物料等生产要素信息与产品编码信息,按照工号批次,进行条码化。

(五)装备自动化,作业直接到工位,工艺直接到设备

有序推进装备自动化、智能化改造/更新,通过装备自动化集成,将车间内各生产环节设备及监控系统融为一体。围绕业务实际,量身定制生产制造执行系统(MES),对接ERP与PDM系统,作业人员在MES系统接收生产任务的同时,与工单关联的作业程序配方号,通过设备组态监控系统(SCADA)自动推送到工段集控平台,并自动调用工控系统集成的设备动作路径、程序及各项参数,实现自动化生产的同时,实时反馈生产过程设备状态、工艺执行参数信息,同步存储数据库。实现计划下达、工艺推送、产能评估、排程排产、作业派工、看板作业、报检报工、终检入库、物流发货、质量溯源等业务的“数字流”贯通,完成生产过程数据的“人机料单合一”。

(六)生产现场数采、提高产品质量综合管理水平

深入分析业务场景质量数据的采集、传输、记录、分析、溯源等需求,采用基于5G通讯技术的视觉识别检验、无线量具采集、视频引导监测,搭建基于云计算技术的智慧质量管理平台,实现产品全流程质量数据的实时采集、动态分析、自动响应、快速预警。应用智能检测装备,融合缺陷机理分析、物性成分分析等技术,应用在线检测、分析和结果判定技术,改善和提高产品质量综合管理水平。

(七)数据网络化、流程可视化,数据直接到管理

基于作业源头全流程数采、数据记录,通过MES系统报表功能模块,按岗位角色权限,各级管理层可通过监控大屏、桌面/移动终端、实时查看图表化的进度、质量、效率等管控数据,进行辅助管理决策,提升异常响应及部门协同效率。

通过产品数字化、工艺标准化、要素条码化、单据电子化、装备自动化、数据网络化、流程可视化,打通各业务信息管理系统,融入各管理体系,完成系统架构搭建,实现各业务系统信息交互共享,数据采集、分析、反馈,透视管理,赋能决策。

四、工作成效

南京船配围绕关键技术突破、高质量产业化、供应链高效协同,产学研用结合,从技术创新应用、组织管理变革入手,着力打造数字化设计平台、数字化制造平台、数字化服务平台,通过数据赋能,实现了敏捷反应、迭代优化。

一是通过数字化设计平台应用,开发了系列多场多尺度动态耦合有限元分析模型,建立了各工序质量免疫系统,数据采集控制系统实时监测、反馈,数据不断迭代优化,新品开发过程由原始的“试验分析”,到“有限元分析+试验分析”,再到“数据分析”的大转变,助力了核心技术的突破,产品研发周期缩减50%,单一型号产品研发成本降低80%,原材料综合利用率较韩国同行企业提高8%。

二是基于数据对标分析,改善管理。通过对包括设备利用率、产出及时率、刀具物耗、一次合格率等数据分析挖掘,及时发现计划编排、质量波动、设备故障、协同效率存在的业务痛点,先后完成18项改进及3项业务流程优化。产品生产周期由之前的平均34天缩短到28天,产能提升约60%,全员劳动生产率提高55%,成品合格率由之前的91.5%提高到94.1%。

三是基于流程优化再造,实现全流程、全要素实时数据分享,生产堵点、管理盲点全面暴露,彻底打破部门条块分割壁垒,协同效率显著提升。仅生产辅助耗材采购每月就减少700多张单据、2000多个审批流程点,库存占比下降到20%,盘活库存流动资金约800万元,设备利用率由63%提高到72%。

四是通过建设智慧质量管理系统,实现快速自动判别,改变了在线检验模式,取消专职检验员首检,大幅缩短了检验等待时间,提升检验效率超过200%。自动化无损探伤检测线应用,降低了职业健康风险,检验效率提升超过140%。

五是建成全球领先船用低速机柴油机排气阀杆数字车间,具备国内自主产业化能力,填补了国内产业空白,摆脱长期依赖进口的被动局面,同时还对日韩垄断的国内市场给予严重冲击,为国内造机企业节约了1.5亿元的生产成本。