導 讀
濱州渤海活塞有限公司(以下簡稱：渤海活塞)主導產品為高效率高性能低排放內燃機活塞、活塞銷、摩擦副等內燃機運動組件，年產能力4500萬件，單個工廠產能居世界首位。
渤海活塞是國內唯一一家能夠全面生產各種車輛、內燃機、船舶、工程機械、農機、小型飛機等動力機械用發動機運動組件的專業化企業，同時是國家第一批製造業單項冠軍培育企業，綜合實力在國內活塞行業連續33年排名第1位、全球排名前3位。2019年入選工信部綠色製造名單，致力於為國內外提供綠色環保高端產品。
◎圖 濱州渤海活塞智能工廠
01
勵精圖進
樹立智能工廠建設目標
為響應新舊動能轉換，結合國家兩化深度融合和中國製造2025的思路，渤海活塞以「卓越品質，綠色智造」為使命，全面開展智能工廠的建設工作，全力將公司打造成輕量化、低排放活塞、活塞銷等發動機運動組件的綠色生產基地，同時力求實現「三個三」的建設目標：
· 三化建設：
推進「生產製造智能化、倉庫存儲自動化、物流配送無人化」；
· 三個覆蓋：
實現「智能工藝全覆蓋、產品追溯全覆蓋、電子記錄全覆蓋」；
· 三個「一」：
智能工廠建設實現「一人一線、一線一屏、一物一碼」。一條生產線一人操作，每條生產線配備一個PAD屏幕終端接受產品生產信息，一個產品一個二維碼，實現全生命周期追溯。
02
循序漸進
多環節推進智能化改造
渤海活塞的智能工廠建設按照總體規劃、分步實施的思路展開。首先搭建了智能工廠建設的總體框架，分縱橫兩個維度，橫向貫穿從供應商管理系統到營銷系統，縱向分為基礎環境、系統集成、業務應用和戰略分析四層，如圖所示。
◎圖 智能工廠架構
分步建設過程中，渤海活塞注意將製造業與工業網際網路進行深度融合，通過與工業網際網路平臺服務商的合作開發，整合公司現有信息化能力，實現利用外部客戶市場需求，拉動內部的產品研發、生產、物料採購及倉儲、發貨物流等環節，逐步上線CAD/CAM/CAE/CAPP等設計軟體與PLM、ERP、MES等管理軟體，同時輔以自動化、智能化設備及全自動產線的應用，實現產品研發、工藝、生產、物流等全生命周期的數據集成，打造渤海活塞工業網際網路平臺數據集成應用，實現高速傳輸、多網融合應用的輕量化低排放活塞、活塞銷、摩擦副等發動機運動組件生產過程數位化管理。
◎圖 產品全生命周期管理總體規劃
① 高效的數位化設計
為應對日益嚴苛的排放標準，快速響應市場需求，渤海活塞在產品和工藝設計階段採用了CAX、PLM等數位化設計與管理軟體，建立了自己的活塞設計參數、失效模式、計算機模擬分析邊界條件等資料庫，實現了產品設計與工藝設計的虛擬化仿真應用，極大地縮短研發周期，能夠快速開發出大量符合國六及以上排放標準的高技術活塞新產品。
CAD軟體結合壽命及安全分析、有限元分析等技術，進行產品設計與虛擬仿真，並實現產品設計全信息的數位化存貯與傳輸；產品設計數據通過PLM傳遞到工藝部門，工藝部門通過CAPP進行工藝和工裝設計，利用「產品工裝設計自動化軟體」系統，制定產品工裝設計的設計規範，建立三維參數化模型。
◎圖 產品虛擬仿真
◎圖 產品壽命及安全系統分析
◎圖 工裝設計自動化
數位化研發工具的運用，讓渤海活塞能夠在CAE、動力分析、模具CAD、CAM等流程共用統一的3D數字模型數據，省卻了各流程分別建模的工作，也保證了所有流程產品模型信息的高度統一。此外，三維工藝模型直接標註並下發到生產線指導生產，有效降低了圖紙工藝識別難度，讓加工人員能夠形象直觀地了解到加工結構和特性，提高作業效率。
◎圖 發動機運動組件工藝智能設計流程
② 一體化的生產管控
為及時掌握生產製造環節的各類信息，為運營優化提供基礎數據，渤海活塞以物聯網技術為基礎，信息化系統為手段，提出實現生產管控一體化的實施目標。整體生產過程管控系統以MES系統為核心，應用範圍涉及訂單計劃下達、發動機運動組件產品生產、產品質量控制、實時數據採集、在線監測警示、質量追溯跟蹤、生產現場指揮等環節。
◎圖 自動化、智能化的生產過程
其中，MES系統以加強現場控制為主，通過工業網際網路平臺數據集成應用、有線無線網絡、RFID、紅外等融合網絡、高速傳輸集成應用，實現生產過程信息的採集，細化訂單計劃管理。以市場客戶訂單需求為主線，物流按節拍流動，減少浪費，提高生產效率，降低在制品資金佔用。
③ 自動化、智能化生產裝備
為提升作業效率，降低作業成本，渤海活塞還積極探索新技術應用，引進AI技術，開發了影像檢驗設備。該設備通過檢測傳感器和智能影像系統，採集產品質量信息並自動將加工誤差傳遞給自動補償系統，通過智能加工工藝比對，將補償值傳遞給設備加工系統，設備自動增加補償量，確保產品加工質量穩定。
◎圖 影像識別
此外，渤海活塞組建了高檔全自動活塞機加工生產線。該條生產線採用智能化、自動化的生產設備，輔以現場總線和實時乙太網控制技術，實現了對在制品、質量、刀具、設備等的在線信息採集與監控，通過對設備利用率的監控分析，對整條生產線進行合理化資源分配及設定，最大限度的發揮自動線優勢。
◎圖 全自動活塞機加工生產線
④ 現代化的智能物流管理
為了提高配送的及時率，保障生產節拍，渤海活塞基於MMOG/LE，建立了AGV智能物流配送應用系統，該系統與ERP/MES系統集成，實現了毛坯龍門庫自動化倉儲、毛坯物料智能化配送、分模具分批次毛坯可追溯管理等功能，將物料管理由毛坯等料拉料模式改為前置配送模式，減輕毛坯拖運勞動強度、提高配送工作效率。
◎圖 智能物流運行情況
⑤ 智能化的決策管理系統
渤海活塞建設的大數據採集中心（高精密產品生產線智能決策管理系統），通過全面採集工具機、工業機器人、物流自動化設備OPC實時數據，構建一個全面、及時、規範的統一實時數據中心，通過車間數位化屏幕看板展示車間工廠的訂單執行情況，生產線質量情況、設備運行情況等相關績效指標，進行全面質量分析、精益設備管理、數據趨勢分析等，進而指導生產線的智能決策。
◎圖 大數據採集信息中心數位化展示看板
以能源監控為例，大數據採集中心通過智慧能源集中管控項目的實施，實現在信息分析基礎上的能源監控和能源管理的流程化再造，有效實施客觀的以數據為依據的能源消耗評價體系，減少能源管理的成本、提高能源管理效率，有效降低生產的整體能耗水平。
◎圖 能源管控部署應用
◎圖 設備用能情況監控
03
卓見成效
企業核心競爭力提升
通過智能工廠的建設應用，渤海活塞實現了「三個三」的建設目標，總體智能製造水平得到提升，實現了對產品全生命周期的數據貫通管理，並基於此實現了運營決策的優化分析，提高了企業的核心競爭力：
（1）產品設計的數位化率達到100%，通過仿真計算，模擬真實情況，降低產品設計、工藝設計過程風險，縮短新產品開發周期20%，快速響應市場需求。
（2）製造過程的數控化率達到85%，生產效率提高20%，能源利用率提高13%，生產經營成本降低20%。在當前汽車零配件市場不景氣的情況下，保證企業利潤按年度目標值持續增長。
（3）產品不良品率降低10%，在線產品質量控制得到加強，通過智能化判斷，將質量問題消滅在萌芽狀態，減少廢品發生，為客戶提供品質優良的產品。
此外，全流程的貫通管理使得工作流程各環節數據得以實時記錄匯總，客觀上推進了公司各部門的持續改進工作，對內部門間工作統籌協調得到提升，對外與主機廠的協作得到加強，真正實現了信息化為管理和決策服務。
綜上，渤海活塞積極應對環境和市場的變化，將信息技術和製造技術深度融合，實現了研發、生產、物流等多個環節的優化管理，促進了企業經營模式的創新，取得了良好的成效，將渤海活塞持續打造成了行業標杆智能工廠。同時，其建設經驗能夠有效指導其它企業推進智能製造，促進行業整體提升。（本文完）