如何为物联网产业打造一间智慧的“透明工厂”

2018-10-31 10:40:23    来源:中国网科创    

越是精细化的产品,就越是要求精细化的生产管理体系。对于凭借传感器和仪表产品抢占物联网产业制高点的汉威科技集团股份有限公司而言,施耐德电气为其带来的不仅仅是一间互联互通的"透明工厂",更是持续改善生产运营的自主优化能力。上线不到半年,生产效率提升12%,产能提升22%,人均产值提升14%,市场反馈故障率降低25%……这些可喜的数据背后,正是施耐德电气基于面向工业的EcoStruxure架构的透明智造解决方案带来的无穷潜力。

物联网产业亟需迎接高柔性、高精益生产模式

今天,物联网的时代已经到来。这也标志着,庞大的数据信息已经像能源一样,成为了一种新的全球性资源。这是因为,物联网顶层各种丰富多彩、神通广大的高级应用,都需要以庞大的底层数据作为运算和分析基础,否则便成了毫无意义的无源之水、无本之木。

作为物联网感知层的重要组成部分,正是无处不在的传感器和仪表类产品将各类物理量采集转化为可供处理的大数据,为各行各业的物联网应用编织出一张张绵密、精确、清晰的数据节点网络。

作为一家有志于搏击物联网产业蓝海的高新技术企业,汉威科技集团股份有限公司(以下简称汉威科技)正是这一领域的一名实力玩家。自建立以来,汉威科技已经逐步建立了在气体传感器和仪表领域的优势地位,其中气体传感器的市场份额甚至已经达到了70%。

结合这样的先发优势,今天的汉威科技已经开始围绕物联网产业建立完整产业链,构建起智慧城市、智慧环保、智慧安全等多个成熟的物联应用场景。然千里之行始于足下,在这块高精尖的产业拼图背后,如何实现高柔性、高精益的生产模式,却一度成为了汉威科技亟待解决的关键挑战。

粗放管理遭遇精细需求,"大象走钢丝"如何敏捷转身?

汉威科技集团总裁助理兼生产制造中心总经理张伟伟谈到,为了不断提升自身的竞争力,汉威科技经常会对比全球同类仪器仪表企业的翘楚,寻找自身在交货周期、库存周转率、人工效率等方面的差距。

通过比较,汉威科技在生产运营上反应不畅、管理滞后的短板就不可避免地浮出了水面。以往,汉威科技只能对货物交付、生产成本、产品质量等指标进行粗放式的分析总结,其周期动辄要以月为单位。而且,各级管理者只能利用既成结果做事后分析和总结,对问题进行亡羊补牢式的改善,却很难对市场需求和生产状况的变化动态进行及时捕捉和应对,整个过程有如一头反应迟缓的大象。

而且,传感器和仪表行业"多品种、小批量"的行业特殊性需求,也在不断考验着这头"大象"迟缓的神经。气体传感器和仪表检测的气体类型千差万别,即便是测量同一类气体的设备,由于客户应用的环境不同,对产品量程的要求也不同,这就使每个订单在生产物料、生产规程上都会发生变化。而在这种高度定制化的产品面前,客户按需下达的单个订单,要求的产品数量可能并不大,甚至只有一两台。原本迟缓的生产管理模式,却要满足如此精细化、柔性化的生产供应需求,无异于让汉威科技面临"大象走钢丝"一样的困境。

在这种挑战面前,汉威科技开始向业内的领先生产企业造访取经,希望一举突破"大象走钢丝"的生产运营瓶颈,真正为占领物联产业制高点做好准备。

"黑匣困境"掣肘生产运营,"先医后药"揭示突破方向

在向多方造访取经的过程中,具有类似生产特点的施耐德电气上海工厂进入了汉威科技的视线。这家工厂虽然同样面临多品种、小批次的需求,但是其周转效率和柔性化生产水平却非常高,库存几乎为零,这样的表现让人不禁眼前一亮。

于是,秉持着"先医后药,先软后硬"的理念,施耐德电气上海工厂的精益生产专家应邀来到了汉威科技进行细致入微的实地调研,试图梳理出掣肘其生产运营管理的处处顽疾。在这里,精益生产专家和汉威科技的团队一起,对生产线上的逐个工位、人员的逐个动作进行观察、测算和分析,并对整个生产管理的流程进行了详尽的了解。

通过详细的梳理和诊断,汉威科技的关键症结正是生产管理流程、数据的不透明。对管理人员而言,整个生产运营的流程就像一个"黑匣子":每条产线的实时生产状态、每个订单的完成进度、各类大小故障的解决情况……这些对生产运营至关重要的情况和改善依据,管理人员和生产人员都"两眼一抹黑",有针对性的改善措施就更无从谈起了。这种数据和流程的不透明导致的管理滞后,正是库存高、效率低、价值流动性差等很多问题的根源。除此之外,传统单工位等一些过时的产线设计,也在一定程度上降低了生产效率。

探明了汉威科技的这些"顽疾",施耐德电气迅速开出了"对症下药"的药方:利用基于面向工业的EcoStruxure架构的透明智造解决方案,为汉威科技打造出一间互联互通的"透明工厂"。

透明智造解决方案,让"透明工厂"盘活生产潜能

作为全球能效管理和自动化领域数字化转型的领导者,施耐德电气为汉威科技提供的基于面向工业的EcoStruxure架构的透明智造解决方案,在无需进行大规模自动化改造的前提下,帮助汉威科技顺利完成了从"黑匣工厂"到"透明工厂"转变的关键一步。

这一数字化改造解决方案集成了订单管理,作业指导管理,执行与追溯管理,即时化绩效、任务、响应管理等多个模块,打通了汉威科技生产运营的各个环节。在进行改造后,汉威科技的整个生产运营过程中产生的各类数据都清晰可见,为各级人员的生产运营工作提供了质的飞跃。

首先,订单管理系统让工厂对生产订单的实时化管理变得易如反掌。在传统模式下,由ERP系统将销售订单转化为生产订单下达给车间后,这一信息流就戛然而止。由于ERP难以顾及生产线的资源条件情况,所以也无法掌握生产工单的执行和调度情况。再加上多品种、小批量的生产模式,使得一条线上每天最多可以有七八十个工单同时在执行,跟踪每个工单的执行状态几乎是不可能的。

现在,从最前端的订单管理开始,数据的"透明化"旅程就已经在车间内伸展开来。系统在每一道工序处,都会对每个工单里的每个产品进行扫描,并时地记录下各种相关信息。这使得管理人员能够对每一件产品的工序状态,订单的完成进度、异常情况和交付预期了如指掌,并掌握整个产线的产能资源分配情况,不会再出现"首尾难顾"的情况。

多品种、小批量的生产模式,不仅会对生产订单管理提出高要求,往往还会给一线人员的生产操作带来不小的挑战。这种生产模式意味着,每个工人组装的产品并非一成不变,其操作规程和方法都会随着生产任务的切换而千变万化。按照传统模式,当工人面对不断切换的生产任务时,往往需要频繁地查阅不同的作业指导书,这种方式既浪费时间又容易出错,十分影响效率。

而依托防呆防错的作业指导管理模块,工人只要扫描工件的条码,系统就会自动地把工位的作业指导书推送到员工面前的看板上,可以非常直接快速地指导员工作业,以避免出现一些人为的差错。据张伟伟介绍,这个系统自上线以来,该生产线上的人为差错率下降了35%,可以说收到了非常明显的变化。

在生产过程中,还不可避免地发生各种异常。异常本身并不可怕,可怕的是异常无法迅速被相关责任人得知并迅速解决,直至对整个生产造成越来越严重的影响。今天,即时化绩效、任务、响应管理模块可以通过对责任和KPI的精准管理,实现彻底避免这种情况。

目前,汉威科技将所有的异常情况分为了物料异常、工艺异常、品质异常和设备异常四大类情况。一旦产线上发生了这些异常情况,工人可以立刻通过安灯系统进行报警,并由系统自动通知相关的维修人员进行处理,直至故障解除。在这个模块的帮助下,现在平均每一次生产异常都能够在3分钟内解决。而且在整个过程中,无论是故障的种类、发生的时间、解决故障所用的时间,还是涉及到的人员等信息,都能够被系统自动记录,并作为事后统计和分析的数据基础,也能够作为对相关人员考核的依据。

最后,市场和用户对产品质量要求的提高,也让制造商越来越注重对产品整个生产周期内各个环节的信息追溯,传感器和仪表行业也不例外。张伟伟谈到,公司在改造之前虽然也有追溯管理,但由于没有透明化流程的支持,只能做到单向的追溯而非闭环的追溯。举例而言,一个订单产品所用的物料,只能根据领料单上的信息定位到批次一级的范围,却无法进一步定位到单个的元器件,这就为质量管理工作带来了一定的局限性。

而在改造后,依托执行与追溯管理模块,则可以实现闭环的精确追溯。当待加工的产品到达工位之后,工人会逐个扫描产品上和相应物料上的编码,实现了单个产品在物料、产品、员工、工位等信息上的精确绑定,并由系统记录在案。一旦未来获知某一批次产品或某个单件产品出现问题,可以快速得知对应的原材料、人员信息,从而迅速分析出问题的原因。反之,如果某一批原材料出现问题,利用这个系统也可以反过来迅速定位受到影响的产品批次和客户范围,为控制不必要的损失提供了可行之道。

此外,除了实施透明智造解决方案的各个模块,施耐德电气的精益专家还对汉威科技的产线进行了一些具体的精益化改善。例如,以前采用的单工位生产模式,每个工人以"单打独斗"的方式将一台设备从头做到尾,由于不同工人的工作效率有快有慢,这种方式既容易出差错,又不容易对生产进度进行控制。而在精益专家的建议下,将产线改为了L型和U型的单元式生产线,实现了工位之间员工的交叉配合。通过这种变化,能够让员工通过分工配合实现生产节奏的协调性,无形中减少了由于员工个人差异而产生的效率短板。

生产转型带动意识转化,自主改善意在长远

在透明的流程和数据的支撑下,"从管理中要效益"对于汉威科技而言不再是一句空话,而是转化成了实实在在的行动和改善。改造后,产线的生产效率提升了12%,产能提升了22%,人均产值提升了14%,市场反馈的故障率降低了25%……这一系列的变化,不仅让汉威科技看到了"透明工厂"带来的产能潜力,更为汉威科技从上到下带来了管理模式和思维意识上的转变。

例如,"用数据说话"已经成为了汉威科技上至领导、下至一线员工的习惯。作为生产部门的负责人,张伟伟明显地感觉到,和以前依靠月度信息汇总和粗略分析的被动方式相比,管理的颗粒度和可视化能力产生了质的飞跃,对每周、每天甚至每小时生产状况的随时掌握,让他能够迅速应对各类变化带来的挑战,甚至提前做出应对决策。像以前那种由于一台设备、一批物料出现问题而导致生产卡壳、订单延误的情况,很难再次出现了。

此外,通过将生产的各项KPI信息和薪酬、职业发展挂钩,员工的积极性也得到了质的提升。张伟伟谈到:"以前,我们的改善措施是从上往下一级一级推行的,不但响应缓慢,又缺乏针对性。而现在,每一位员工都能随时看到自己的各种KPI信息,人人对自己的工作效率、工作成效和改进的方向都能心中有数,不用领导再来替自己分析和指导,还增添了工作的成就感。这样一来,就把自上而下的改善,逐步变成了员工自主自发的改善。"

授人以鱼不如授人以渔,掌握了自我"造血"的能力,才谈得上是掌握了"透明工厂"精益管理模式的精髓。为了培养汉威科技团队自主持续改善的能力,施耐德电气的精益专家团队不惜把生产现场变成了生动的"课堂"。例如,精益专家会来到作为精益生产体系重要组成部分的SIM小组组会现场,将生产小组长和一线员工的交流和讨论细节录制下来,然后和这些员工一起探讨存在的优点和不足,分享改善的心得。就这样,汉威科技的一批班组长和一线员工都掌握了自主改善的能力,成为了持续改善的"生力军",为汉威科技的持续腾飞打下了坚固的基础。

张伟伟谈到:"今天,施耐德电气已经帮助汉威科技迈出了通向'透明工厂'的重要一步。在我们看来,这既是汉威科技自身转型升级的开端,也是今后双方合作的开端。未来的整个物联网产业必将形成一个'你中有我,我中有你'的生态圈,在这个生态圈中,汉威科技希望发挥自身的优势,在更广阔的范围内与施耐德电气共同合作,为各行各业打造更加丰富的物联网应用场景。"

[责任编辑:张蓉萍]
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